天然沸石是自然界中廣泛存在的具有骨架結構的多孔性、含水、鋁硅酸鹽，可用化學式M2/xO·Al2O3·nSiO2·mH2O，式中M分別為一價和二價金屬(通常為鈉、鉀、鈣、鍶、鋇等)，n為沸石的硅鋁比，m為水分子數。沸石的最基本構成單元是硅氧四面體[SiO4]和鋁氧四面體[AlO4]，硅(鋁)氧四面體通過四面體頂點的氧原子互相連接起來，這種結構形成了可為陽離子和水分子所占據的大孔穴。這些陽離子和水分子有較大的移動性，可以進行陽離子交換和可逆的脫水。沸石的這種結構決定了其具有吸附、陽離子交換性以及良好的熱穩定性和耐酸性，因而以不同的形式被應用在水處理中。

天然沸石具有較強的離子交換能力，但由于天然沸石形成時受到各種環境條件的影響，純度不夠高，孔道不夠均勻、孔道內雜質過多，而單獨使用無法發揮到最佳的性能。采用化學的手段對沸石進行改性活化是提高沸石去除污染物的主要方法，但是由于改性的過程往往需要消耗大量的化學試劑或長時間加熱，改性成本較高，難以進行生產性的推廣使用。因此，如何將沸石基質與常規的水處理工藝聯用，在發揮原有工藝設施作用的基礎上，提高常規水處理工藝的處理效率，已成為近年來的研究熱點。

沸石基質作為填料在水處理中應用

研究表明，沸石具有較高的離子交換能力和氨氮吸附能力，尤其對低濃度氨氮有著較高的去除率。但沸石作為吸附劑，只是單純地將氨氮從液相中吸附到沸石骨架中，吸附一定時間之后沸石飽和，有可能將已吸附的氨氮釋放，形成二次污染，而且沸石對于硝酸鹽氮去除效果較差。基于沸石的上述特性，近年來的沸石應用研究主要針對以沸石基質作為填料應用于人工濕地、生物濾池或者作復合填料進行河道修復。

構建了蘆葦-沸石人工濕地、蘆葦-礫石人工濕地、菖蒲-沸石人工濕地和無植物沸石吸附床，處理模擬初期暴雨徑流經過沉淀池后的污水，其中人工濕地為潛流型。研究表明：將沸石用于人工濕地的填料可首先吸附進水中的NH32N，植物和微生物再對沸石表面吸附的NH32N進行降解，使得沸石通過生物作用再生，保持其吸附NH32N的能力。因此，適用于間歇運行的暴雨徑流沸石基質人工濕地系統不但對暴雨徑流中的COD、NH32N、TN具有較高的去除率，而且在間歇期可實現對沸石的充分生物再生。構建了潛流型蘆葦沸石人工濕地處理小區生活污水，通過兩塊并行濕地的相互切換運行，使其交替進行污水處理和濕地沸石的生物再生。通過試驗研究了沸石濕地在沸石再生前后，即新建和再生濕地的脫氮效果。

可見，再生后的濕地對氮的去除效果和新建濕地的效果相當，對總氮和氨氮的去除分別可達地表水環境質量標準的Ⅴ類和Ⅲ類。此外，通過研究銨交換飽和的沸石分別在濕地系統中和無植物沸石床中再生過程，探究沸石生物再生的機理，結果表明：沸石再生效果取決于周圍硝化細菌的數量以及可與銨交換的陽離子數量，濕地中土壤提供較大的陽離子交換容量有利于沸石再生。經濕地系統生物再生后，沸石氨氮交換能力可恢復至新鮮沸石的87%以上。

采用自行研制的以顆粒沸石為主體的復合填料，利用沸石的吸附和離子交換性能，對受污染河道水體進行處理，考察填料浸沒-落干次數和比例對處理效果的影響。填料被河道水浸沒時沸石吸附氨氮，落干則保證沸石與大氣接觸，吸附有氨氮的沸石表面充氧進行生物再生。實驗結果表明：出水氨氮值隨浸沒-落干次數和比例的增大而減小。因此，從理論上，沸石復合填料可應用于受潮汐影響、波浪不斷拍打河岸的河流原位治理。