[发明专利]一种用于吸附挥发性有机污染物的硅藻土/分子筛复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于吸附挥发性有机污染物的硅藻土/分子筛复合材料的制备方法。本发明以吉林省优势矿产资源硅藻土为原料，利用强酸和强碱对其表面和孔道进行修饰，提高其纯度并通过溶蚀作用扩大孔径，以防止大孔被堵塞和提高沸石负载率。然后在改性后的硅藻土表面负载纳米沸石晶种，再通过水热处理使硅藻土表面进一步生长出致密的纳米沸石膜。所制备的硅藻土/分子筛复合材料的比表面积和孔体积较原始硅藻土有较大提升，对挥发性有机污染物如丙酮、乙酸乙酯和甲苯有理想的吸附效果。实验结果表明该硅藻土/分子筛复合材料有选择性吸附的优点。另外，该材料通过与黏土混合制备颗粒吸附剂能够被更广泛地应用到工业生产中。

技术领域

本发明涉及一种硅藻土/分子筛复合材料的制备方法，具体涉及硅藻土与Silialite-1和Beta分子筛复合的制备方法，用于吸附挥发性有机污染物。

背景技术

近年来，随着工业发展和城市化进程的加快，大气环境污染问题日益加剧，挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)引发的一系列严重的环境和人类健康问题受到全球的广泛关注。一方面，排放到大气中的VOCs会诱发雾霾等环境污染；另一方面，长时间接触一定剂量的VOCs，可能会导致呼吸系统或造血系统疾病。

当前的处理VOCs的方法有很多种，主要有销毁技术和回收技术，包括吸收技术、吸附技术、生物净化技术、催化燃烧技术和等离子体净化技术等。目前对于许多低浓度有机废气的治理，吸附法被认为是运行费用低、净化效果好、能耗低、应用理想的工艺路线，在工业方面的应用也最广。吸附法的关键就是吸附材料和吸附工艺的选择，目前工业上应用最广的的两种吸附剂为活性炭和沸石分子筛。与活性炭相比，纳米沸石分子筛具有规则的孔道结构，具有选择吸附特性。另外其热稳定性高，具有高比表面积和孔体积。但是目前纳米沸石分子筛材料的工业应用仍存在以下问题：(1)单一的孔径分布致使纳米沸石分子筛仅对一定尺寸的小分子VOCs具有吸附作用，不利于多组分VOCs的吸附；(2)纳米沸石粒子间团聚问题也会降低吸附效率，提高污染物处理成本。因此，制备具有多级孔结构，分散性较好的纳米沸石复合材料是解决上述问题的关键。

硅藻土是由硅藻生物的遗骸(硅藻壳体)经沉积堆积后形成的一种生物沉积岩。硅藻土是我国探明储量居世界第二位的优势矿产资源，吉林省硅藻土远景储量在3亿吨以上,在我国乃至亚洲硅藻土储量和开发格局中占重要的一席。硅藻土在我国储量十分丰富，并且具有孔容大，化学稳定性好等特点，是一种具有潜在前景的环境吸附材料，但是单一的硅藻土也存在吸附效率较低的局限。将硅藻土与分子筛复合，制备多级孔道新型吸附材料，将其应用于VOCs的吸附，具有重大的研究价值和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅藻土/分子筛复合材料，该材料对挥发性有机污染物，如丙酮、乙酸乙酯、甲苯具有较好的吸附能力，并且在多组分VOCs竞争吸附中有选择性吸附的性质。

本发明的主要原理是：(1)微介孔法：利用盐酸改性溶解硅藻土表面及孔隙内的粘土杂质，随后将其置于氢氧化钠溶液中水浴加热。碱煮起扩孔作用，防止负载分子筛时堵塞大孔结构，并且能够形成介孔结构，制备多级孔吸附材料。(2)二次生长法：将硅藻土用阳离子聚合剂处理，使其带正电；将分子筛分散在氨水中制备溶胶，调节pH至9～10，使其带负电。将分子筛晶种负载到硅藻土中，通过在沸石合成液中水热反应，使分子筛在硅藻土中以晶种为起点，有序地生长起来，形成均一的沸石膜。

本发明的用于吸附挥发性有机污染物的硅藻土/分子筛复合材料是通过以下方法制备的，该制备方法包括以下步骤：

1)将正硅酸乙酯，四丙基氢氧化铵和水按摩尔比例25：9：480混合，Silicalite-1沸石合成液搅拌均匀后置于水热釜中，100℃晶化4天，固液分离后洗涤、于60℃下烘干，干燥后的产物在空气气氛中加热至550℃，焙烧6小时得到纳米Silicalite-1；