[发明专利]一种提高天然沸石铵交换容量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对沸石改性的方法。

背景技术

天然沸石是一种无毒、无味，具有良好阳离子交换能力和吸附能力的硅铝酸盐矿物，常用作阳离子吸附剂，价格低廉，其阳离子交换容量经常用铵交换容量来表示。天然沸石的主要成分是呈架状结构和多孔性的含水铝硅酸盐晶体，骨架由硅氧（SiO₄）四面体和铝氧（AlO₄）四面体通过处于顶点的氧原子互相联结而成的一维链状结构、二维片状结构和三维立体结构。但是天然沸石所含杂质成分比较复杂，孔道常被钠、镁、氢、氧等阻塞，并且相互连通的程度也较差，因此，天然沸石的吸附能力往往达不到要求。为提高天然沸石的吸附容量，常采用物理、化学方法对天然沸石进行改性处理，一般分为溶液浸泡改性和高温焙烧改性两大类。溶液浸泡改性可以去除天然沸石表面和内孔中部分水溶性残留物和无机杂质，在一定程度上提高了沸石的离子交换能力和吸附能力，但存在浸泡时间长，吸附容量提升幅度小等缺点。高温焙烧能较大限度的去除部分杂质，提高沸石的吸附能力，但高温焙烧时间长，能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、高效、操作简单、成本低并能提高沸石的孔隙率、吸附性能的提高天然沸石铵交换容量的方法。本发明主要是采用盐酸浸泡、微波和超声波对天然沸石进行改性，从而提高沸石的铵交换容量。

本发明的方法如下：

1、盐酸浸泡

将天然沸石进行筛分，选用粒径为20-40目的沸石，用去离子水多次对沸石进行洗涤，洗净筛分时产生的沸石粉末，然后将洗净的天然沸石放入盐酸溶液中，并将其放在振荡器上震荡浸泡，所述盐酸溶液的浓度为0.1-0.3mol/L，震荡浸泡时间为1-2h，震荡速度为100rpm，最后将震荡浸泡过的沸石用去离子水清洗，用0.1mol/L的硝酸银溶液检测至无氯离子后，放入电热干燥箱中，80℃-90℃温度下烘干。

2、微波改性

将上述处理过的天然沸石放入微波炉中，对沸石进行微波改性，微波功率为450W-500W，微波改性时间为3min；微波加热可赶走沸石格架中的水份，形成一个个内表面积很大的孔穴，可以吸附并储存大量的分子，从而提高沸石的吸附容量。

3、超声波改性

将上述经过微波改性的沸石放入烧杯中，加入1%-2%氯化钠溶液，氯化钠溶液与沸石液固比为100:1，将上述烧杯放在超声波发生器中，对沸石进行超声波改性，超声波改性时间为5-10min；在超声波的作用下，沸石的内外表面均能得到有效清洗，同时沸石可以进行可逆的阳离子交换，在上述新形成的孔穴中吸附大量钠离子，从而再次提高沸石的吸附能力，提升沸石的铵交换容量。

4、清洗

用去离子水清洗上述超声波改性的沸石，用0.1mol/L的硝酸银溶液检测至无氯离子后，将洗净的沸石放入电热干燥箱中，80℃-90℃温度下烘干。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、操作简单、快速、高效、成本低。

2、沸石的铵吸附容量可由天然沸石的1-1.5mg/g提高至4-5mg/g。

具体实施方式

实施例1

将天然沸石进行筛分，收集粒径为20-40目的沸石1g，用去离子水多次对沸石进行洗涤，将洗净的天然沸石放入0.3mol/L的盐酸溶液中，在振荡器上震荡浸泡2h，震荡速度为100rpm，将震荡浸泡过的沸石用去离子水清洗，用0.1mol/L的硝酸银溶液检测至无氯离子后，放入电热干燥箱中，80℃温度下烘干。将上述烘干后的天然沸石放入微波炉中，对沸石进行微波改性，微波功率为500W，微波改性时间为3min。再将上述经微波改性后的沸石放入烧杯中，加入1%氯化钠溶液100mL，将烧杯放在超声波发生器中，对沸石进行超声波改性，超声波改性时间为10min。取出超声波改性后的沸石，用去离子水反复清洗，然后用0.1mol/L的硝酸银溶液检测至无氯离子，将洗净的沸石放入电热干燥箱中，80℃温度下烘干，沸石的铵吸附容量可由1.36mg/g提高至4.78mg/g。

实施例2