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沸石滤料

作者 华之林 来源 本站 浏览 发布时间 12/10/07 | 打印页面 | 关闭窗口

沸石滤料

一、天然斜发沸石滤料
    沸石是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物。沸石的成因很复杂,大部分是经由火山所喷出的沉积岩,所以沸石又是火山熔岩形成的一种架状结构的铝硅酸盐矿物。因沉积岩中的有机物被液化或汽化而产生微细的孔洞,这些孔径的的大小正好又与一般有机分子相当,所以人们用它来筛选分子,获得了很好的效果。并具备对有机分子的吸附性,沸石的另一项特色是由铝硅酸盐等成所组成的矿物,并且对阳离子也具有吸附性。已知的沸石种类有很多种,形成沸石的原因也千差万别,不同的生成环境所产出的沸石种类也不尽相同,较常见的有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石等五种。而我国真正被利用的主要是斜发沸石和丝光沸石。
    沸石滤料就是根据沸石的特性采用优质的、品味较高的天然斜发沸石经过破碎、机械加工、筛分等一系列工艺精制加工成各种粒度的规格型产品,沸石滤料的颜色一般为浅灰色,也有乳白、浅黄、浅绿、浅红、浅褐色等,但可因混入杂质而呈其他颜色。比重较小,拿在手上明显感到比一般石头轻,这是因为沸石内部充满了细微的孔穴和通道,比蜂房还要复杂。假如把沸石比作旅馆,那么1立方微米的这种“超级旅馆”内竟有100万个“房间”,这些房间能根据各个“旅客”(分子和离子)的性别、高矮胖瘦、嗜好的不同自动开门或挡驾,绝对不会让“男生”到“女生”的房间去,也不会使嗜好不一样的同住一室。根据沸石的吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能,沸石滤料常被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂,也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。
沸石滤料用途:
    具体表现在石油、化学工业中,用作石油炼制的催化裂化、氢化裂化和石油的化学异构化、重整、烷基化;用作分子筛对气体、液体进行分离、净化和提纯、除臭;在国防、空间技术、开发能源、电子工业等方面,用作吸附分离和干燥;在环境保护方面,用来处理废气、废水,从废水废液中脱除或回收金属离子,脱除废水中放射性污染物;在医学上用于血液、尿中氮量的测定;在水质处理方面。沸石滤料由于内部有很多孔径、均匀的管状孔道和内表面积很大的孔穴,因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能。它能吸收水中氨态氮、有机物和重金属离子,同时还可以借助水的渗滤作用,以进行阳离子的交换,其成分中的钠、钙离子可与水溶液中的钾、镁等离子交换,工业上用以软化硬水、海水淡化等。
沸石滤料指标:
边界指标(相当于边界品位)  K+交换量≥10mg/g±,或NH4+交换量≥100mmol/100g±(相当沸石总量40%)。 
工业指标(相当于最低工业品位)  K+交换量≥13mg/g±,或NH4+交换量≥130 mmol/100g±(相当沸石总量55%)。
Ⅰ级品(石油化工级)或NH4+交换量≥140-175mmol/100g±(相当沸石总量65-80%)。
Ⅱ级品(环保轻工级)或NH4+交换量≥100-140mmol/100g±(相当沸石总量46-65%)。
NH4+ 交换量为工业品位要求,边界品位可降低10 mmol/100g。
沸石滤料性能:
1.离子交换性能
    离子交换性是沸石滤料的重要性质之一。在沸石晶格中的空腔(孔穴)中K、Na、Ca等阳离子和水分子与格架结合得不紧,极易与其周围水溶液里的阳离子发生交换作用,交换后的沸石晶格结构也不被破坏。斜发沸石滤料对NH4+离子的总交换容量在50~220 mmol/100g之间变化,对K+离子的总交换容量一般为9~26mg/g,极少数在9mg/g以下。
2.吸附性能
    沸石滤料具有很大的比表面积(500-1000m2/g)因而能产生较大的扩散力,故可用作出色的吸附剂。沸石晶格内部有很多大小均一的孔穴和通道,孔穴之间通过开口的通道彼此相连,并与外界沟通。孔穴和通道的体积占沸石晶体体积的50%以上,其中存在许多脱附自由的沸石水。沸石水的多少,可随外界的温度和湿度变化而变化。沸石滤料不仅具有吸附水的性能,而且还具有吸附氧化钙、SO2、F2、氮、铵、甲醇以及吸附放射性物质的性能,吸附氧化钙为150.01mg/g,吸铵量177.47mmol/100g,SO2120mg/g,氮吸附量(STP)为12.93~17.11 mg/g,甲醇55.4 mg/g。
3.催化性能
    由于沸石滤料具有很大的吸附表面,可以容纳相当多数量的吸附物质,因而能促使化学反应在其表面上进行,所以沸石滤料又作为有效的催化剂和催化载体。
4.热稳定性
    沸石滤料的热稳定性与沸石中所含阳离子的种类、沸石的硅铝比、沸石的内部结构等因素有关。就热稳定性而言,连续加热650℃12小时后,原有结构大部保持,沸石晶体结构完整不被破坏。
5.耐酸性
    沸石滤料具有良好的耐酸性,用不同浓度的盐酸在100°C下处理2小时,试验证明两者均有较强的耐酸性,晶体结构均未被破坏。
使用条件
    用于给水处理,可去除无机物,去除率为Fe>30%,Mn2+>40%,Cr6+>30%,Hg>50%,Co>40%,As>30%,NH3-N>60%,可去除有机物,去除率为CHCl3>50%,CCl4>25%。可去除浊度,最好在普通砂滤池中使用。

沸石滤料技术参数

分析项目 技术指标 分析项目 技术指标 分析项目 技术指标
比重g/cm3

 2.2

 

比表面积 m2/g

500 ~ 1000

SiO2 68.5%
容重g/cm3

1.8

莫氏硬度

3.5-5.8

Al2O3 11.6%
磨损率%

0.68-0.9

水分%

≤1.5

CaO 3.3%
破碎率% 1.6-2.5 含泥量%

1.0

MgO 1.1%
酸溶率% 0.18-0.22 灼烧减量% 8.7 K2O 1.7%
轻物质含量% 0.03-0.06 PH

6 ~ 9

TiO2 0.12%
NH4+离子全交换工作容量mmol/100g

50~ 220

Fe2O3 1.46%
钠离子交换能力g/cm3

≥800g/cm3

Na2O 2.42%

二、活化沸石滤料
    活化沸石滤料是天然沸石经过多种特殊工艺活化而成,首先将原矿粉碎到一定的粒度,然后置于盐酸或硫酸溶液中浸渍处理一定的时间,再把中和后的矿样放在水中煮沸,最后将产品干燥、焙烧。经过这样处理的沸石,其吸附性能比天然沸石更强,离子交换性能也更好,吸附容量也相应增大。不仅能去除水中的浊度、色度、异味,而且对水中有害的重金属,如:铬、镉、镍、锌、汞等以及有机物:酚、氨氮、磷酸根离子等物质具有吸附交换作用,也有利于去除水中各种微污染物,去除水中铁、氟效果更为显著。因此活化沸石滤料是工业给水、废水处理及自来水过滤的新型理想材料。

活化沸石滤料技术参数

分析项目 测试数据 分析项目 测试数据

密度 g/cm3

1.8 

滤速 m/h

4 ~ 12

容重 g/cm3

1.6

磨损率 %

0.5

空隙率 %

≥50

破碎率 %

1.0

比表面积 m2/g

700 ~ 1000

含泥量 %

1.0

盐酸可溶率 %

≤0.1

NH4+离子总交换容量mmol/100g 50-220
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