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吸氨沸石

網路轉載 / 2009-06-20

沸石粒是鹽基性火山岩地帶的礦產物,具有40多種天然沸石元素,經高溫炊煮後,高溫碳燒成為多孔性物體擁有極多的陰陽離子交換能力,具有超強吸附力!,本沸石乃屬效果最顯著的 Mordenite 系,被認為是含有率最高的天然沸石。


一、特徵︰
1.離子交換能力極高,為 185meg/100g,其全量為永久負荷量,是其他
        同產品所沒有。
2.對氨(NH3)、硫化氫(H2S)、二氧化碳(CO2)、之吸著分離性極高。
3.吸收力、吸濕率、吸污力及觸媒等作用很高。

二、效果︰
     1.使缸內水質淨化,迅速去除惡臭。
         2.迅速吸收水中有機腐化物質及生物代謝後的有害氣體。
         3.調節水中的酸鹼質,控制水質的安定性。
         4.增加溶氧量,搶救正在『反水』的魚蝦。
         5.預防疾病,增加養殖密度。
         6.培養優良水色,可作為微生物(例如硝化菌)寄居的溫床,取代陶磁環。
         7.可作為底床過濾底砂,顏色美麗大方。
         8.迅速吸附水中過量藥物,降低水中藥物濃度,及中毒程度。
         9.消除水中的魚腥味。
       10.含各種礦物質,可保健腸胃,為優良的飼料添加物。
       11.補充水中礦物元素。
       12.可以快速吸附水中的毒物氨(NH3)。
       13.也可放在滴流盒,充當陶磁環使用。
       14.使用一段時間後。只要清洗乾淨,將沸石在太陽下曝曬,就可還原,重覆使用。

三、使用方法
         300公升水使用約500公克,使用之前,先用清水沖洗乾淨,再放入過濾槽內。
 

沸石應用(淡海水均可使用)

 

.沸石(zeolite)簡介

 

形成沸石的原因有十幾種,不同的生成環境所産出的沸石種類也不盡相同

沸石的成因很複雜,大部分是經由火山所噴出的沉積岩,因沉積岩中的有機物被液化或汽化而産生微細的孔洞

這些孔徑的的大小正好又與一般有機分子相當,因此具備對有機分子的吸附性

沸石的另一項特色是由鋁矽酸鹽等成所組成的礦物,幷且對陽離子具有吸附性

爲什麽沸石能具有離子交換功能呢?最主要的關鍵是其成分中有AlO4 ,多了一個O原子,因此會帶 -1的價數

因此沸石中會有些Na+,K+,Ca++等鹼金屬來抵銷使其成電中性

(帶有較多Na+的稱爲鈉沸石,Ca+稱爲鈣沸石以此類推)

而這些沸石中的金屬元素在水中極易被其他金屬離子所取代

要有什麽樣的條件會取代這些元素呢?

這與沸石離子交換的優先順序及離子濃度有關

因爲AlO4帶的是-1價因此對陽離子的交換順序以Cs+,Rb+,NH4+,K+,Na+1價離子排前面,且較大的離子較優先

然後才交換Ba++,Sr++,Ca++,Mg++的正2價離子

 

所以當沸石中的游離金屬以Na+存在時便會與水中的Cs+,Rb+,NH4+交換

如果是以Ca++存在時就會與水中的 Cs+,Rb+,NH4+,Ba++,Sr++作交換

但是當水中某離子濃度很高時,則能形成逆向交換,因此沸石一般是可還原的

不過因爲全世界的沸石産量實在多的不像話,甚至在有些國家所有的石頭都是沸石

且目前沸石有50%以上是用于製造水泥,可見其普遍的程度

因此還原沸石雖環保却不經濟

 

 

.沸石的應用

 

由簡介中可知,沸石有化學的離子交換特性及物理的吸附特性

離子交換的特性通常會化除水中的Cs+,Rb+,NH4+,K+ 等而水中的Na+,Ca+等則會增加的

在海水中可使用鉀沸石或鈉沸石來限制其離子交換的範圍,也是最常被使用的,對NH4+也具有較高的交換力

沸石的物理吸附性比較單純,沸石的孔徑多在1nm(奈米)以下,但是每一種的沸石的孔徑又不太一樣

因此每種沸石的吸附對象與吸附總量幷不相同,在海水的應用中最好是能混用多種沸石

 

沸石能吸附哪些物質呢?

前面已經提過,沸石的孔徑約在1nm以下,而分子的最小直徑約0.28nm

因此沸石所能吸附的就是在0.28nm-1nm之間的所有分子,包括有機、無機的分子

不過因爲每種沸石的孔徑不一,吸附的峰值各不相同

常見在水中能被吸附的像是甲醇、氨等較小的分子都是其吸附範圍

這些物質大部分都是蛋白、活性碳的處理範圍以外的物質

蛋白、活性碳所能處理的物質沸石也都無法處理,兩者其實是各司其職

因此沸石在海水中的應用能大大的延緩水質的老化

 

沸石到底能吸附多少東西呢?

這要從幾個方面來探討

第一是吸附總量,越輕的沸石表示其中的孔徑越多,所能吸附的量自然比較多

沸石的密度界于1.92g/(cm)3 - 2.88g/(cm)3,一般來說密度小的吸附量最多

沸石的吸附量幾乎都在其重量的50%以上

也就是說放1kg的沸石在水中所能吸附的物質高達500g以上

如果缸中的蛋白處理了90%的廢物,剩餘的廢物都交由沸石處理,那1kg的沸石大概就能處理約 10500g的飼料的喂食量

有可能嗎?NO!因爲還牽涉到第二個問題

 

沸石的吸附總量雖高,但是不同的孔徑處理不同的物質

1kg的沸石最多約能處理到 15g的有機氮素 50g的有機碳素,這兩者也是沸石對水質處理有貢獻的地方

由此可知沸石雖能吸附500g的物質,但是在水族缸中大概只能發揮其中的一成

也許你會問,這一成還是很可怕,1kg沸石處理 1500g的飼料廢物

有可能嗎?NO!還有兩項問題有很大的影響

首先是沸石粒徑的問題,小粒徑的沸石能比大粒徑的吸收的更快更多

也就是說越小的粒徑越能發揮沸石的效能,但是粒徑過小吸收太快會造成很嚴重的問題

因此在應用中不宜過小

另一個問題是沸石表層會有菌類附著,這些菌類雖能輔助處理廢物

但是却也會堵住沸石表層的孔徑,以致內部完全無法發揮

因此如果超過3,4天沒清理沸石,則沸石所能發揮的功能將變的極小

能清理的越乾淨是越好,如果沒有好清理的沸石桶,拿出來用手洗淨也是不錯的方式

也許你會問,要怎麽清除孔洞中的菌類,不用擔心,這麽小的孔洞任何生物都鑽不進去,只會生長在表層

 

在選擇了適當的沸石粒徑及規律的清理工作後,沸石所能吸附的物質還有多少呢?

這應該是沒有標準答案,?#092;作好一點的1kg沸石處理半罐250g的飼料廢物沒什麽問題

 

我們再來比較一下沸石的離子交換量與吸附量的差异

沸石的離子交換量除了前述因性質不同會影響其交換內容物及交換量外

沸石的孔徑大小也會影響其離子交換,能進入孔隙的才能被交換

且相同size的離子會在孔隙中競爭交換

到底其交換量有多少呢?

其實1kg的沸石頂多只能交換約5g的陽離子

例如在1000L 的缸子中放入1kg的沸石其所影響的陽離子濃度約在5ppm以下

由此可知沸石的離子交換能力在海水應用中幷不會造成離子不平衡

沸石種類雖多,但差异都是在其離子交換的功能上,物理上的吸附功能基本上是相同的

 

.沸石應用的好處

 

1.維持相當低水準的NH3,NH4+濃度

海水生物最佳的生活條件是NH3+(NH4+)<0.02ppm以下

傳統的過濾方式如活砂、活石、底砂過濾能建立這樣的環境

如果要再降的更低就得靠沸石了,這在SPS的飼養上特別重要

 

2.减少無機鹽的産生

這一點應該不難理解,少了有機廢物,自然就不會産生無機廢物

 

3.避免海水素中含量過多的金屬元素

海水素在製作的過程中要將一些金屬元素像Rb+,Cs+等降到天然海水的標準是不可能的

NH4+一般也都偏高,沸石可以很迅速的吸收這些物質

不過海水素的Fe就沒辦法,因此太常換水的結果就是Fe易偏高喔!

 

4.維持DOC,DON,DOP的平衡

天然海水中的有機碳(DOC),有機氮(DON),有機磷(DOP)其濃度比約在100:16:1

DOC的平均濃度約1PPM來說,DON,DOP由這個比值可以輕易算出

動物性生物體中的C,N,P比值 P會比平均值高

植物性生物體則相反,因此得到這樣的比值

一般缸子要維持這樣的比值幷不容易

如果都是喂以動物性飼料則水中DOP易偏高,反應出來就是PO4偏高

全部以植物性飼料爲主則DON偏高,反應出來是NO3不易降

如果設有藻缸,其結果也是缸中的PO4比值越來越高

 

沸石的吸附功能幫助這平衡的達成

尤其是在一個較爲穩定的系統中

這個比值越穩定則缸中的微生物會維持的很健全

珊瑚自然會還以顔色

 

5.增加水族缸透明度

沸石雖沒活性碳的除色能力

也不太容易除去色素分子或微粒

不過因爲减少了有機溶解物,讓水色自然澄清

 

 

6.可以吸附過多的添加劑,絕佳的緩衝區

添加劑中的養分一般都相當高,常見的鈣、鎂等添加劑一樣也相當高

在添加這些物品前,可以先將沸石桶關閉,直接倒在沸石桶中

 

 

7.天然的脫色劑

清理沸石時,所磨插産生的沸石粉伴隨一些菌類被水螅體攝食後

會産生脫色效果,尤其在穩定生長的缸中最明顯!

沸石的脫色原理是因爲沸石粉在被水螅體攝食後,其中的食物被消化後所産生的毒素能被沸石微粒迅速吸收,幷排出珊瑚體外,共生藻少了很多有毒氮素來源,數量上自然不會太多,且對珊瑚體本身也會比較健康。

四、輔助系統

 

1.純有機碳的供給

缸中被生物分解或未分解的某些有機物幷非沸石所能處理

在缸中增加純有機碳的濃度,則能讓生物更快將其分解成蛋白、活性碳、沸石所能處理的形式

另外缸中還是很難避免的會産生無機的營養鹽(NO2,NO3,PO4)

透過純有機碳的供應也可以加速被生物給分解

所謂的純有機碳必須是不含氮與磷的有機物(醇類)

如果是添加含有機碳與氮則磷的含量會漸漸變少(胺類),有些市售的商品就是?#092;用這原理除磷

前提是這個有機氮分子必須>1nm,否則會被沸石吸附

另外這兩者添加過量都會導致泥藻泛濫,特別是後者

 

2.過濾器

過濾器的設計及水流量的大小對沸石效能的發揮占有决定性的影響

前文中有提到沸石必須經常清理才能發揮其效能

因此過濾器最好具備能清洗的功能,且清洗時沸石能滾動越激烈越好

水流量越大水中廢物存在水中的temp time會比較短

但是過大的水流會影響沸石吸附及交換的效率

太小的水流在推拉過濾器時沉積物不易被洗出,反而成爲藏污納垢之處

一般來說過濾器管徑在15cm時配上約2000-2500L/h的馬達

13cm管徑配上1500-2000L/h的馬達,10cm管徑配上600-1000L/h的馬達

如果缸中原來的養份高,可先以小馬達來推,等到系統穩定後在配上合適的馬達

這樣可以大大减緩過度期缸中生物的不適應

 

3. 蛋白過濾器

skimmer對養份的排除占有絕對關鍵的角色

效果的差異從收集杯中的污物,及缸中養份的多寡就可看出

沸石過濾在沒有蛋白機下依舊可以可以作,只是沸石壽命會很短

不過在有機碳原添加後最好能有蛋白機製造溶氧

不然陣亡率應該不低

 

五、沸石過濾搭配之系統

 

沸石系統除了應用在底砂過濾、滴流過濾不適合外,其他任何系統都能表現良好

如果是舊系統開始采用沸石過濾,必須經過較長的過度期

因爲沸石吸收養分後,缸中既有的微生物大部分都會搶不到食物而死亡

因此越依賴生物過濾的缸子越需要時間來搭配沸石系統

 

六、沸石用量

 

沸石的用量遠比過濾器的水的流量影響小

最主要是影響使用的壽命

一般來說大粒徑的沸石可采用廠商推薦量即1L沸石用在400L的水中

小粒徑的則可减半使用,不减半也無所謂

粒徑過小不建議採用,因爲會影響水流量


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