對于環(huán)境保護,吸附法已有漫長的歷史。常用吸附材料有磺化煤、活性白土、木炭、沸石、活性氧化鋁、活性氧化鎂、吸附樹脂等。由于污染物的特異性以及環(huán)境的復雜性,對于去除環(huán)境中污染物的吸附材料有著特定要求,工業(yè)使用的吸附分離材料往往具有以下特點:吸附能力強、吸附選擇性好、吸附平衡濃度低、容易再生和再利用、機械強度好、化學性質(zhì)穩(wěn)定、來源廣、價格低等。
天然礦物是一種資源豐富、價格低廉、與環(huán)境協(xié)調(diào)性最佳的材料。一些天然礦物還具有凈化環(huán)境、修復環(huán)境的能力,是理想的環(huán)境材料。近年來,對于無機礦物吸附材料的研究也在不斷的深入。
1.無機礦物吸附材料
無機礦物吸附材料大多數(shù)是天然無機礦物,這類礦物往往同時具有離子交換性能和吸附性能。常見的無機礦物吸附材料主要有沸石、膨潤土、海泡石、硅藻土等。
1.1沸石
沸石是一族含水的堿或堿土金屬網(wǎng)狀結構的鋁硅酸鹽晶體。天然沸石在自然界的儲量相當豐富,我國已確定儲量33億t,遠景儲量50億t。沸石的環(huán)境凈化功能主要取決于沸石的結構以及其中的水分子和陽離子性質(zhì)。目前,沸石已被廣泛應用于日用化工、環(huán)境保護、石油加工等領域。
凈化空氣
沸石具有強大的吸附功能, 對極性分子如 H2O、NH3、H2S、CO2 等有很高的親和力, 即使在低相對濕度、低濃度、較高溫度條件下仍能有效吸附, 因此是性能穩(wěn)定、吸附效果良好的吸附劑, 可用于廢氣處理和空氣凈化。
水污染治理
利用沸石的吸附性能、離子交換性能等可有效去除水中氨氮、有機污染物、鐵、氟等。沸石處理水污染有以下優(yōu)點:儲量豐富,價廉易得;制備方法簡單;具有較高的化學和生物穩(wěn)定性;容易再生。
此外,沸石可廣泛應用于放射性廢物的處理,海水提鉀、海水淡化、硬水的軟化、除臭劑等。目前而言,我國天然沸石開發(fā)應用尚處于起步階段。但隨著研究的推進,天然沸石的優(yōu)越性能將會得到更加廣泛的利用。
1.2膨潤土
膨潤土的主要成分是蒙脫石,具有優(yōu)良的物化特性,被譽為“萬能黏土”,被廣泛應用在鑄造、球團、鉆井泥漿、納米材料、醫(yī)藥、氣體過濾吸附凈化材料、水凈化材料、無機抗菌劑等領域,是一種重要的無機吸附材料。
近年來利用有機膨潤土對印染廢水進行脫色處理的研究取得了一定進展,吸附機理主要是物理吸附。此外在含芳香類化合物有機廢水的處理、重金屬離子廢水的處理及農(nóng)藥的吸附方面發(fā)揮了重要作用。
國內(nèi)外近年來已開展了利用膨潤土處理廢水的各類研究,尤其是有機膨潤土,在國外已經(jīng)被廣泛應用于水處理領域。我國天然膨潤土資源豐富,因此,開發(fā)膨潤土和改性膨潤土水處理劑具有廣泛的應用前景。
1.3硅藻土
硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖,主要由古代硅藻的遺骸所組成。硅藻土具有細膩、松散、質(zhì)輕、多孔、、耐熱、耐酸、比表面積大及化學性質(zhì)穩(wěn)定等一系列優(yōu)良特性,因此,在環(huán)境中是一種很重要的吸附劑。
硅藻土作為水處理劑的載體,能提高絮凝劑效果,使絮凝物體積加大、沉淀加速,易于壓濾,經(jīng)處理后可回收利用。
近年來我國在硅藻土提純方法和提純技術方面得到發(fā)展,生產(chǎn)硅藻精土的成本大為降低,從而拓寬了其應用領域。將硅藻土應用到廢水處理領域,不但為硅藻土開辟了一個廣闊的新市場,也有利于緩解我國污染治理所面臨的“二次污染”問題。
1.4海泡石
海泡石屬斜方晶系,為鏈層狀水鎂硅酸鹽或鎂鋁硅酸鹽礦物。海泡石獨特的結構使其具有大的比表面積,較強的離子交換能力。在廢水處理和空氣凈化中已得到應用。若經(jīng)改性,可提高吸附性能,更有利于發(fā)揮其吸附作用。改性海泡石對有害或有惡臭味的氣體具有較好的吸附性,尤其是含氮化合物,如氨氣、甲醛、硫化物、腐胺等有極強的吸附作用,廣泛應用于干燥劑和吸附除臭劑。
海泡石價格低廉、來源廣泛,經(jīng)活化后制得的吸附劑具有高效、可再生的優(yōu)點,在環(huán)境保護方面的應用越來越廣泛,如污水處理、大氣吸附和過濾脫色等方面,是一種很有前途的環(huán)境材料。
2.未來無機礦物吸附材料吸金無數(shù)
近些年,我國爆發(fā)2次全國性霧霾事件,217座城市存在黑臭河污染現(xiàn)象被揭開,普查出全國土壤污染超標率達 16.1%,危廢違法轉運處置事件屢見不鮮,眾多的環(huán)境污染威脅人民的生存環(huán)境。眾多環(huán)保問題催動了環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2000-2015年中國環(huán)保行業(yè)產(chǎn)值情況
今年以來,在一系列環(huán)保政策的驅(qū)動下,環(huán)保產(chǎn)業(yè)更是快馬加鞭奮蹄疾進。目前中國環(huán)保行業(yè)整體生命周期正進入成長中后期,無論從投資端還是政策端,其逆經(jīng)濟周期屬性開始進一步顯現(xiàn)。“十三五”是我國環(huán)保行業(yè)高速發(fā)展的五年,以“三大行動計劃”為基礎,預計帶動行業(yè)超過6萬億的投資規(guī)模,年均復合增速達10%,預計“十三五”末,環(huán)保投資占GDP的比重將達1.45%,大環(huán)保時代仍將持續(xù)。
預計“十三五”期間,我國環(huán)保投資復合增速在 10.7%
一方面,在政策驅(qū)動和市場需求之下,今明兩年將迎來環(huán)境污染綜合治理投資高峰,萬億級市場空間有望釋放。而我國加強水污染防治、推進大氣污染防治和防治固體廢物污染,必然需要大量的非金屬礦物環(huán)境治理材料。
另一方面,目前我國無機礦物吸附材料在環(huán)保領域的應用尚處于起步階段。比如膨潤土,我國更多應用在鑄造、鉆井泥漿領域,吸附劑市場所占比例微乎其微,而國外膨潤土在吸附劑領域的應用約占據(jù)26%。所以,隨著環(huán)境污染治理投資的加大,研究的推進,無機礦物吸附材料將在環(huán)境保護領域贏得無限商。