一种利用湿法共球磨法制备磁性沸石的方法技术

本发明专利技术公布了一种通过湿法共球磨法制备改性磁性沸石的方法，属于新材料领域。方法包括将沸石和磁性矿粉颗粒进行混合，并添加适量的球磨助剂，按照一定的球磨制度进行湿法共球磨，磁分离磁性产物后进行清洗烘干，即可获得改性的富有磁性的沸石颗粒。本发明专利技术可以将沸石改性实现沸石赋磁，使其可以高效磁分离，磁分离效率>98％，由此得以循环利用。本方法条件温和，工艺简单易控，制备成本低，工业化生产门槛低，易于工业化推广，在环保、化工、催化合成、温室气体转化等领域具有广泛应用潜力。室气体转化等领域具有广泛应用潜力。室气体转化等领域具有广泛应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
一种利用湿法共球磨法制备磁性沸石的方法
一、

[0001]本专利技术涉及一种利用湿法共球磨法制备磁性沸石的方法，具体来讲是涉及一种磁性沸石材料及其制备方法和应用，属于磁性复合材料和水处理

二、
技术介绍

[0002]沸石是一种含水的具有多孔道的架状结构的硅铝酸盐，属于粘土类矿物，它的骨架结构是由硅氧和铝氧([AlO4]5‑
和[SiO4]4‑
)四面体构成的三维空间晶体，结构中碱金属或碱土金属等平衡电荷的离子，加上沸石构架中有一定孔径的空腔和孔道，决定了其具有吸附、离子交换、催化和良好的热稳定等性质。沸石可分为天然沸石和人工沸石，以天然沸石为原料，通过活化、改性处理，制备高性能、多功能的改性沸石，有利于简化工艺、降低生产成本和能耗，从而作为一种改良后的吸附材料应用到水处理工程、环境工程以及其他方面。磁性载体技术，是将分散的具有强磁性物质均匀引入非磁性的颗粒中从而使基体材料的磁性增强，从而可通过磁性分离技术快速的分离。将其与矿物材料结合不仅可以改变矿物材料的层间结构，而且还能使矿物材料回收得以重复利用。目前，已有将磁性载体技术与沸石相结合制备磁性沸石材料。例如CN102057901A公开了一种用于处理含菌废水的磁性抗菌沸石的制备方法：以沸石为载体，先采用化学共沉淀法将磁性微粒(含二价金属离子及三价铁离子的盐酸盐或硝酸盐或硫酸盐)附着于沸石表面后制得磁性沸石。但其存在磁性不强，沸石和磁性微粒结合不够牢固等不足。山东科技大学，申请号：CN201310077351.8名称：用于脱除燃煤烟气中单质汞的活性炭/沸石型体复合材料及其制备方法。虽然达到废弃物的应用，但合成周期长，工序复杂，吸附范围窄。沸石由于具有均匀性的多孔材料通道和空腔、高比表面积、良好的热稳定性、强离子交换性能等特性，在工业生产和环保产业中广泛用于各种多相催化过程和吸附过程。但是，沸石吸附剂和催化剂等无机复合材料在工业生产中通常在液体条件下使用，由于其粒径小，因此很难固液分离，这将严重影响了沸石的循环利用，如果将沸石磁性化，则可以利用磁分离技术实现其高效固液分离。除此之外在其复合材料制备过程中还存在工艺复杂，所需药剂和废液产生量大，不易工业化生产等问题。
三、
技术实现思路

[0003]本专利技术是为避免上述沸石改性应用的不足，提供一种简单高效的工艺方法来制备磁性沸石。本专利技术方法采用湿法共球磨的方法对煤矸石进行赋能，从而提升改性效率；在球磨原料中加入磁性矿粉，可同时实现磁性颗粒与改性沸石的复合。此方法制备的磁性沸石结构更加安全牢固；再加上可方便的利用磁分离进行固液分离回收，因此可大大提升沸石药剂的循环利用性能。
[0004]一种利用湿法共球磨法制备磁性沸石的方法，其方法包括如下工艺步骤：
[0005]步骤1：将天然沸石或人造沸石粉磨后筛分获得100
‑
300目的沸石颗粒；将磁性矿粉破碎筛分，获得10
‑
75μm的磁性矿粉颗粒。
[0006]步骤2：将沸石颗粒、磁性矿粉颗粒及球磨助剂置于球磨机或砾磨机中，球料比为
(3
‑
10)：1的条件下，以150
‑
450r/min湿法共球磨2
‑
12h。
[0007]步骤3：利用磁分离技术将球磨产物中的磁性颗粒分离出来，用水或乙醇清洗后烘干，即可获得改性的磁性沸石颗粒。
[0008]优选地，所述磁性矿粉是指磁铁矿、粉煤灰磁珠或其它强磁性铁氧体材料的粉体；
[0009]优选地，所述球磨助剂是指乙醇、水或二者的混合物，干物料与球磨助剂的质量比例为1：(1.5
‑
3.5)。
[0010]技术效果
[0011]与已有技术相比，本专利技术技术方法具有以下优势：
[0012]1、通过湿法球磨一步完成，工艺简单。与现有技术相比，不需要反复采用磁化剂浸渍煤矸石，也不需要另加催化剂及其它活化剂，减少了化学试剂消耗和环境污染，能耗低，节约生产成本，易于工业化生产。
[0013]2、湿法球磨工艺为物理赋能方法，制备的磁性沸石结构更加安全牢固，磁性更强，便于固液分离。
[0014]3、产物为粒径分布与100
‑
800nm的纳米级磁性沸石颗粒，比表面积大，有利于磁性沸石在催化、吸附等领域应用。
四、附图说明
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0016]图1为磁性沸石的扫描电镜图和EDS能谱面扫描图。
[0017]图2为磁性沸石的室温磁滞回线图。
[0018]图3为磁性沸石磷吸附的pH
‑
吸附量数据图。
五、具体实施方式
[0019]以下结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细描述。
[0020]实施例1：
[0021]1、改性沸石及磁性矿粉的制备与预处理
[0022](1)利用矸石制备NaA沸石。将250目煤矸石在700℃下煅烧1h后与NaOH混合研磨均匀，再在500℃煅烧1h，然后加入一定量的硅酸钠或铝酸钠调节硅铝比。在110℃下水热反应12小时。分离固体产物、洗涤干燥后即得NaA沸石。将NaA沸石进行研磨，密封备用。
[0023](2)将磁铁矿粉(磁性物含量>98％)研磨至10
‑
75μm，密封备用。
[0024]2、磁性改性沸石的制备
[0025]将制备的Na
‑
A沸石、磁铁矿粉(Fe3O4)混合，配置为混合物料。将混合物料置于球磨罐中，在球料比为12:1的条件下，将一定质量的物料与30mL的无水乙醇混合后，通过湿法共球磨法在200r/min球磨24小时。
[0026]3、烘干及后处理
[0027]利用磁铁将产物中的磁性颗粒分离出来，用去离子水清洗2遍，在100℃下真空干燥5小时，即得富有磁性的纳米级沸石颗粒。
[0028]参阅图1
‑
2，图1为磁性沸石的扫描电镜图和EDS能谱面扫描图。从图中可以看出，磁性沸石颗粒粒径范围在60
‑
600nm，掺杂的Fe3O4均匀分布于沸石颗粒中。
[0029]图2为磁性沸石的室温磁滞回线，可知其具有比磁化强度高达28.4emu/g的强磁性，因此可在磁场中实现高效固液分离。,
[0030]实施例2：
[0031]利用磁性改性沸石对实验室配置的PO
43
‑
模拟污水进行吸附处理实验。结果显示，在改性沸石添加量为质量比5％、快速搅拌吸附10min的条件下，PO
43
‑
离子的比吸附量为42.15mg/g，磁分离效率>98％，沸石中吸附的PO
43
‑
离子解吸附比例大于95％。磁性改性沸石经5次循环利用后，比吸附量仍大于40.11mg/g，说明其结构与性能非常稳定。
[0032]图3为磁性沸石磷吸附的pH
‑
吸附量数据表，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用湿法共球磨法制备磁性沸石的方法，其特征在于，其方法包括如下工艺步骤：步骤1：将天然沸石或人造沸石粉磨后筛分获得100
‑
300目的沸石颗粒；将磁性矿粉破碎筛分，获得10
‑
75μm的磁性矿粉颗粒；步骤2：将沸石颗粒、磁性矿粉颗粒及球磨助剂置于球磨机或砾磨机中，球料比为(3
‑
10)：1的条件下，以150
‑
450r/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占群，张丽亭，李孟婷，周钆瀚，曹瑞昌，李建军，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：