一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及苯基功能化疏水性沸石的合成，具体涉及一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用。制备苯基功能化疏水性沸石的方法，包括如下步骤：将天然斜发沸石加入苯基硅烷偶联剂溶液中反应完全，再经抽滤、冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石。本发明专利技术的制备苯基功能化疏水性沸石的制备方法通过对廉价的天然斜发沸石表面改性苯基硅烷偶联剂，使得沸石表面含有苯基功能基团，通过本发明专利技术的方法制备的苯基功能化疏水性沸石可有效吸附芳香类有机污染物。

A phenyl functionalized hydrophobic zeolite and its preparation and Application

The invention relates to the synthesis of a phenyl functionalized hydrophobic zeolite, in particular to a phenyl functionalized hydrophobic zeolite, and its preparation method and application. The preparation method of phenyl functionalized hydrophobic zeolite, which comprises the following steps: natural clinoptilolite with phenyl silane coupling agent solution react completely by filtration, washing and drying of phenyl functionalized hydrophobic zeolite. The preparation of phenyl functionalized hydrophobic zeolite preparation method based on cheap natural clinoptilolite surface modification of phenyl silane coupling agent, the surface of zeolite containing phenyl functional groups, prepared by the method of phenyl functionalized hydrophobic zeolite can effectively adsorb aromatic organic pollutants.

【技术实现步骤摘要】
一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用
本专利技术涉及苯基功能化疏水性沸石的合成，具体涉及一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用。
技术介绍
吸附法因易于操作且成本低廉等优点被认为是最好的污水处理技术之一。寻求价廉高效的吸附剂是研究者广泛关注的热点课题。天然沸石等多孔矿物丰富的孔道结构、高的比表面积及良好的污染物去除性能受到了日益广泛地关注。近来的研究发现，通过对天然沸石进行功能化改性，可有效实现其对特定污染物的高效吸附。如张新艳等采用3-巯基丙基三甲氧基硅烷在天然斜发沸石表面进行自组装巯基改性，制得巯基功能化沸石，表明巯基功能化沸石对Hg2+的吸附容量为87.72mg·g-1，比天然沸石对Hg2+的吸附容量(8.06mg·g-1)提高了近10倍。殷好勇等先后将沸石进行酸化，再用巯基硅烷偶联剂对酸化沸石进行巯基化接枝，之后用氧化剂将巯基氧化为磺酸基获得了磺酸化沸石，该沸石可用于稀土离子的吸附及回收。但是目前现有的改性沸石对芳香类有机污染物的处理效果还不理想，因此急需一种对芳香类有机污染物进行去除的改性沸石。
技术实现思路
为解决现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用，通过该方法制备的沸石含有苯基功能基团，从而使得改性后的沸石具有较高的疏水性，同时可用于芳香类有机污染物的去除。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，包括如下步骤：将天然斜发沸石加入苯基硅烷偶联剂溶液中反应完全，再依次经抽滤、冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石。所述的天然斜发沸石与苯基硅烷偶联剂的质量比为5：0.25-4。所述的苯基硅烷偶联剂的浓度为2.5-40g/L。所述的苯基硅烷偶联剂溶质的溶剂为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷，溶剂为环己烷。所述天然斜发沸石与苯基硅烷偶联剂溶液的反应温度为25-70℃。所述天然斜发沸石与苯基硅烷偶联剂溶液反应时间为6-24h。一种苯基功能化疏水性沸石，该苯基功能化疏水性沸石通过上述方法制得，其表面含有苯基功能基团。所述疏水性沸石在相对湿度为60％条件下对水蒸气的吸附量为28.9-39.4mg/g。一种苯基功能化疏水性沸石的应用，所述的苯基功能化疏水性沸石用于芳香类有机污染物的去除。所述芳香类有机污染物为萘和/或蒽。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术的制备苯基功能化疏水性沸石的制备方法通过将廉价的天然斜发沸石加入苯基硅烷偶联剂溶液中反应，使偶联剂水解基团与沸石表面羟基发生化学键合，进而使得沸石表面含有苯基功能基团，改性沸石表面的苯基功能基团可通过π-π键与水体中的芳香类有机物发生作用，从而实现了沸石对芳香类有机污染物的高效去除。本专利技术的苯基功能化疏水性沸石在湿度为60％条件下，对水蒸气的吸附量为28.9-39.4mg/g，显著低于未改性沸石的81.1mg/g。在苯基功能化疏水性沸石用量为10g/L、萘溶液浓度为10mg/L、吸附时间1h条件下，对萘的去除率达到40.2-58.3％，高于未改性沸石的30.4％；苯基功能化疏水性沸石对萘吸附达到平衡仅需8-15min，而未改性沸石需要50-70min。在苯基功能化疏水性沸石用量为10g/L、蒽溶液浓度为10mg/L、吸附时间1h条件下，对蒽的去除率达到45.7-69.1％，高于未改性沸石的23.6％；苯基功能化疏水性沸石对蒽的吸附达到平衡仅需8-15min，而未改性沸石需要50-70min。【附图说明】图1为天然斜发沸石的TG/DTG曲线图；图2为本专利技术的苯基功能化疏水性沸石的TG/DTG曲线图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例来对本专利技术做进一步的说明。本专利技术在对天然斜发沸石进行改性时，先将5g天然斜发沸石加入100mL以环己烷为溶剂的苯基硅烷偶联剂溶液中，在温度为25-70℃条件下反应6-24h，直至反应完全，再经抽滤、无水乙醇冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石；其中，苯基硅烷偶联剂为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷，浓度为2.5-40g/L。通过本专利技术的制备方法制备的苯基功能化疏水性沸石在湿度为60％条件下，对水蒸气的吸附量为28.9-39.4mg/g，显著低于未改性沸石的81.1mg/g。在苯基功能化疏水性沸石用量为10g/L、萘溶液浓度为10mg/L、吸附时间1h条件下，对萘的去除率达到40.2-58.3％，高于未改性沸石的30.4％；苯基功能化疏水性沸石对萘的吸附达到平衡仅需8-15min，而未改性沸石需要50-70min。在苯基功能化疏水性沸石用量为10g/L、蒽溶液浓度为10mg/L、吸附时间1h条件下，对蒽的去除率达到45.7-69.1％，高于未改性沸石的23.6％；苯基功能化疏水性沸石对蒽的吸附达到平衡仅需8-15min，而未改性沸石需要50-70min。下面结合实施例来对本专利技术作进一步的说明。实施例1：本实施例的苯基功能化疏水性沸石的制备方法按照如下步骤进行：先将5g天然斜发沸石加入100mL以环己烷为溶剂，浓度为20g/L的苯基三甲氧基硅烷溶液中，在60℃条件下反应12h，再经抽滤、无水乙醇冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石(样品的TG/DTG曲线如图2所示)。称取1.0g苯基功能化疏水性沸石，将样品置于恒温恒湿箱中，固定温度为30℃、相对湿度为60％，放置24h后称量样品，考察样品重量的变化，经计算得到苯基功能化疏水性沸石对水蒸气的吸附量为34.5mg/g，低于天然斜发沸石的81.1mg/g，疏水性显著提高。配置200mg/L的萘-丙酮标准储备溶液备用；再将一定量的储备液-蒸馏水按照30％:70％的比例稀释，再配置10mg/L萘溶液，将0.2g苯基功能化疏水性沸石样品加入20mL萘溶液中，采用旋转混匀仪混合1h，处理后的溶液取上清液，经离心后置于紫外-可见光分光光度计测试其吸光度，采用公式P＝(A0-At)/A0×100％计算萘的去除率，式中：P为萘的去除率；A0为未处理原溶液的吸光度；At为经t时间处理后溶液的吸光度，经计算得到苯基功能化疏水性沸石对萘的去除率为56.8％，而未改性沸石对萘的去除率为30.4％，苯基功能化疏水性沸石对萘的吸附达到平衡仅需10min，而未改性沸石需要60min。配置200mg/L的蒽-丙酮标准储备溶液备用，再将一定量的储备液-蒸馏水按照30％:70％的比例稀释，再配置10mg/L蒽溶液，将0.2g苯基功能化疏水性沸石样品加入20mL蒽溶液中，采用旋转混匀仪混合1h，处理后的溶液取上清液，经离心后置于紫外-可见光分光光度计测试其吸光度，采用公式P＝(A0-At)/A0×100％计算蒽的去除率，式中：P为蒽的去除率；A0为未处理原溶液的吸光度；At为经t时间处理后溶液的吸光度，经计算得到苯基功能化疏水性沸石对蒽的去除率为66.4％，而未改性沸石对蒽的去除率为23.6％，苯基功能化疏水性沸石对蒽的吸附达到平衡仅需12min，而未改性沸石需要65min。实施例2～19，方法过程同实施例1，各实施例的条件、水蒸气吸附量、萘去除率、蒽去除率见表1。表1结合上述实施例，再结合图1和图2能够得出，采用苯基硅烷偶联剂对天然斜发沸石进行改性后，其疏水性显著提高，对萘和蒽等芳香类有机污染物的去除率和吸附速率(即吸附平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将天然斜发沸石加入苯基硅烷偶联剂溶液中反应完全，再依次经抽滤、冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石。

【技术特征摘要】
1.一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将天然斜发沸石加入苯基硅烷偶联剂溶液中反应完全，再依次经抽滤、冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石。2.根据权利要求1所述的一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，其特征在于，所述的天然斜发沸石与苯基硅烷偶联剂的质量比为5：0.25-4。3.根据权利要求1所述的一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，其特征在于，所述的苯基硅烷偶联剂的浓度为2.5-40g/L。4.根据权利要求1所述的一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，其特征在于，所述的苯基硅烷偶联剂溶质的溶剂为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷，溶剂为环己烷。5.根据权利要求1所述的一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，其特征在于，所述天...

【专利技术属性】
技术研发人员：王程，冷少争，杨凡力，黄剑锋，曹丽云，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61