一种改性微米沸石及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种改性微米沸石及应用。本发明专利技术所述改性沸石的制备方法包括如下步骤：(1)将斜发沸石原料清洗、干燥、研磨过筛得到预处理的斜发沸石；(2)将步骤(1)预处理的斜发沸石与硫酸混合，加热搅拌，过滤，清洗干燥得到改性沸石。本发明专利技术所制备的改性微米沸石可用于制备脱氮剂和除磷剂，制备方法简单，脱氮率、除磷率高。率高。率高。

【技术实现步骤摘要】
一种改性微米沸石及应用


[0001]本专利技术涉及材料
，特别涉及一种改性微米沸石及应用。

技术介绍

[0002]河流作为生态系统的重要组成部分，在全球人口、经济和生活中起着关键作用。然而，经济的持续发展以及城镇化进程的加快，河流湖泊污染严重，生态系统遭受严重损害。河流污染的众多影响因素中，氮磷是河水污染的重要原因，只依靠河流的自净能力无法快速清除其中的污染物，达到可使用的水质标准。目前去除河水中氮磷的方法主要分为吹脱法、化学沉淀法、折点氯化法、生物法、生态法以及吸附法等。
[0003]常规的吹脱法、化学沉淀法以及折点加氯法虽然能够有效处理高浓度的氨氮废水，但是提高脱氮效率的同时伴随着大量的能耗，并且容易造成二次污染。在污染河水综合治理中的生物法和生态法由于需要微生物、植物等的综合作用，并且处理过程中需要曝气等条件，存在处理时间长、能耗高等问题。吸附法由于其成本较低、吸附剂结构稳定且吸附后无二次污染等优点，目前已经广泛应用于污水中氮磷的去除。
[0004]常用的吸附剂如活性炭、离子交换树脂价格昂贵，处理废水成本太高，因此开发廉价、高性能吸附材料成为了吸附法的一个研究热点。天然斜发沸石作为天然硅铝酸盐矿石，其表面的硅氧结构具备显著亲水性，同时沸石内部存在大量密集孔道使其比表面积相对较大，在应用于污染河水脱氮除磷方面具有巨大的潜力。
[0005]现有的一种制备沸石脱氮除磷剂的方法包括以下步骤：1、将沸石和氯化钠溶液恒温搅拌改性，随后清洗干燥；2、处理后的沸石再用氯化镧溶液处理，清洗干燥；3、两步改性后的沸石置于中马弗炉焙烧冷却干燥得到沸石脱氮除磷剂。该方法存在以下缺陷：1、制备过程中，需要分两次改性，且改性过后需要多次清洗，操作复杂；2、引入镧元素，对水环境造成了二次污染；3、氯化钠改性后，沸石吸附位点大部分被钠离子占据，使氯化镧改性时，镧离子只能少量负载在沸石上，影响后续除磷效果。
[0006]综上所述，亟需寻求一种操作简单，避免对水环境造成二次污染，以及脱氮除磷率高的改性沸石。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种改性微米沸石及应用。本专利技术通过硫酸酸化制备改性微米沸石，所制备的改性微米沸石可用于制备脱氮剂和除磷剂，制备方法简单脱氮率、除磷率高。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种改性沸石，其制备方法包括如下步骤：
[0010](1)将斜发沸石原料清洗、干燥、研磨过筛得到预处理的斜发沸石；
[0011](2)将步骤(1)预处理的斜发沸石与硫酸混合，加热搅拌，过滤，清洗干燥得到改性沸石；
[0012]进一步地，步骤(2)中，所述预处理的斜发沸石与硫酸的质量体积比为20
‑
30g/L。
[0013]进一步地，步骤(1)中，所述斜发沸石的粒径为0.8
‑
18μm；所述干燥的温度为75
‑
80℃；所述研磨过筛所用筛网为1300
‑
1400目。
[0014]进一步地，步骤(2)中，所述硫酸的质量浓度为3
‑
6％；所述加热的温度为30
‑
40℃，所述搅拌的速度为200
‑
250r/min，时间为3
‑
3.5h。
[0015]一种所述改性沸石的应用，所述改性沸石用于制备沸石脱氮剂和沸石除磷剂。
[0016]进一步地，所述沸石脱氮剂的制备方法为：将改性沸石与乙二胺乙酸二钠溶液混合，加热搅拌、过滤、清洗、干燥，得到沸石脱氮剂。
[0017]进一步地，所述乙二胺乙酸二钠溶液的摩尔浓度为0.2
‑
0.25mol/L；所述改性沸石与乙二胺乙酸二钠溶液的质量体积比为50
‑
60g/L。
[0018]进一步地，所述加热的温度为30
‑
35℃，所述搅拌的速度为200
‑
300r/min，时间为3
‑
3.5h；所述过滤的滤膜孔径为0.22
‑
0.45μm；所述干燥的温度为80
‑
90℃，时间为8
‑
9h。
[0019]进一步地，所述沸石除磷剂的制备方法为：将改性沸石与氯化铁溶液混合，加热搅拌、过滤、洗涤、干燥，得到沸石除磷剂。
[0020]进一步地，所述氯化铁溶液中氯化铁的质量分数为0.4％
‑
1.2％；所述改性沸石与氯化铁溶液的质量体积比为20
‑
30g/L。
[0021]进一步地，所述加热的温度为45
‑
50℃；所述搅拌的速度为200
‑
250r/min，时间为3
‑
3.5h；所述过滤的滤膜孔径为0.22
‑
0.45μm；所述干燥的温度为80
‑
90℃，时间为10
‑
12h。
[0022]本专利技术相对于传统氯化钠改性制备的钠型沸石对于氨氮吸附效果更好。传统氯化钠改性沸石直接将钠离子负载到沸石表面，由于原本沸石内部就含有金属离子，占据沸石内部大部分的晶格空穴，导致钠离子负载量不多，形成的钠型沸石与铵根的离子交换能力也不强；本发利用适当浓度的硫酸，先改变沸石表面的粗糙度，增加沸石内部的孔径和孔道，随后利用乙二胺四乙酸二钠改性，乙二胺四乙酸在水溶液中以阴离子形式存在，能够先与沸石内部的大量杂质金属离子络合，形成乙二胺四乙酸
‑
金属离子化合物，留在溶液中，随后钠离子填补沸石内部金属离子被吸附后留下的晶格空穴，钠离子负载量更多，形成的钠型沸石由于内部存在的大量钠离子，对铵根的离子交换能力更强，脱氮能力更好。
[0023]本专利技术有益的技术效果在于：
[0024]1、本专利技术所采用的沸石是微米级的，沸石的成分主要为SiO2、Al2O3等，首先利用硫酸与沸石的适当配比，利用硫酸的强氧化性，增大沸石表面的粗糙程度，改变了沸石的表面粗糙度，增加了沸石表面的孔径通道(以便于后续乙二胺四乙酸二钠处理时，能够有更多的钠离子负载在沸石表面，提高离子交换容量。)，随后添加乙二胺四乙酸二钠溶液，利用乙二胺四乙酸阴离子的强络合能力，与沸石晶体中的杂质金属阳离子发生大量离子交换作用，沸石中原本被杂质金属离子占据的晶格产生了空缺，钠离子替换原本沸石晶格中存在的大量杂质金属离子，形成离子交换能力更强的钠型沸石，制得氨氮去除剂。此外，在对沸石进行氯化铁充分改性后，三价铁离子会在沸石的孔道以及吸附位点进行附着，从而在沸石表面均匀分散，制得总磷去除剂。在不改变沸石原本静电吸附的基础上，利用三价铁离子对磷酸根的吸附能力，从而实现对磷酸盐的良好去除效果。
[0025]2、利用本专利技术的改性沸石吸附剂分别对自制废水、实际河水以及富营养化水体进行吸附实验，实现废水脱氮除磷。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1中制备的沸石脱氮剂去除氨氮效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性沸石，其特征在于，所述改性沸石的制备方法包括如下步骤：(1)将斜发沸石原料清洗、干燥、研磨过筛得到预处理的斜发沸石；(2)将步骤(1)预处理的斜发沸石与硫酸混合，加热搅拌，过滤，清洗干燥得到改性沸石；步骤(2)中，所述预处理的斜发沸石与硫酸的质量体积比为20
‑
30g/L。2.根据权利要求1所述的改性沸石，其特征在于，步骤(1)中，所述斜发沸石的粒径为0.8
‑
18μm；所述干燥的温度为75
‑
80℃；所述研磨过筛所用筛网为1300
‑
1400目。3.根据权利要求1所述的改性沸石，其特征在于，步骤(2)中，所述硫酸的质量浓度为3
‑
6％；所述加热的温度为30
‑
40℃，所述搅拌的速度为200
‑
250r/min，时间为3
‑
3.5h。4.一种权利要求1所述改性沸石的应用，其特征在于，所述改性沸石用于制备沸石脱氮剂和沸石除磷剂。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述沸石脱氮剂的制备方法为：将改性沸石与乙二胺乙酸二钠溶液混合，加热搅拌、过滤、清洗、干燥，得到沸石脱氮剂。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述乙二胺乙酸二钠溶液的摩尔浓度为0.2
‑
0.25mol/L；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，余符合，江桥，王姝，成小英，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：