天然沸石在水处理净化中的应用研究进展 作者 何积秀 吴 弢 李 华 来自 （<科技情报开发与经济> 杂志社2006年第1期 收稿日期：2005.12.06                  摘 要：天然沸石具有比较大的表面积、优良的离子交换性能和吸阳性及其丰富的储量，低廉的成本而在环保领域中得到了广泛的应用并取得了许多新的研究成果。介绍了近年来天然沸石在环境保护中的应用研究的一些主要进展。    关键词：天然沸石；水处理；环境保护 中图分类号：X703.1     文献标识码：Ａ     沸石可分为天然沸石和合成沸石两大类。人工合成沸石主要用作催化剂，其应用研究已经较为深入。天然沸石是１７５６年瑞典矿物学家Ａ．Ｆ．Ｃｒｏｎｓｔｅｄ首先发现的，因其具有优于合成沸石的热稳定性、耐酸性、耐辐射性，以及成本低、储量大等特点，已成为当今世界各国极为重视的新兴矿产资源，并越来越受重视 ［１］。我国是一个天然沸石资源丰富的国家。现已发现的天然沸石产地主要分布在我国２１个省市、自治区，共有沸石岩石产地１５０多处。据不完全统计，目前沸石年产量在８００万 ｔ左右。     沸石是沸石族矿物的总称，在地壳中分布广泛。是一种含水的碱金属或碱土金属的架状结构的硅铝酸盐。现已发现的天然沸石约４０多种，常见的有：斜发沸石、毛沸石、丝光沸石、辉沸石、片沸石和菱沸石等。其内部含有许多孔穴和通道。沸石具有巨大的比表面积（４００ ｍ２/ｇ ～８００ ｍ２/ｇ），且沸石构架上的平衡阳离子与构架结合得不紧密，极易与水溶液中的阳离子发生交换作用，因而沸石具有良好的吸附、交换性能。     １ 废水中氨氮的去除     氨氮污染的来源很多，且排放量大。氨态氮是水相环境中氮的主要形态，是水体富营养化和环境污染的一种重要污染物。含氨氮废水的处理技术主要有生物合成硝化法、离子交换法、空气蒸汽汽提法、氯化及吸附、化学沉淀法等。沸石具有大的比表面积和可交换的层间阳离子，因而具有较好的吸附和离子交换性能 ［２-３］。蒋建国 ［４］进行了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮的研究，发现沸石对氨氮具有较大的吸附量，在平衡浓度相当高的情况下，１ ｇ沸石具有吸附１５．５ ｇ氨氮的极限吸附潜力。     张曦等 ［５］研究结果显示，随着氨氮浓度的增大或温度的升高，沸石吸附量上升，最大可达１１．５ ｍｇ/ｇ；沸石吸附的初始阶段（０ ｈ～８ ｈ），沸石吸附量随时间显著上升，此后趋于平缓；在不同阳离子共存的情况下，Ｋ＋可使沸石吸附量降低５０％以上；ＨＣｌ溶液对氨氮解吸的效果好于ＮａＣｌ溶液，解吸率最高可达到６０％；沸石吸附的氨氮在硝化细菌作用下可转化为硝氮，溶液中硝氮浓度１２０ ｈ后可达９ ｍｇ/ｇ，在总氮中比率达到２７％。 沸石对氨氮的去除率亦同沸石的种类有着密切的关系。      Ｓｉｎｇｈ ［６］对比了ＺＳＭ—５，１３ｘ，５Ａ等３种由印度联合水泥公司生产的沸石分子筛对焦炭厂废水中氨氮的吸附效果，试验结果表明，１３ｘ沸石分子筛是效果最好的吸附剂，在原水氨氮浓度为３５０ ｍｇ/Ｌ时，ＺＳＭ—５，５Ａ，１３ｘ等３种沸石分子筛吸附６０ ｍｉｎ后的ＮＨ３-Ｎ吸附容量分别为８ ｍｇ/ｇ， １４ ｍｇ/ｇ与３ｌ ｍｇ/ｇ。     此外，沸石和其他方法相结合可有效地去除废水中的氨氮。麦穗海 ［７］在传统Ａ/O或ＳＢＲ工艺的基础上投加沸石粉进行强化生物脱氟，吸附饱和的沸石粉利用微生物进行再生，形成了沸石强化生物脱氮工艺。实验结果表明，沸石粉可在生物池中累积达到一定的平衡浓度；在常温下沸石粉对过量氨氮选择吸附的优势无法发挥，但在低温时可以保证处理出水中氨氮浓度达标。     ２ 废水中磷的去除     目前，我国和大多数国家城市污水处理的方法主要是二级生物处理法，但由于二级生化处理对水中共存的氮、磷只有部分去除，大部分氮、磷将最终排入地表水等受纳水体，致使这些水体中的氮、磷含量不断累积，进而造成水体富营养化。国内外常用的除磷方法主要是：沉淀法、生物法、吸附和离子交换法。应用新型吸附材料沸石进行的吸附和离子交换处理法由于其占地面积小、工艺简单、操作方便、适用范围广，正倍受人们关注。     肖举强等 ［８］室内模拟配水和实际废水试验表明，沸石除磷材料是一种优良除磷吸附剂，它能在较广的ｐＨ值范围内有效去除废水中的磷。该材料对磷酸氢二钾的处理效果最佳，其次是磷酸二氢钾、焦磷酸盐，其除磷效果要优于常用除磷剂硫酸铝和聚铝。     ３ 废水中重金属的去除     天然沸石是去除铜、汞、铅和锌等重金属离子的一种新型的廉价离子交换剂。陈国安 ［９］等的研究表明：沸石可有效去除Ｐｂ２＋，Ｃｕ２＋，Ｚｎ２＋，Ｃｄ２＋和Ｈｇ２+。特别是用ＮａOＨ，ＨＣｌ和ＮａＣｌ处理过的活化沸石，其吸附交换性能可显著提高。沸石吸附交换下来的重金属离子，还可浓缩回收，沸石经处理也可再生使用。     天然斜发沸石对多种重金属离子都具有良好的吸附或交换性能，是目前处理低浓度、大水量的混合电镀废水应用较多且效果较好的吸附剂。我国利用斜发沸石吸附法处理重金属废水已有成功的经验和定型的设备。Ｚｏｒｐａｓ ［１０］等用天然斜发沸石处理城市污水处理厂产生的剩余污泥中所含重金属离子，当沸石质量占干污泥量２０％～２５％时，可以去除１００％的镉、１０％～１５％的铬、２８％～４５％的铜、４１％～４７％的铁、２４％的锰、５０％～５５％的铅和镍及４０％～４６％的锌，并且可以使干污泥量减少３０％～４０％。     由中国地质大学（北京）材料科学与工程学院研制的利用沸石分子筛净化含重金属废水并回收金属技术是采用以天然矿物为原料合成的１３x沸石分子筛，通过吸附—离子交换作用，除去废水中的Ｃｕ，Ｐｂ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｃｒ，Ｍｎ等重金属离子，达到净化废水的目的 ［１１］。     天然沸石由于具有良好的吸附性及离子交换性在去除或回收废水中的重金属元素方面得到广泛的应用。郑礼胜 ［１２］等研究了山东胶州沸石处理Ｎｉ２＋废水，发现在废水ｐＨ≥４时，按镍/沸石质量比为１∶８００投加沸石，Ｎｉ２＋去除率大于９９％，出水可达标排放。吴平宵 ［１３］等用斜发沸石进行锌吸附实验，发现沸石对锌的等温吸附线呈Ｌａｎｇｍｕｉｒ型，且吸附锌后水解很少。     目前，大部分研究都集中于沸石或改性沸石对重金属阳离子的吸附，对阴离子型含重金属化合物的吸附研究工作进行得很少。由于天然沸石表面带负电荷，对阴离子铬化合物的去除效果不理想，必须对沸石进行改性。谢晓凤等 ［１４］用季铵盐表面活性剂改性沸石，研究了新制备的有机沸石吸附水中重铬酸根阴离子的性能。结果表明，改性后的有机沸石吸附处理水中重铬酸根阴离子的效果很好，有良好的应用前景 ［１５］。     ４ 废水中有机污染物的去除     由天然沸石的结构特点决定了它的内表面只能吸附一些较小的有机分子，如ＣＣｌ４及ＣＨ４等小分子，而一些分子粒径比沸石孔径大的有机分子则不能进入沸石孔道内，但含极性基团或含可极化基团的有机物分子能在天然沸石外表面发生强烈吸附 ［１］。沸石对有机污染物的吸附能力主要取决于有机物分子的极性和大小。含有极性基团的有机物分子能与沸石表面发生强吸附作用，易被吸附。例如，带有-ＣOOＨ，＞Ｃ＝O，-ＮＨ２等官能团的有机物有可能被沸石吸附，得以部分去除。其他一些常见的有机污染物如酚类、苯胺和氨基酸等多有极性，分子直径适中，可望被沸石吸附 ［１５］。     何杰等 ［１６］采用安徽繁昌沸石（２０目～２８目），进行动态实验，结果表明，天然沸石对两种自来水样中致色有机物的去除效果分别达２７．２％和３０．５％，活性炭则分别达８６．６％和８２．７％，对于进水中的苯酚与苯胺浓度为１０ ｍｇ/Ｌ，沸石对其去除率仅为１０％，而活性炭对其去除率达８０％左右。这些研究表明，在适当条件下直接用未经过改性的天然沸石对于去除水中的某些有机物有一定的效果，其优点是工艺方便、成本低。刘远金 ［１７］等人研究了天然沸石和活化沸石对污水中ＢＯＤ５和ＣＯＤｃｒ净化效果的影响。结果表明，天然沸石对ＢＯＤ５的净化效果较好，去除效率为３１．６％～５３．８％，而对ＣＯＤｃｒ的效果较差，去除率仅为６．４％～１７．５％。沸石适宜的用量和粒径分别为２．５ ｇ/Ｌ和８０目。活化可显著提高沸石对污水中的净化效果，而且在处理２４ ｈ后就能达到较好的净化效果。此外，我们在采用天然沸石对焦化厂含酚废水进行处理的研究中发现，天然沸石可去除部分焦化废水中的苯酚和ＣＯＤ（数据待发表）。     ５ 应用前景与展望     天然沸石是一种天然无毒、无味且对环境没有污染的吸附剂，在我国矿藏分布广，储量大，全国２０多个省、市、自治区均发现有矿床，总贮存量占世界第一位。天然沸石容易开采，经过简单加工处理即可使用。沸石价格很低，每吨生料仅数百元，经预处理后亦不超过１ ０００元，仅为活性炭市价的1/５左右。在农业及环境污染治理等对沸石需要量大的领域，天然沸石更为实用。在环保方面，可利用天然沸石净化工业用水和饮用水，处理放射性废料，制取除臭剂、除味剂，在洗衣粉中代替三聚磷酸钠，避免磷酸盐对环境的污染，除去废水中的重金属离子等。随着人们对环境意识的增强，天然沸石在这一领域中的用量也必将随之增长。     虽然将沸石用于处理微污染水、吸附异味、作滤料等方面具有很多其他方法无法比拟的优点，但是，天然沸石作为一种新型的水处理剂，目前在技术上还不太成熟，而且其吸附特性与其固有的结构有着直接的联系，因此要真正广泛应用于实践还需开展大量工作。     一是寻找将沸石的吸附作用与其他技术相结合处理污染水源的有效方法，例如，生物去除法、Ａ２/Ｏ和紫外光照射等手段，使它们在处理污染水源时发挥各自的优势，达到最优的污水处理效果。     二是由于天然沸石种类很多，因而在实际应用时必须经过实验合理选用，而且实际污染废水由于来源不同，成分复杂，因而需根据具体情况确定合理的操作条件，需要通过中试及生产性试验，探讨沸石处理各种水源的最佳工艺条件，确定有关的运行参数，以便可以实现工厂化工艺水处理。      三是必须根据具体情况确定合理的再生方法，使饱和失效的沸石再生，减少资源浪费及防止新的污染问题产生。     四是由于天然沸石一般是强极性的和亲水的，对水的亲和力大于对极性有机物的亲和力，更大于对非极性有机物的亲和力。当存在大量水时，亲水性沸石的吸附活性点因优先吸附水分子而被掩盖，就难以吸附有机物分子了。因此可以考虑对天然沸石进行复合加工，早日开发出适用于分离水中有机物的低成本吸附材料［１８］。 就目前而言，我国的天然沸石开发应用尚处于起步阶段，还需大力开展开发应用的研究和成果推广工作。当今世界正面临环境污染、能源和资源短缺，我们相信，天然沸石的优越性能在今后解决这些问题的过程中将会得到更广泛的利用。     *本文为山西省自然科学基金资助项目（２００５１０３４）。   参考文献 ［１］ 朱俊，王宁．天然沸石在环保中的应用［Ｊ］．矿物学报， ２００３，２３（３）：２５０－２５４． ［２］ 徐丽华，周琪．沸石去除废水中氨氮及其再生［Ｊ］． 中国给水排水，２００３，１９（３）：２４－２６． ［３］ Ｒｏｚｉｃ Ｍ， Ｓｔｅｆａｎｏｎｖｉｃ Ｓ Ｃ， 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李增新，李相仁．天然沸石在环境污染治理中的应用进展［Ｊ］．环境污染治理技术与设备，２００４，５（３）：１８－２１． ［１６］ 何杰，刘玉林，谢同风．天然沸石用于去除水体中有机污染物的效果［Ｊ］．水处理技术，１９９８，２４（５）：２８６-２８８． ［１７］ 刘远金，卢维盛，李华兴，等．沸石对污水中ＢＯＤ５和ＣＯＤｃｒ净化效果的研究［Ｊ］．土壤与环境，２００２，１１（３）：３２３－３２４．（责任编辑：白尚平） ───────────────        前期---      全面理解劳动合同法:企业增加成本有限 专家澄清误读

社科院称两年后劳动力短缺 将带动工资上涨

 www.xlc.cn  2007年05月11日　金羊网-羊城晚报 
关键字：劳动力　工资

     社科院一项报告称我国劳动力供给结构已发生变化

     本报今天综合消息 中国社科院昨天发布报告认为，我国正在由劳动力过剩向劳动力短缺的时代转变，这个转变的拐点将在2009年左右出现。转变会带来城乡劳动者工资的上涨。

     中国社科院人口与劳动经济研究所所长蔡窻发布的题为《中国就 业增长与结构变化》的报告介绍，农村剩余劳动力是我国劳动力市场的主要资源，目前普遍的说法是农村大约有1/3的劳动力剩余，绝对数大约有1亿到1.5亿，但这个数字并不准确。据其研究，目前40岁以下的农村剩余劳动力，绝对数量只有5212万。

      报告因此认为，目前我国的劳动力供给结构，已经从劳动力过剩向劳动力供给平衡乃至短缺转变。由此而带来的影响是，我国城乡将普遍出现劳动力短缺现象，2004年开始出现的民工荒，已经从沿海地区蔓延到中部地区甚至劳动力输出省份。 （京华） (责编：宋妍) 

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www.xlc.cn  2005.0123 来源：西安日报

       一种便携式、多功能的“太阳能数字移动电源”，近日在南京问世，将为“数码时代”的人们提供方便。这种国内首创的绿色环保产品已获得国家专利，并投入批量生产。

　　这种移动电源外观小巧玲珑，体积只有一个香烟盒大小，重仅150克。它可支持20瓦输出功率电器连续工作1.2-1.5小时，如可给手机提供高达20小时的电量，给数码相机提供4小时的电量。这种移动电源使用十分便捷，白天放在阳光下、晚上放在白炽灯下就可充电，并即刻转化为电能，既可满足数码相机、摄像机、移动DVD、CD、PDA等数码产品用电的需要，还能作为即将推出的3G手机的配套电源。[ 周东 陈晓春]