一种吸附水中有机物的分子筛复合材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提出一种吸附水中有机物的分子筛复合材料、制备方法及其应用，属于环境污染物治理领域。所述吸附水中有机物的分子筛复合材料中，Pt质量百分比为0.3～1.0wt.％，Ni质量百分比为1.0～2.0wt.％。该分子筛复合材料使用高硅USY(ultra

A molecular sieve composite material for adsorbing organic matter in water, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种吸附水中有机物的分子筛复合材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及环境污染物治理领域，具体涉及一种吸附水中有机物的PtNi负载分子筛、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]水中有机物污染主要来源于城市污水、农业污水、工业污水，主要为各种烃类化合物、环烷烃和芳香烃及其衍生物等，对生态环境和人体健康产生较大危害。如大量需氧有机物进入水体，被好氧微生物分解，使溶解氧大幅下降，危害水生生物生长，一些具有蓄积性的芳香烃物种逐步随食物链富集，威胁人类健康。
[0003]通过吸附技术可以有效去除水中有机物，常用的吸附剂为活性炭。其优势是成本较低且具有丰富的孔隙结构，较大的比表面积使其具有较高的有机物吸附容量，但主要问题是后续再生困难，易自燃，因此活性炭处理水中有机物的同时也造成了固废污染。分子筛为一种硅铝酸盐，其同样具有发达的孔隙结构，且易于加热再生，结构在＜600℃时一般不受破坏，以上性质使其成为吸附材料研究的热点，具有替代活性炭的潜质。
[0004]吸附材料再生，一般通过热脱附并配备脱附污染物的处理设施，占地面积大、流程复杂。因此，制备具有较高有机物吸附容量、热稳定好、热再生简单的吸附剂，用于水中有机物控制，具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种吸附水中有机物的分子筛复合材料、制备方法及其应用，有机物吸附容量、热稳定好、热再生简单、经济效益高等优点。
[0006]本专利技术提出一种吸附水中有机物的分子筛复合材料，所述分子筛复合材料中，Pt质量百分比为0.3～1.0wt.％，Ni质量百分比为1.0～2.0wt.％。
[0007]进一步地，所述分子筛复合材料的硅铝摩尔比为20～30，比表面积为500～800m2·
g
‑1。
[0008]本专利技术还提出一种吸附水中有机物的分子筛复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)采用等体积浸渍法，将分子筛加入H2PtCl6和Ni(NO3)2的混合溶液中，过夜静置并干燥后得Pt、Ni负载分子筛；
[0010](2)将上述Pt、Ni负载分子筛进行氢气还原后，浸入稀酸溶液中，加热后，过滤、洗涤、干燥、焙烧，得PtNi/分子筛复合材料。
[0011]进一步地，步骤(1)中，所述分子筛为USY分子筛。
[0012]进一步地，步骤(1)中，所述混合溶液中Pt、Ni的摩尔比为1:2～1:4。
[0013]进一步地，步骤(2)中，氢气还原的温度为400～600℃。
[0014]进一步地，步骤(2)中，加热的温度为10～90℃；加热的时间为12～48h；焙烧的温度为500℃；焙烧的时间为2h。
[0015]进一步地，步骤(2)中，所述稀酸溶液为稀硫酸溶液或稀硝酸溶液；
[0016]优选的，所述稀硫酸或稀硝酸浓度为0.5～2.0mol
·
L
‑1。
[0017]本专利技术还提出上述任一所述的分子筛复合材料在吸附水中有机物中的应用。
[0018]本专利技术具有以下优势：
[0019]本专利技术提出的吸附水中有机物的PtNi分子筛复合材料，采用高硅USY(ultra
‑
stable Y)分子筛作为骨架，其孔隙结构发达，易于吸附有机物，且材料热稳定性高，热再生过程孔结构不易受破坏。通过铂(Pt)与廉价的镍(Ni)组成双金属活性位点，同时负载的Pt、Ni经过H2还原形成PtNi合金，再经酸浸溶解表层Ni原子，使Pt、Ni之间形成核壳结构，其中PtNi作为活性位点核，表面包覆Pt(PtNi@Pt)。此核壳结构一方面通过配体效应、结构效应改变Pt位点表面化学性质，强化了其催化活性，使得有机物吸附容量大，另一方面减少了贵金属Pt的用量。同时，通过Pt、Ni负载，可以在热再生过程实现有机物的原位分解，再生工艺简单。
附图说明
[0020]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0021]图1是本专利技术实施例PtNi/分子筛复合材料制备过程示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023]第一方面，本专利技术一实施例提出一种吸附水中有机物的分子筛复合材料，所述分子筛复合材料中，Pt质量百分比为0.3～1.0wt.％，Ni质量百分比为1.0～2.0wt.％。
[0024]本专利技术一实施例中，所述分子筛复合材料中硅铝摩尔比为20～30，比表面积为500～800m2·
g
‑1。为减弱水与有机物对吸附位点的竞争，采用高硅铝摩尔比的疏水分子筛USY，其孔径尺寸约为1nm，可以容纳多种有机物。
[0025]优选地，分子筛复合材料的硅铝摩尔比为20～30，例如为20、22、24、26、28或30。优选地，分子筛复合材料的比表面积为500～800m2·
g
‑1，例如500m2·
g
‑1、600m2·
g
‑1、650m2·
g
‑1、700m2·
g
‑1或800m2·
g
‑1。
[0026]本专利技术实施例中，为了降低分子筛再生流程的复杂性，对其进行了Pt、Ni负载，通过廉价的Ni与Pt组成双金属活性位点，同时负载Pt、Ni并经过H2还原形成PtNi合金，之后通过酸浸溶解表层Ni原子，使活性位点形成PtNi核、Pt壳结构(PtNi@Pt)，通过配体效应、结构效应改变Pt位点表面化学性质，强化了其催化活性，具有有机物吸附容量大，易于热再生，贵金属用量少，经济效益高等优点。
[0027]本专利技术实施例中，所得分子筛复合吸附剂为固体粉末状。可根据实际需求制成各种结构形状，例如可将分子筛吸附剂制成不同尺寸大小的球状颗粒、长条颗粒等。
[0028]第二方面，本专利技术一实施例提出一种分子筛复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0029](1)采用等体积浸渍法，将分子筛加入H2PtCl6和Ni(NO3)2的混合溶液中，过夜静置
并干燥后得Pt、Ni负载分子筛；
[0030](2)将上述Pt、Ni负载分子筛进行氢气(H2)还原后，浸入稀酸溶液中，加热后，过滤、洗涤、干燥、焙烧，得PtNi/分子筛复合材料。
[0031]本专利技术实施例提出的分子筛复合材料，通过引入Ni，使得Pt和Ni之间形成合金纳米颗粒，之后通过酸浸，将PtNi合金纳米颗粒表面Ni浸出，最终形成PtNi@Pt结构。与单一Pt作为活性组分相比，PtNi@Pt中同样以Pt作为活性位点，且Ni引入与Pt之间产生配体效应和结构效应，可以降低Pt d带中心，增加零价Pt在活性位点所占比例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附水中有机物的分子筛复合材料，其特征在于，所述分子筛复合材料中，Pt质量百分比为0.3～1.0wt.％，Ni质量百分比为1.0～2.0wt.％。2.根据权利要求1所述的分子筛复合材料，其特征在于，所述分子筛复合材料的硅铝摩尔比为20～30，比表面积为500～800m2·
g
‑1。3.一种吸附水中有机物的分子筛复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采用等体积浸渍法，将分子筛加入H2PtCl6和Ni(NO3)2的混合溶液中，过夜静置并干燥后得Pt、Ni负载分子筛；(2)将上述Pt、Ni负载分子筛进行氢气还原后，浸入稀酸溶液中，加热后，过滤、洗涤、干燥、焙烧，得PtNi/分子筛复合材料。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，杨龙，王香春，王嗣禹，李洋，周媛，王钰，
申请(专利权)人：中国城市建设研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：