一种改性沸石的制备方法及制备得到的改性沸石技术

本发明专利技术公开了一种改性沸石的制备方法及制备得到的改性沸石，制备方法包括如下步骤：(1)将无机盐试剂烘干至恒重后配制成改性活化液；(2)将沸石按配比投加至所述改性活化液中，移入密闭容器中，50～80℃恒温震荡0.5～3小时；(3)步骤(2)的反应结束后，取出沸石，去离子水洗净后烘干至恒重即得改性沸石。本发明专利技术的改性沸石用于低浓度氨氮废水处理，吸附性能优异、制备工艺简便、成本低廉并可再生资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种改性沸石的制备方法及制备得到的改性沸石
本专利技术涉及废水治理
，具体涉及一种改性沸石的制备方法及制备得到的改性沸石。
技术介绍
氨氮是水中常见的污染物之一，不仅来源于各类动物的粪便，而且来源于肥料、炼焦、合成氨、染料、制药、炼油和石油产品等工业产生的废水。当水体中含有大量的氨氮时，会毒杀鱼类和其他水生动物，造成自然水体的富营养化，给生活和工业用水的前处理带来很大困难。去除污水中氨氮的方法有生物硝化法、气体吹脱法和离子交换法等。生物法无污染、耗能低、但其转换作用缓慢，去除难于彻底；气体吹脱法工艺简单，投资少，但易造成二次污染；而离子交换法却没有以上不足，且反应过程稳定、易控，吸附剂可再生利用，处理成本较低，特别是使用沸石作为吸附剂时。沸石具有稳定的[(SiAl)O4]四面体结构、大小均一的宽阔空间和连通孔道，能够吸附大量的氨氮，因此被认为是最有应用前景的去除氨氮吸附剂。多孔的天然沸石广泛存在于自然界中，是价格低廉性能优良的吸附材料。沸石的硅铝比对沸石的吸附性能影响很大，硅铝比高，则Al代替Si少，形成的负电荷少，为平衡这些电荷而进入沸石中的阳离子也少，影响了沸石的交换能力，而且孔穴和孔道内含有水分、有机物和碳酸盐等杂质，同样影响了沸石的吸附和离子交换性能。因此，有必要对天然沸石进行改性，以调整硅铝比、去除杂质、增大比表面积，进而提高沸石的吸附和离子交换性能。目前已有的改性方法主要有：热改性、盐改性、酸碱改性、有机物改性和稀土改性等。热改性所须温度极高，能耗大，且操作过程中沸石容易坍塌；酸碱改性所需的改性时间较长，且也容易造成费是内部结构的坍塌；有机物改性后的沸石因其存在有表面活性剂，吸附饱和后沸石若处理不当会对环境造成二次污染；稀土改性所需的原料昂贵，改性成本过高。因此，开发常见的无机盐改性沸石，经济效益好、操作便捷也易于环保。
技术实现思路
为了改进现有沸石改性方式的欠缺，提供一种针对于低浓度氨氮废水，吸附性能优异、制备工艺简便、成本低廉并可再生资源化利用的改性沸石制备方式。一种改性沸石的制备方法，包括如下步骤：(1)将无机盐试剂烘干至恒重后配制成改性活化液；(2)将沸石按配比投加至所述改性活化液中，移入密闭容器中，50～80℃恒温震荡0.5～3小时；(3)步骤(2)的反应结束后，取出沸石，去离子水洗净后烘干至恒重即得改性沸石。优选地，所述无机盐试剂为NaCl或NaOH。进一步优选为NaCl。本专利技术的改性原理为：NaCl改性可去除沸石表面的杂质，增加沸石比表面积，同时Na+可置换沸石空穴中原有的Ca2+、Mg2+等半径较大的阳离子，空间位阻变小，内扩散加快，交换容量增大，从而提高沸石对氨氮的吸附能力和离子交换能力。无机盐处理则是用盐溶液浸泡增加沸石的离子交换容量，从而提高天然沸石的吸附性及阳离子交换性能。经过无机盐改性的沸石用于净化废水时,更有利于去除水中的各种污染物(氨氮即NH4+.为阳离子)。模拟废水中氨氮起始浓度为300mg/L，沸石投加量为30g/L，选取<60目的沸石在0.4mol/L的HCL、HNO3、NaOH和Nacl溶液中静止活化24h，多次洗涤至中性，过滤后在105℃烘箱中烘2h。通过测定废水中氨氮的去除率确定最佳的改性溶液。不同改性溶液对天然沸石在废水中氨氮去除率的影响见图1。由图1可知，在同一目数下，改性溶液为Nacl效果最好。因此，选定最佳改性溶液为Nacl。步骤(1)中的烘干温度为100～110℃，优选为105℃。优选地，所述改性活化液的浓度为0.1mol/L～1mol/L。进一步优选，所述改性活化液的浓度为0.3～0.8mol/L，最优选为0.6mol/L。无机盐溶液中的阳离子平衡了沸石硅氧四面体上的负电荷，离子交换容量得到了增加。浓度过低则容量增加效果不明显，浓度过高超出其饱和浓度，则使得成本增加。本专利技术实验选取了0.2mol/L，0.4mol/L，0.6mol/L，0.8mol/L，1.0mol/L，1.2mol/L的NaCl溶液活化。去除率最高的是0.8mol/L，达到89.26％。但根据其实际应用及其性价比的选择(需要符合企业利益和污水处理要求)，因此选定浓度为0.6mol/L的NaCl溶液为最适活化浓度。优选地，步骤(2)中沸石与改性活化液的固液比为1g∶(20～40)毫升。进一步优选为1g∶20毫升。优选地，步骤(2)中的震荡速率为100～200r·min-1；进一步优选为150r·min-1。本专利技术中活化反应在50～80℃恒温震荡0.5～3h，进一步优选，50～60℃恒温震荡1.5～2.5；最优选，步骤(2)中反应温度为60℃，应时间为1h。活化温度很大程度上影响了反应的速率与进程。对于沸石吸附氨氮这一过程，温度升高使得其速率加快，交换更加彻底，但温度过高也存在着成本过高与沸石结构损坏等弊端。本专利技术实验在活化温度为50℃，60℃，70℃，80℃，90℃下进行活化。活化温度为90℃的去除率有90.01％，60℃的去除率有89.52％。从生产工艺经济方面考虑，选用60℃作为最佳的活化温度。实验在活化时间为1h，2h，5h，7h下进行活化。1h和5h的去除率分别为88.24％和88.21％。因此选定最佳的活化时间为1h。本专利技术中，最优选地改性条件为盐试剂为NaCl，改性活化液浓度0.6mol/L、活化时间1.0h、活化温度60℃、活化固液比1:20。在该最优选的改性条件下制备得到的改性沸石作为吸附剂用于养猪原水及吸收后的沼水处理，氨氮去除率可达90％以上。优选地，步骤(3)中烘干温度为100～110℃；进一步优选为105℃。优选地，步骤(2)所用沸石过筛目数大于60目，进一步优选，沸石过筛目数为60～150目。所用沸石产自缙云。本专利技术还提供一种如所述方法制备得到的改性沸石。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术利用该种改性方式对天然沸石进行改性，其处理低氨氮浓度废水的效果优异。该改性方式的优异之处主要体现在：改性所需材料简便易得，改性条件容易设置，制备周期短，制备操作较为简单，物料成本与人员成本均得到了降低；原材料环保，吸附饱和后沸石进行资源化利用可成为氮肥；改性后效果优异，同产地沸石，在同等条件下进行吸附测试，改性后沸石吸附性能有10-15％的提升。本专利技术对焙烧改性、盐改性、焙烧-盐溶液联合改性均作了实验。仅焙烧改性组最佳改性条件下沸石，其对氨氮的去除率达到85.39％；焙烧-盐溶液联合改性组最佳改性条件沸石，其对氨氮的去除率达到86.52％；本专利技术仅盐改性组最佳改性条件沸石，其对氨氮的去除率达到89.27％。由此可见，本专利技术的方法仅采用NaCl改性，改性后去除氨氮效果好，且不用经过焙烧过程，方法简便、经济。附图说明图1是不同盐试剂的改性结果图。图2是天然沸石的SEM图。图3是实施例制备得到的改性沸石的SEM图。图4是不同改性剂浓度和改性时间下改性沸石的氨氮除去结果图。具体实施方式以下实施例中所用沸石购买自浙江省丽水市缙云县某沸石厂。氨氮含量检测方法：用分析天平称取7g改性后沸石放置于锥形瓶中，再加入100mL稀释后废水并移入数显恒温水浴振荡锅里，调节温度为25℃，在150r·min-1的速率下振荡，2h后取出，静置使沸石颗粒自由沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性沸石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将无机盐试剂烘干至恒重后配制成改性活化液；(2)将沸石按配比投加至所述改性活化液中，50～80℃恒温震荡0.5～3小时；(3)步骤(2)的反应结束后，取出沸石，去离子水洗净后烘干至恒重即得改性沸石。

【技术特征摘要】
1.一种改性沸石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将无机盐试剂烘干至恒重后配制成改性活化液；(2)将沸石按配比投加至所述改性活化液中，50～80℃恒温震荡0.5～3小时；(3)步骤(2)的反应结束后，取出沸石，去离子水洗净后烘干至恒重即得改性沸石。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述无机盐试剂为NaCl或NaOH。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述改性活化液的浓度为0.1mol/L～1mol/L。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：程海翔，徐天有，舒霖，刘倩赟，徐南豪，李璐瑶，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33