[发明专利]一种利用天然斜发沸石制备Na-P型沸石的方法

说明书

本发明公开一种利用天然斜发沸石制备Na‑P型沸石的方法，包括如下步骤；步骤1：将天然斜发沸石、63.9mg～902.2mg偏铝酸钠和50mL浓度为1.0～4.0mol/L氢氧化钠溶液混合，得到混合溶液，混合溶液中天然斜发沸石的浓度为50～150g/L；步骤2：将步骤1中得到的混合溶液于水热温度为80～110℃条件下反应12～48h，后经抽滤、洗涤、干燥得到Na‑P型沸石；该Na‑P型沸石的结构具有优异的离子交换性能，不含杂质矿物，使得其吸附性能和应用功效得到提高。

技术领域

本发明属于天然沸石改性技术领域，具体涉及一种利用天然斜发沸石制备Na-P型沸石的方法。

背景技术

天然沸石是一类多孔水铝硅酸盐矿物，沸石的晶体构造可分为：①铝硅酸盐骨架；②骨架内含可交换阳离子M的孔道和空洞；③潜在相的水分子，即沸石水。沸石晶体孔洞中的水分子和金属阳离子具有很大的流动性，致使沸石具有阳离子交换和可逆的脱水性；而孔洞中的金属阳离子与带负电荷的骨架氧之间形成的强大电场致使沸石产生较高的极性和亲水性，使得沸石对极性、不饱和易极化分子具有优先的选择吸附作用。沸石可通过其阳离子交换功能吸附NH₄⁺及Hg、Pb、Ag、Cu、Cd、Cr、Zn、Ni、Co、Mn等重金属阳离子；还可通过其较强的极性吸附苯酚、四氢呋喃等极性小分子有机污染物。

截至目前，自然界已发现40余种天然沸石，如斜发沸石、丝光沸石、辉沸石等，我国的天然沸石资源非常丰富，已发现近400处的沸石矿床(点)，总储量约30亿吨，其中河北围场地区是沸石储量最丰富的地区之一。尽管目前天然沸石已在污水处理、土壤修复、空气净化等领域得到应用。但由于天然沸石的硅铝比大多为3～6，属中硅沸石，且含有大量石英、长石、伊利石等杂质矿物，导致其离子交换性能和重金属离子去除功效等相对不佳，从而使其大规模推广受阻。为此，研究者采用选矿提纯、酸碱改性、功能基团/纳米离子修饰对天然沸石改性处理，但上述手段仍无法从根本上解决天然沸石杂质矿物的问题，从而使得天然沸石的性能和环境应用功效受限。

Na-P型沸石是一种具有低硅铝比和优异离子交换性能的沸石，其可用于多种离子如NH₄⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺等的高效去除。近年来，一些研究者利用水热方法对天然沸石进行改性处理，发现天然沸石中的沸石矿物和杂质矿物可在水热条件协同转化为Na-P型沸石的吸附剂((Y.F.Wang,Journal of Hazardous Materials166(2009)1014–1019)，所得材料具有优异的离子交换性能。然而，由于天然沸石组成结构特别是硅铝比的限制，以往水热改性研究中杂质矿物特别是石英的转化效率不高，所得材料仍残留大量杂质矿物，使得材料的性能和应用功效受到限制。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种制备工艺简单、条件易于控制的利用天然斜发沸石制备Na-P型沸石的方法；通过此方法实现天然斜发沸石中斜发沸石矿物和杂质矿物高效转化Na-P型沸石，具有优异的离子交换性能，不含杂质矿物，使得其吸附性能和应用功效得到提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用天然斜发沸石制备Na-P型沸石的方法，包括如下步骤；

步骤1：将天然斜发沸石、63.9mg～902.2mg偏铝酸钠和50mL浓度为1.0～4.0mol/L氢氧化钠溶液混合，得到混合溶液；混合溶液中天然斜发沸石的浓度为50～150g/L；

步骤2：将步骤1中得到的混合溶液于水热温度为80～110℃条件下反应12～48h，后经抽滤、洗涤、干燥得到Na-P型沸石。