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沸石生物功能和作用機理

沸石生物功能和作用機理

沸石（Zeolite）是一種硅鋁酸鹽礦物，其主要成分是 SiO2（約含 65％），另外還含有 Al、Ca、Mg、K、Na、P、Fe、Mn、Cu、Zn、Se、Co、Mo 等多種動物生長所需要的常量元素及微量元素， 這些元素均是以可交換的離子狀態存在，能被畜禽吸收利用。1756年瑞典礦物學家Crred在玄武巖中發現沸石，由于其在加熱至熔融狀態時伴有沸騰現象，故稱為沸石。沸石是 50 多種沸石族礦物的總稱，有天然沸石和人工合成沸石兩大類。 目前發現的天然沸石有 40 多種，應用于養殖業的主要有斜發沸石和絲光沸石等，而加工成沸石粉的多為斜發沸石。我國從1972年在浙江省縉云縣發現天然沸石礦床以來，相繼在全國21個省、自治區內發現150多處沸石礦床。有許多學者進行了沸石飼喂畜禽的生產試驗。

當廢氣中含有乙醇時，由于競爭性吸附，沸石分子篩輪對乙醇的吸附效果會降低，沸石分子篩輪要求進風溫度在40℃以下。例如，沸石微孔內吸附等有機物，解吸溫度為180~220℃，達到聚合反應的條件。容易產生高分子聚合物，堵塞沸石的微孔，影響其吸附效率，使沸石隨著時間的推移失去吸附能力。這種損害是不可逆轉的。沸石的吸附容量沸石輪是弱堿性,如果廢氣進入沸石的酸性成分輪,它將與沸石反應,破壞沸石的表面結構,沸石吸附效果降低。

沸石用于養殖業廢水處理 Cintoli[27]利用沸石預處理養豬廢水，當含氨氮1500mg/L的養豬廢水經過沸石處理后，氨氮降到300～400mg/L，從而降低了廢水NH4 -N對UASB中生物 的毒性，提高了沼氣的產量。Sanchez和Milan等[28]采用了相反的工藝路線，他們先使用UASB和AFBR降解養豬廢水中的高濃度有機物，后采用天然沸石去除出水中的氨氮，效果也很明顯。Mlian等[29]用天然沸石處理養牛廢水，當天然沸石粒徑1.0～3.0mm、濾速為7m3/m2?h時，出水氨氮去除效果較好。

沸石分子篩為什么會有吸附作用？原理是什么？

依賴于自身的縫隙結構，沸石分子篩孔徑均勻，內部間隙結構發達，比表面積大，吸附能力強，含有大量肉眼看不到的孔徑，1克沸石材料中的孔徑，展開后比表面積高達500-1000m2，具有特殊的用途。

不同分子間的吸附作用

也叫凡德瓦重力。雖然分子的運動速度受溫度和物質的影響，但在微環境下，其運動速度是恒定的。由于分子間存在相互吸引的作用力，分子被沸石的孔洞抓住，將更多的分子繼續吸入，直到沸石吸附飽和為止。

物理吸附

分子篩在除去液相和氣相中的雜質時，其孔隙結構會產生很大的比表面積，從而很容易達到吸附的目的，而沸石孔壁上的大量分子由于分子間的吸附作用，能夠產生強大的引力，就像磁力一樣，能夠將介質中的雜質吸入到孔徑。

化學吸附

沸石表面除了物理吸附外，還常發生化學反應，這是因為沸石表面含有少量化學鍵、功能氫氣和氧，這些化學鍵可含地氧化物或絡合物，與被吸附物質發生化學反應，從而與被吸附的物質結合，聚集到沸石的內部和表面。