1765年瑞典矿物学家Cronstedt在冰岛玄武岩杏仁状孔隙内,首先发现一种白色透明的矿物,因其加热时出现发泡沸腾现象,便以希腊文命名为“zeo-lite”,意为“沸腾的石头”。当时ob欧宝体育富网入口因其形态美观而被陈列于博物馆内,直到本世纪50年代末,当日本、美国等科学家发现ob欧宝体育富网入口矿物是火山沉积岩的主要组分后,引起了世界各国地质学家、化学家对天然ob欧宝体育富网入口的普遍关注。目前全世界已发现天然ob欧宝体育富网入口四十多种,人工合成ob欧宝体育富网入口近两百种。如今ob欧宝体育富网入口已被广泛应用与建材、造纸、石油化工、农业、环境保护等部门。本文主要论述了ob欧宝体育富网入口在环境水处理领域的应用状况和应用前景,为进一步挖掘天然矿物在环境治理中的应用提供理论依据。
ob欧宝体育富网入口的结构和特性
ob欧宝体育富网入口是一族具有连通孔道的呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物,其基本组成为M((AIO2)a(SiO2)b)·wH20。式中M是碱金属或是碱土金属阳离子,n是阳离子价数,w是水分子数,a和b是小整数,a+b是晶胞四面体的总数,b/a是硅铝比,一般为1~5。ob欧宝体育富网入口结构可以分为三个部分:铝硅酸盐构架、构架中相互连结的孔隙(孔道和空穴)、在孔道或空穴中的阳离子和水分子。构架中硅氧四面体内的硅四价阳离子常被铝三价正离子置换,出现过剩负电荷,由碱土金属离子补偿,这些补偿阳离子与晶格结合力很弱,具有很高的自由度,活跃在孔道中,使ob欧宝体育富网入口具有优良的离子交换性能。构架中连通的孔道、孔穴使ob欧宝体育富网入口拥有很大的内表面积,特别当“ob欧宝体育富网入口水”受热溢出后,通道和孔穴更加空旷,相应内表面积更加巨大。而且脱水ob欧宝体育富网入口晶穴内部具有很强的库仑场和极性,表现出强烈的吸附性,加之ob欧宝体育富网入口孔道大小均匀,尺寸固定,形状规则,因此吸附具有选择性,即具有分子筛和离子筛的功能。此外,ob欧宝体育富网入口还具有耐酸、耐高温、耐辐射等性能。这些物化性能决定了ob欧宝体育富网入口在环境治理方面必将具有广泛的应用前景。
ob欧宝体育富网入口用于保持土壤水分
中国水资源分布不均,西北地区及云贵高原等地区水资源十分匮乏,极不利于农作物的生长,如何保持土壤中的水分已成为人们日益关注的问题,使用“保水剂”是目前主要解决土壤贫水的有效方法。天然腐殖质是最好的保水剂,属于亲水性多孔胶体,能吸附200%的气态水或500%的液态水,然而天然腐殖质产品数量有限。用高分子亲水材料的成本较高,而且高分子材料有二次污染的潜在危险,不符合积极提倡的走可持续发展道路的要求。
用5%的ob欧宝体育富网入口与土壤混合,可十分有效地将土壤的保湿性能提高7-8倍,优于传统的具有网状结构的聚丙烯酸材料。ob欧宝体育富网入口本身由硅氧和铝氧四面体构成开放性结构,含有大量的空腔和孔道以及巨大的内比表面积,可发生离子交换及可逆的吸附一脱附水作用。土壤本身的保湿性约3h,美国JRMChemicalDivisionofCleveland公司提供的保水剂,其主要成分为网状结构的聚丙烯酸,保湿时间约12h,掺加ob欧宝体育富网入口的土壤在相同的条件下,保湿时间可延续至4-7d。
如果将ob欧宝体育富网入口和高分子亲水材料通过组装、分散等处理之后,制成功能性复合材料试用在植物根苗附近,就可望形成调控水含量的小环境。例如使用聚丙烯酸之类的强吸水剂在雨天尽量多吸附水,再通过植物根系的作用和ob欧宝体育富网入口等各种复合材料的传递,将所蓄水分缓慢释放。这样一来就有可能帮助缺水地区的树苗成活,进而恢复植被,防沙治沙。