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【过滤全解析】化学过滤—麦饭石&沸石 净水石材  

2017-03-02 18:03:07|  分类: 基本功·技术流 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【过滤全解析】化学过滤—麦饭石沸石 净水石材 - 虚骨龙 - 锦粼·極鱼-水族贸易制造 
化学滤材除了活性碳之外,像麦饭石、沸石等净水石材,也是广义 化学滤材的一种,有事也称为过滤石材。如果有需要,亦可以选用这二种石材作为化学滤材。这二种滤材皆有稳定的化学及物理性质,在使用过程中不会影响水的硬度及PH,因此可以放心使用。不过这二种石材的净水效率,因为产地和种类不同而有所差异,因此,在选择时需要注意。
【过滤全解析】化学过滤—详解两种常用净水石材 - 虚骨龙 - 锦粼·極鱼-水族贸易制造

麦饭石
麦饭石是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的矿物,为火山爆发所形成之斑状铝磷矽酸盐类,学名“斑状安山岩”,因具有米麦状的白色斑点而得名。此种矿石自古以来便在坊间甚为流传,具有多用图与特异疗效的药石。例如,日本把麦饭石称为“健康石”,广泛的应用在饮水净化与污水处理上。根据国内外诸多文献强调天然麦饭石具有吸附能力,吸附之特性包括与重金属之吸附交换以及对小有机分子之吸附能力,故可用做化学滤材。
麦饭石没有固定的化学形式,原始颜色大多为灰白色,但是海岸山脉一带麦饭石的颜色却时常呈现出黑灰色、绿色、橙色、粉红色、甚至红色,这主要是由于风化或是海水换质作用所造成。因此,一般外观常以黑灰色、绿色、橙色、粉红色为基石,表面再散布诸如米粒之白色斜长石粒点,不难识别。
【过滤全解析】化学过滤—麦饭石沸石 净水石材 - 虚骨龙 - 锦粼·極鱼-水族贸易制造
 
【过滤全解析】化学过滤—麦饭石沸石 净水石材 - 虚骨龙 - 锦粼·極鱼-水族贸易制造

由于麦饭石的岩层受到长时间自然风化作用之影响,岩质都变成松质多孔性矿物,使之形成具有比活性碳更强的吸附性。例如,根据研究发现,若在50ppm的含氯水中,放入2g的麦饭石,5分钟后能吸掉18ppm,30分钟后能吸掉29.7ppm。在完成实验后发现,使用过麦饭石的水中没有残留氯。如果把它磨成粉末再进行测试,其吸附性更强、出氯效果更快,但活性碳不见得有如此优异表现。
麦饭石结晶构造常具有规则性的孔隙,可当作分子筛,过滤较大分子,同时也具有阳离子交换能力,能对水中的重金属离子如Pb、Hg、Cr、Cd、As等离子的去除率可达96%以上,以及对大肠杆菌的吸附率达95%,而有机污染指数(BOD)也大幅下降。由此可知,它的确具有改善水质污染之作用不容置疑,尤其对于重金属离子污染之去除更引人注目。
麦饭石达到作用的饱和点之后,必须再生才能继续发挥预期的作用。其物理吸附之再生需使用高热水蒸气脱附处理,以及化学吸附之再生以浸泡饱和食盐水处理,手续相当麻烦,再加上其作用何时达饱和点不容易得知,因此在管理上都是採定期更换方式来操作比较方便,通常至少每年需定期更换一次。由于麦饭石并不贵,使用更换的方式反而比再生处理费用来的低廉许多,因此每年可进行多次的更新。
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沸石
沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的鋁矽酸矿物,主要由氧化矽、氧化铝在碱性环境中与水气高压下所形成的结晶性铝矽酸盐,普遍存在于火成岩的裂隙和孔洞中,也见于沈积岩、双质岩及热液矿床和某些近代温泉沈积中。种类不少,一般多为浅灰色,有时亦为肉红色。拿在手上明显感到比一般石头轻,这是因为沸石结构具开放性,内部充满了互相连通的细微孔穴和通道之故,此种独特的内部结构使它对氨分子具有吸附作用,以及对铵离子也有交换能力,因此可作为氨的吸附剂。
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此外,沸石的共同特点就是都具有网状结构,即在它们只要由氧化矽(SiO4)四面体以及氧化铝(AlO4)四面体两种单元,通过桥氧连接建构而成。由于铝离子为三价(Al3+)而矽离子为四价(Si4+),当形成AlO4四面体时,铝带负电荷需要有阳离子吸附于其空间及管道中来中和其电性,可以吸附若干阳离子,而且也具有阳离子交换的能力,于是这也成了我们利用沸石的另一个特点,因为它对铵离子有很高的吸附能力,因此可用来吸附鱼缸中的铵离子,不过若水中存在其他竞争性金属离子,此种吸附能力会受到抑制,其抑制强度大小顺序为:Na+K+Ca2+Mg2+等。

由此看来,沸石同时具有对氨的吸附作用和与铵的离子交换能力,因此可作为化学滤材用来滤除循环水中的氨及铵,专门应用于这领域的沸石,称为吸氨沸石或简称吸氨石。一般而言,其二种功能会受到其结构中的Si/Al比值的影响,当该比值高时,对氨的吸附作用增强,但对铵的离子交换能力则下降;反之,正好相反。因此,并非所有的沸石都适合用做吸氨沸石,必须有所选择才能发挥最大的效果。
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例如,钙沸石(Ca(Al2Si3O10)?3H2O)及钠沸石(Na2Al2Si3O10?2H2O)中的Si/Al=1.5,可知二者对氨的吸附作用较强,对铵的离子交换能力较弱,受到其他竞争性金属离子抑制的影响小,所以比较适用做吸氨沸石。市面有售一种天然智利沸石,主要成分为斜发沸石及丝光沸石的混合体,即可做为化学滤材,用来协助硝化系统去除氨。
当沸石吸附了氨离子达到饱和时,可将它浸入饱和食盐水中,以钠离子交换沸石内的铵离子而可重复使用。沸石再生之后的性能不受影响。问题是:如何得知吸氨沸石已经达到饱和?通常必须取样进行测试才能确认,即取若干样石置入定量已知浓度的铵溶液中,30分钟后测试铵浓度是否有减少即可加以判定。由于再生处理会增加一些麻烦,而沸石的价格又不贵,一般都以更新居多。
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素材来源:《水族缸的管理》
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