提高天然沸石离子交换能力和效率的方法技术

提高天然沸石离子交换能力和效率的方法，属于天然沸石处理方法。其包括以下工艺步骤：1）取天然沸石粉末，在温度15～250℃下进行酸或碱活化处理2～72小时，反应结束并冷却后，分离获得液体和固体两种组分；2）取上述得到的固体组分进行酸碱中和，用清水洗涤至中性，烘干，粉碎成细粉末；取上述得到的液体组分进行酸碱中和，或不经酸碱中和直接使用。上述的提高天然沸石离子交换能力和效率的方法，设计合理，经过本发明专利技术处理的天然沸石，其所获得的固体组分和液体组分均有离子交换能力，其中固体组分的离子交换能力大大地提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于天然沸石处理方法，具体涉及ー种提高天然沸石离子交換能力和效率的方法。
技术介绍
对于重金属，目前没有严格的统ー的定义，现今比较流行的说法是，金属的比重>5者，也有人认为> 4者称为重金属，比重大于5者的金属有约45种，比重大于4者的约有60种。还有ー种说法是元素周期表中原子序数大于20 (钙)，即从21 (钪)起为重金属。一般都认为重金属是有毒的，但也不一定都是有毒的。现在人们普遍认为有毒的重金属是指在环境污染中常见的ー些重金属，如铅、汞、镉等和类金属神，以及ー些毒性较轻的半重金属如锌、铜、钴、镍等。但不论怎么说法，这些重金属元素在人类活动环境中达到一定的浓度就会造成环境污染，对生命和人类健康有很大的危害。重金属污染对人类健康和自然环境产生大量危害，重金属污染的最大特点是它不能在环境中降解，只能迁移，也就是说，一旦水体或土壌被重金属污染后，水体和土壌不能靠自身的浄化作用将污染的重金属消除，而且由于重金属在生物体内会积聚，随着时间的推移，当重金属在体内积聚到一定量时就会使生物体致病，致畸或突变，导致生物体死亡。因此治理环境重金属污染对生物和人体健康是极其重要的。治理环境重金属污染除了政府主导的政策法规之外，在技术层面上已经研发和实施了许多技术措施。如治理水体重金属污染技术有物理处理法，包括离子交換法、膜技术分离法等；化学处理法，包括化学沉淀法、电解法等；生物处理法，包括生物吸附法、生物转化法、硫酸盐还原菌净化法等。治理土壤重金属污染技术有淋溶法、固定化法、流化床法等。在治理水体和土壌重金属污染的诸多技术中，大多核心技术都涉及沸石的利用技术，沸石在治理环境重金属包括核辐射元素污染方面有独特的作用和应用价值。沸石是ー种架状结构的含水的铝硅酸盐矿物，其Si/Al比和阳离子都是变值，它们的化学组成通常表示为(Na，K)x(Mg, Ca, Sr, Ba)y[Alx+2ySin_(x+2y) O2J * mH2o。式中，Al 的个数等于阳离子总价数，0的个数为Al和Si的总数的两倍，硅氧四面体[SiO4]是沸石结构的基本単位，它是由一个硅离子和周围的四个氧离子按四面体的形状排列而成的，硅离子处于四面体的四个角顶。硅氧四面体中的硅离子可被铝离子置换而形成铝氧四面体[AlO4]。在铝氧四面体中，有一个氧离子的负ー价得不到中和而出现负电荷。为了平衡这些电荷，相应的就由碱土金属补偿，但这些补偿阳离子与晶格结合力很弱，具有很高的自由度，活跃在孔道中，使沸石具有优良的离子交換性能。硅氧四面体和铝氧四面体通过其角顶相互连接，便形成了各种的三维硅(铝)氧格架，即沸石结构。沸石结构具有无数的硅氧格架，呈蜂窝状结构，在晶体内部形成很多孔径均匀的孔道和内表面很大的孔穴，从而对重金属离子通过离子交换而有选择的吸附性，一旦被吸附就不易再被其他轻金属离子解离脱落而被固定在孔穴中。因此，利用沸石脱除污染水源和土壌中的重金属离子是有益而有效的方法。Cholpeck and Adriano (1966)向污染土壤中加入15g/kg沸石,使得玉米和大麦对重金属Pb、Cd的吸收量明显减少；C.Haidounti (1998)将沸石加入到污染汞的土壤中，加入量达到土壤的5%时，紫花苜蓿根部汞浓度减少58%，芽部减少86%，植物地上部分所积累的重金属量明显减少。Z.S.Chen (2000)将沸石加入到污染Cd和Pb的土壤中，沸石减少了土壤中析出Cd和Pb的量，种植的水稻其芽中Cd和Pb的含量明显减少，在沸石加入土壤后，可移动的Cd和Pb离子转换成不可吸收的形态。虽然利用天然沸石脱除污染水体和土壤中的重金属是简易而有效的方法，但实行大面积、大规模治理仍有实际困难，难以推广应用。主要问题是天然沸石吸附水体和土壤中重金属的效率不够高，如在中度污染Pb、Hg的土壤中要加入耕作层土量5 15%的沸石量，每亩要用沸石100 300吨，而且要在土壤中混合均匀，同时还要考虑到混合后土壤的pH、水分、营养成分等一系列的变化，以及有效治理周期，因此实施工程化治理是困难的，治理的成本也是高昂的。影响天然沸石治理水体和土壤重金属污染效率的因素有:1.沸石成分纯度不高，常用的斜发沸石不同矿源纯度有所不同，低的60 65%，高的约80 85% ；2.商品沸石粉粒度偏大，约80 100目，粒度越大，比表面积越小，离子交换效率越低；3.天然沸石未经活化处理。沸石是地壳造山运动时期爆发的火山灰沉积在海水中形成的，在海水的作用下形成独特结构，在形成陆地矿山前一直淹没在海水中，在长期的物化过程中沸石的孔穴中已积聚充塞着各种杂质甚至古生命尸体。所谓沸石活化，其意思就是通过理化处理净化孔穴通道，有效增加沸石结构的比表面积，以增加其离子交换能力。活化沸石有多种方法，如高温煅烧法，在500°C以上的高温煅烧4 10个小时。酸碱处理-煅烧法，天然沸石在5 IOM高浓度酸或碱150 250°C处理2 5小时，中和、洗涤后，在500 600°C煅烧2 6个小时。这些处理方法虽然提高了沸石离子交换活性，但能耗高,设备要求高,还产生大量废水,导致产品成本太高,实施规模化生产也有一定困难。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于设计提供一种的技术方案。所述的，其特征在于包括以下工艺步骤: 1)取天然沸石粉末，在温度15 250°C下进行酸或碱活化处理2 72小时，反应结束并冷却后，分离获得液体和固体两种组分； 2)取上述得到的固体组分进行酸碱中和，用清水洗涤至中性，烘干，粉碎成细粉末；取上述得到的液体组分进行酸碱中和。所述的，其特征在于所述的步骤I)中酸或碱活化处理温度为25 200°C。所述的，其特征在于所述的步骤I)中酸或碱活化处理时间为5 48小时。所述的，其特征在于所述的步骤I中酸包括盐酸、硫酸、磷酸和硝酸，酸浓度为0.1 10mol/kg,优选为0.5 5mol/kg。所述的，其特征在于所述的步骤I中碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙和氢氧化铵，碱浓度为0.1 lOmol/kg，优选为0.5 5mol/kg。所述的提高天然沸石离子交換能力和效率的方法，其特征在于所述的步骤I中天然沸石粉末与处理液的固液比克/晕升为1:1 5。所述的提高天然沸石离子交換能力和效率的方法，其特征在于所述的步骤2中烘干温度为100 120°C。所述的提高天然沸石离子交換能力和效率的方法，其特征在于所述的步骤2中固体组分粉碎至50 200目。上述的提高天然沸石离子交換能力和效率的方法，设计合理，经过本专利技术处理的天然沸石，其所获得的固体组分和液体组分均有离子交換能力，其中固体组分的离子交換能力大大地提高。在IOOmL IOOOppm的醋酸铅溶液中，加入上述中所制备的沸石固体组分0.1 Ig粉末，搅拌均匀分散30分钟，静止后沸石粉末沉降到底部，或离心或过滤分离，测定溶液中Pb++的含量仅有0.01 0.15ppm。具体实施例方式以下结合具体实施例来进ー步说明本专利技术。实施例1:天然沸石高温酸处理 在一 2000mL的三颈烧瓶中加入斜发沸石粉末(市购)500g，加入5mol/kg硫酸1500mL，加入Fe2O3 5.0g搅拌下200°C廻流4小时。廻流结束后冷却至室温，过滤并分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高天然沸石离子交换能力和效率的方法，其特征在于包括以下工艺步骤：1）取天然沸石粉末，在温度15～250℃下进行酸或碱活化处理2～72小时，反应结束并冷却后，分离获得液体和固体两种组分；2）取上述得到的固体组分进行酸碱中和，用清水洗涤至中性，烘干，粉碎成细粉末；取上述得到的液体组分进行酸碱中和，或不经酸碱中和直接使用。

【技术特征摘要】
1.高天然沸石离子交換能力和效率的方法，其特征在于包括以下エ艺步骤: 1)取天然沸石粉末，在温度15 250°C下进行酸或碱活化处理2 72小吋，反应结束并冷却后，分离获得液体和固体两种组分； 2)取上述得到的固体组分进行酸碱中和，用清水洗涤至中性，烘干，粉碎成细粉末；取上述得到的液体组分进行酸碱中和，或不经酸碱中和直接使用。2.按权利要求1所述的提高天然沸石离子交換能力和效率的方法，其特征在于所述的步骤I)中酸或碱活化处理温度为25 200°C。3.按权利要求1所述的提高天然沸石离子交換能力和效率的方法，其特征在于所述的步骤I)中酸或碱活化处理时间为5 48小吋。4.按权利要求1所述的提高天然沸石离子交換能力和效率的方法，其特征在于所述的步骤I)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜景民，王敬文，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院亚热带林业研究所，姜景民，
类型：发明
国别省市：