隨著世界工業的持續發展,尤其是人口眾多的發展中國家的工業化水平的提高,工業發展所帶來的環境污染問題越來越嚴重,這個問題在我國近幾年的發展中尤為突出。因此不同行業的專家對預防和治理環境污染從不同的角度提出了不同的方法。工業礦物在這方面的有效作用似更應引起人們的注意和開發利用。一些工業礦物由于其自身特殊的結構構造及物理化學性能,從而產生有效的環境保護性能。在幾種具有環境保護作用的工業礦物中,沸石獨占整頭。沸石是一種架狀結構的硅酸鹽礦物,因此其內部具有許多孔穴和通道。在一定的物理化學條件下,不同種類的沸石內部孔徑大小有差異,一般直徑約為0.3-1.1nm,分子或離子小于這個直徑的物質能被其吸附或通過這些孔穴,而大于這些孔穴的物質則被排斥在外。這就是工業界所稱的分子篩作用。

沸石的這種結構就決定了其所具有的特殊物理化學性能。如離子交換性,吸附分離性也稱選擇性吸附和催化性等。尤其特殊的是具有容納性,即溫度升高時,沸石孔穴變大而容進其他物質分子當冷卻降溫時,它的空間變小,從而使被容納的物質分子被截留,這些被截留的物質組份以較高的密度被保存住,直至進行熱處理。天然沸石正是以這些特有的結構和物理化學性能而起到有效的環境保護作用。目前,沸石在環境保護中的主要用途有:

(1)方沸石對離子直徑<0.266nm的Cu,Cr,Cd等有較高的陽離子交換容量。據報道,日本在金屬加工的后處理如電鍍廠工程中用方沸石對廢液中的這些有害金屬進行處理。另外,根據不同種類沸石對不同種類金屬的交換作用,國外一些礦山企業利用沸石對礦山廢水中的重金屬進行選擇性提出。

(2)絲光沸石對SO2,H2s,Co2,nh3的吸附值最高可達120mg/g,平均也達30mg/g左右,斜發沸石對SO2,H2s,co2,H2o的吸附量平均為50mg/g左右。美國在利用沸石的這種性能方面有很高程度的技術水平,并取得了有效的結果。美國的有限公司利用沸石清除天然氣中的有害氣體。該公司采用壓力轉換吸附工藝能從天然氣中提出達30%的co2,H2s和H2o。該公司還研制了一種菱沸石吸附柱來除去有機物造氣中的上述有害氣體。這既開辟了新的能源,同時保護了環境,并減輕了氣體對設備的酸性腐蝕。美國為了解決發電廠排放進大氣中的s,用斜發沸石和絲光沸石的制成品來清除煙氣中的so2。歐洲一些國家在酸廠用斜發沸石對so2氣體進行分離吸附。這種應用使當地的酸雨得到了較好的治理,空氣質量大為好轉,降雨也變得清沽。

(3)?幾個發達國家在處理核廢料方面也利用了沸石。美國的核發電廠用斜發沸石制成的吸附柱,可以使核污染的廢水中的94%的放射性艷得到提出。憊大利、英國、法國、俄羅斯等國也都開發出了類似美國的方法。盡管工藝各有不同,但共同的是他們都采用了斜發沸石作為提出材料,用沸石作原料處理核廢料收到了價廉質高的雙重效果。因為沸石比化學交換法所用的樹脂要便宜,而且沸石吸附核廢料后的抗退化作用強。在中國業已進人開發利用核能的時代,有關專家應盡早提出這方面的應用研究和開發工藝方法。

(4)美國、德國、意大利和日本等一些國家對洗滌劑中的三聚磷酸鈉含量有嚴格的限制。這是因為這種化合物對所流經的河流的生物有很大的影響而破壞水質。這些國家經過試驗而發現沸石可以作為這種化合物的替代原料。這就是4a型沸石和a型沸石與x型沸石的結合物。這主要是利用沸石的離子交換性和吸附性。a型沸石可除去ca離子,x型沸石可除去mg離子,從而產生理想的洗滌效果。據不完全統計,這些國家在90年代初期為此而利用的沸石量可達200多萬噸。這種明顯的環境保護作用和巨大的經濟利益表明了沸石礦物的潛在價值。

(5)沸石在除去水中氛元素的作用。據衛生部門的調查,中國很多地區的飲用水中含有超量的氛元素,稱為高氛水。因此降氛改水就成為這些地區關系民生的一件大事。日本等國早已研制出了利用沸石降低水中氛的工藝方法。他們將斜發沸石進行酸處理,然后讓含氟水通過平面上互相連通的晶格間通道,其中的氛元素就在沸石的孔穴中被容留提出。這種方法不會對水質帶來二次污染,而且材料成本低廉。

(6)沸石在改善能源結構方面的應用。美國利用菱沸石和斜發沸石從太陽的輻射中吸收和釋放熱能,從而節約了產生污染的熱能。在陽光照射下沸石脫水,夜間沸石會重新吸水。這樣每磅沸石會產生數十千卡的熱量變化。俄羅斯在吸房溫室中利用沸石儲存熱能方面也有了廣泛應用。美國的沸石動力公司利用沸石制成太陽能致冷設備。這種設備在低壓下使沸石吸附致冷氣體壓力升高時致冷氣體釋放出來。據認為,斜發沸石和菱沸石用于太陽能致冷最有效。

(7)沸石在處理印染工業廢水中的作用。天然沸石具有吸附酸性和堿性染料的性能。日本利用斜發沸石制成的染色污水處理設備可對不同的染料進行選擇性吸附使污水的脫色能力大為提高。

天然沸石還可作為農藥的載體,使農藥對空氣和水的污染降低和變緩。這是因為沸石可以吸載殺蟲用的金屬毒性成分,使其級慢釋放。這樣一能充分發揮藥效,二能阻止農藥快速揮發到空氣和流失到地面水中。另外,沸石在催化荊生產和石油化工中都具有對有害物質的吸附提出能力。天然沸石在清潔水塘雜質方面也得到了應用。

總之,天然佛石在環境保護行業中的作用有著巨大的潛力,值得礦業界和有關行業專家大力開展應用研究和開發。