[发明专利]一种盐酸改性沸石负载铈的材料制备方法及在诺氟沙星污染水体中的应用

说明书

本发明公开了一种盐酸改性沸石负载铈的材料制备方法及在诺氟沙星污染水体中的应用。本发明以天然斜发沸石为原材料，分别利用盐酸、硝酸、氯化钠、氢氧化钠改性天然斜发沸石，以0.1mol/L的盐酸为最佳改性溶液，该改性溶液溶解了堵塞在沸石孔道中原存的杂质，置换了沸石孔道中原有的半径大的阳离子，改性溶液与沸石反应后，沸石的比表面积由2.89m²/g增到10.71m²/g。在改性沸石的基础上，负载了稀土元素Ce，使沸石的活性位点增多，对诺氟沙星的吸附速率明显提高。该制备方法成本低，工艺简单，便于操作。材料Ce@G沸石对诺氟沙星的动力学拟合对二级动力学有较好的效果，二级吸附速率常数相比于天然沸石提高了2.5倍。在实际应用中，节省了材料对诺氟沙星去除所用的时间。

技术领域

本发明属于吸附材料制备和污染水体修复技术领域，特别涉及一种诺氟沙星污染水体改性吸附材料——一种盐酸改性沸石负载铈的材料制备方法及在诺氟沙星污染水体中的应用。

背景技术

诺氟沙星在地表水和地下水中均被检出，水体中的诺氟沙星会使细菌产生耐药性，并可能通过食物链威胁人体健康。由于诺氟沙星的稳定性，传统的水处理工艺很难将其有效去除。因此，急需开发一种有效的方法从水体中去除诺氟沙星。

诺氟沙星现有的处理方式包括：C-TiO₂光催化，超声降解，吸附等，其中吸附是一种有效的去除方法。多孔树脂和碳纳米管、Mg-Al双层氢氧化物、Fe-MCM-41分子筛、沸石均被用于吸附诺氟沙星，其中天然沸石有着有着独特的吸附和离子交换性能，并且成本低、含量高、便于推广的优点。马剑飞研究了溶液中阴阳离子对沸石吸附诺氟沙星的影响。但天然沸石的孔道常被其他杂质堵塞，孔道间相互连通的程度较差，活性位点少，因此，天然沸石对诺氟沙星的吸附存在吸附速率低、吸附用时长的问题。

通过溶解沸石孔道中的杂质、利用沸石的离子交换性质置换沸石中半径较大的原子、可提高沸石的比表面积，这些原理对应的沸石改性方法主要包括无机酸改性、无机盐改性、碱改性、CTMAB改性和焙烧改性。例如，王萌采用“盐+酸+高温”组合改性沸石，改善其对氨氮和重金属的去除效果，巩师俞研究了无机酸、高温、十六烷基三甲基溴化铵改性沸石对氨氮和腐殖酸的去除效果。而改变沸石的结晶结构、增加沸石表面的极性官能团、改变沸石的表面酸性等原理，可以增加沸石的活性位点，提高其吸附速率。但改变沸石的表面酸性的方法可能会使沸石比表面积变小，吸附容量大幅度下降。为解决这一问题，本研究将提高沸石比表面积与改变沸石表面酸性的方法相结合，制备出了材料Ce@G沸石。

鉴于我国地表水及地下水中诺氟沙星污染的严重性，急需开发一种高效、快速、经济、二次污染小的吸附材料。

发明内容

本发明的目的在于针对天然斜发沸石对诺氟沙星吸附速率低的问题，提供一种成本低、便于操作的、二次污染小的天然斜发沸石改性方法，解决天然沸石对诺氟沙星吸附速率低、反应用时长的问题。

本发明所采取的技术方案是：

一种盐酸改性沸石负载铈的材料制备方法，包括以下步骤：

1)沸石的预处理，将天然斜发沸石过标准筛，取过筛后的沸石用离子水多次振荡洗涤，并用去离子水浸泡，烘干，得到预处理后的沸石，放置于广口瓶中保存。

2)配制一定浓度的溶液A，取100mL到锥形瓶中，并加入预处理后的沸石。在恒温振荡器中振荡，取出沸石并用去离子水洗至中性，烘干，得到改性后的沸石，密封保存。

3)取一定质量的改性后的沸石及一定质量的试剂B到烧杯中，加入一定体积的100mL水，70℃水浴加热一定时间，100℃水浴蒸干，将所得的材料在50℃下烘干，记为材料Ce@G沸石。

进一步的，步骤1)中标准筛的目数为8～20目。去离子水浸泡的时间为8～12h，优选为12h。沸石烘干的温度为80～120℃，所需时间为8～12h。