專利名稱：一種改性沸石吸附劑的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于飲用水源地水的凈化和有機(jī)污染物治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性沸石 吸附劑的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
以腐殖酸為代表的溶解性有機(jī)物可與飲用水消毒劑氯氣等發(fā)生一系列反應(yīng)，形成三 氯甲烷、鹵代酸等各種潛在致癌物質(zhì)，所以，源水中的有機(jī)物含量己經(jīng)成為飲用水污染控 制的重要對象，如何經(jīng)濟(jì)高效地去除水體中腐殖酸等有機(jī)污染物已經(jīng)成為飲用水源有機(jī)污 染物治理的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)去除水體中腐殖酸的方法主要有膜濾法、絮凝法、氧化法、生 物法等，然而在實(shí)際應(yīng)用過程中都存在著一些問題;而吸附法依靠吸附劑上密集的孔結(jié)構(gòu)、 巨大的比表面積，或通過表面各種活性基團(tuán)與吸附質(zhì)形成各種化學(xué)鍵，可以有選擇性地富 集有機(jī)物，因此吸附法去除水中難降解有機(jī)物引起了廣泛關(guān)注。天然沸石是一種具有良好 陽離子交換能力和吸附能力的硅鋁酸鹽礦物，常用作陽離子吸附劑，價格低廉，但天然沸 石對陰離子和有機(jī)物吸附能力較差。根據(jù)有關(guān)研究結(jié)果表明，用陽離子表面活性劑對沸石 進(jìn)行改性可以極大改善沸石對陰離子和有機(jī)物吸附能力。但至今尚沒有采用鹵化垸基吡啶 改性沸石吸附去除水中腐殖酸等有機(jī)物的研究報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單，成本低廉，所得產(chǎn)品的吸附性能良好的改性沸石 吸附劑的制備方法及應(yīng)用。
本發(fā)明提出的改性沸石吸附劑的制備方法，具體步驟如下
(1) 材料的準(zhǔn)備
取天然沸石，用蒸餾水或去離子水清洗、烘干；取冷卻后的沸石，進(jìn)行破碎、研磨、 過篩處理，制得粒徑為20目 200目的沸石，備用；
稱取改性劑，用水配制濃度為5mmol七—i 100mmol'L"改性劑儲備液，備用；
(2) 天然沸石的改性
稱取l~20g步驟(l)所得沸石于錐形瓶中，按固液比為1~20的比例移取改性劑儲備 液，將其放入盛有沸石的錐形瓶中與沸石混合，在15 60。C溫度下振蕩5h 96h，然后靜 置24h 94h，即得天然沸石改性體系溶液；
(3) 確定改性劑的吸附量取步驟(2)所得靜置后的天然沸石改性體系溶液離心分離，離心速率為500rpm^4000 rpm，離心時間為5min 60min，取上清液采用紫外可見分光光度法，定量分析天然沸石 改性劑的吸附量，其波長范圍為200nm 700nm; (4)改性沸石的清洗及烘干
確定改性劑吸附量后，采用蒸餾水或去離子水清洗歩驟(3)所得改性沸石，直至清洗 溶液中檢測不到改性劑時為止，檢測方法為分光光度法隨后轉(zhuǎn)移清洗后的改性沸石于燒 杯或培養(yǎng)皿內(nèi)，在40。C 100。C鼓風(fēng)烘干，即得所需產(chǎn)品。
本發(fā)明中，所述改性劑為鹵化烷基吡啶，其中的鹵素為溴或氯，烷基碳原子為12 18個。
本發(fā)明提出的改性沸石吸附劑在溶解性有機(jī)物吸附中的應(yīng)用，具體方法為稱取
0.050 0.500g制備好的改性沸石吸附劑，加入到濃度為l mg七—1 250mg丄"的腐殖酸溶液中， 以酸或堿溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值至5.00 10.00后，置于15。C 60。C水浴恒溫振蕩器上振蕩1 48 小時，分離測定清液中腐殖酸的濃度，根據(jù)吸附前后水中腐殖酸的濃度差，確定吸附劑對 水中腐殖酸的吸附效果。
本發(fā)明中，調(diào)節(jié)pH值的堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀，酸為鹽酸、硫酸、硝酸，溶液pH 調(diào)節(jié)范圍為5.00 10.00。
本發(fā)明中，水浴恒溫振蕩器的振蕩速率為60~600 rpm。
本發(fā)明采用鹵化烷基吡啶作為沸石改性劑制備改性沸石吸附劑，結(jié)合吸附技術(shù)用于水 中腐殖酸等有機(jī)污染物的去除，實(shí)現(xiàn)了廉價自然資源的高效利用，且制得的產(chǎn)品適于飲用 水源地溶解性有機(jī)污染物的去除，具有利用率高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為本方明實(shí)施例1和實(shí)施例2路徑圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明具體實(shí)施方式
。
實(shí)施例l:
(1) 取天然沸石，采用蒸餾水清洗數(shù)次后，鼓風(fēng)風(fēng)干、破碎、研磨、過80目篩備用； 配制濃度為50 mmol七"的溴化十六烷基吡啶儲備液備用。
(2) 稱取9 g研磨過篩后的沸石與錐形瓶中，用移液管移取36ml濃度為50 mmol-L'1 溴化十六烷基吡啶(CPB)儲備液與沸石充分混勻后，置于40。C恒溫水域振蕩器以160 rpm
振蕩2d，靜置2d后在3000rpm離心分離，采用紫外分光管度法U-259nm)分析上清液中CPB濃度，根據(jù)CPB標(biāo)準(zhǔn)曲線上計算平衡濃度，得到CPB的吸附量為199.5 mmol/g 沸石。最后采用蒸餾水清洗CPB改性沸石，直至清洗上清液中檢測不到CPB后，放于燒 杯中在6(TC進(jìn)行鼓風(fēng)烘干，冷卻后即制得改性沸石。
(3)稱取0.0500 g上述方法制備的改性沸石吸附劑，置于250ml濃度為10.0mg/L 腐殖酸溶液中，以氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為7.50。將溶液置于25±1°C 水浴恒溫振蕩器上振蕩24小時，振蕩速率為160rpm, 11￥254和UV41o的去除率均達(dá)70% 以上，腐殖酸吸附量達(dá)33.8 mg腐殖酸/g改性沸石。 實(shí)施例2:
(1) 取天然沸石，采用蒸餾水清洗數(shù)次后，鼓風(fēng)風(fēng)干、破碎、研磨、過80目篩備用; 配制濃度為50mmol，L"的溴化十六垸基吡啶(CPB)儲備液備用。
(2) 稱取9 g研磨過篩后的沸石與錐形瓶中，用移液管移取63 ml濃度為50 mmobL"CPB儲備液與沸石充分混勻后，置于40。C恒溫水域振蕩器以160 rpm振蕩2 d,
靜置2 d后在3000 rpm離心分離，采用紫外分光管度法U=259nm)分析上清液中CPB
濃度，在CPB標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得平衡濃度，計算得到CPB的吸附量為329.3 mmol/g沸石。 最后采用蒸餾水清洗CPB改性沸石，直至清洗上清液中檢測不到CPB后，放于培養(yǎng)皿中 在6(TC進(jìn)行鼓風(fēng)烘干，冷卻后即制得改性沸石。
(3) 稱取0.0500 g上述方法制備的改性沸石吸附劑，置于250 ml濃度為10.0 mg/L 腐殖酸溶液中，以氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為8.50。將溶液置于25±1°C 水浴恒溫振蕩器上振蕩24小時，振蕩速率為160rpm， UV254和UV41C的去除率均達(dá)81% 以上，腐殖酸吸附量達(dá)40.0 mg腐殖酸/g改性沸石。
實(shí)施例3:
(1) 取天然沸石，采用蒸餾水清洗數(shù)次后，鼓風(fēng)風(fēng)干、破碎、研磨、過80目篩備用; 配制濃度為50mmol七"的氯化十六烷基吡啶(CPC)儲備液備用。
(2) 稱取9 g研磨過篩后的沸石與錐形瓶中，用移液管移取27 ml濃度為50 mmol-L—1 CPC儲備液與沸石充分混勻后，置于40°0恒溫水域振蕩器以160 rpm振蕩2 d，靜置2 d
后在3000rpm離心分離，采用紫外分光管度法U=259nm)分析上清液中CPC濃度，在
CPC標(biāo)準(zhǔn)曲線上査得平衡濃度，計算得到CPC的吸附量為149.85 mmol/g沸石。最后采 用蒸餾水清洗CPC改性沸石，直至清洗上清液中檢測不到CPC后，放于燒杯中在60°C 進(jìn)行鼓風(fēng)烘干，冷卻后即制得改性沸石。
(3) 稱取0.0500 g上述方法制備的改性沸石吸附劑，置于250 ml Ca+濃度為lmmol/L
5的10.0 mg/L腐殖酸溶液中，以氫氧化鈉溶液和鹽酸溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為7.50。將溶液 置于25士rC水浴恒溫振蕩器上振蕩24小時，振蕩速率為160rpm， UV254和UV41G的去除 率均達(dá)76%以上，腐殖酸吸附量達(dá)37.56 mg腐殖酸/g改性沸石。
權(quán)利要求
1、一種改性沸石吸附劑的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)材料的準(zhǔn)備取天然沸石，用蒸餾水或去離子水清洗、烘干；取冷卻后的沸石，進(jìn)行破碎、研磨、過篩處理，制得粒徑為20目～200目的沸石，備用；稱取改性劑，用水配制濃度為5mmol·L-1～100mmol·L-1改性劑儲備液，備用；(2)天然沸石的改性稱取1～20g步驟(1)所得沸石于錐形瓶中，按固液比為1～20的比例移取改性劑儲備液，將其放入盛有沸石的錐形瓶中與沸石混合，在15～60℃溫度下振蕩5h～96h，然后靜置24h～94h，即得天然沸石改性體系溶液；(3)確定改性劑的吸附量取步驟(2)所得靜置后的天然沸石改性體系溶液離心分離，離心速率為500rpm～4000rpm，離心時間為5min～60min，取上清液采用紫外可見分光光度法，定量分析天然沸石改性劑的吸附量，其波長范圍為200nm～700nm；(4)改性沸石的清洗及烘干確定改性劑吸附量后，采用蒸餾水或去離子水清洗步驟(3)所得改性沸石，直至清洗溶液中檢測不到改性劑時為止，檢測方法為分光光度法；隨后轉(zhuǎn)移清洗后的改性沸石于燒杯或培養(yǎng)皿內(nèi)，在40℃～100℃鼓風(fēng)烘干，即得所需產(chǎn)品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性沸石吸附劑的制備方法，其特征在于所述改性劑為鹵 化烷基吡啶，其中的卣素為溴或氯，垸基碳原子為12~18個。
3、 一種如權(quán)利要求l所述制備方法得到的改性沸石吸附劑在溶解性有機(jī)物吸附中的應(yīng) 用，其特征在于具體方法為稱取0.050 0.500g制備好的改性沸石吸附劑，加入到濃度為l mg七" 250mg七"的腐殖酸溶液中，以酸或堿溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值至5.00 10.00后，置于15 。C 60。C水浴恒溫振蕩器上振蕩1 48小時，分離測定清液中腐殖酸的濃度，根據(jù)吸附前后 水中腐殖酸的濃度差，確定吸附劑對水中腐殖酸的吸附效果。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于調(diào)節(jié)pH值的堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀， 酸為鹽酸、硫酸或硝酸中任一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于水浴恒溫振蕩器的振蕩速率為60-600rpm。
全文摘要
本發(fā)明屬于飲用水源地水的凈化和有機(jī)污染物治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性沸石吸附劑的制備方法及應(yīng)用。具體方法首先對天然沸石進(jìn)行篩選、清洗、烘干、破碎、篩分后備用；然后配制一定濃度的鹵化烷基吡啶溶液備用；定量稱取幾份備用沸石于錐形瓶中，按不同固液比移取改性劑儲備液，在一定溫度、一定振蕩速度下，反應(yīng)一定時間后，靜止進(jìn)行固液分離，用水清洗至檢測不到改性劑為止，最后采用在一定溫度下烘干，即制得改性沸石吸附劑產(chǎn)品。將本吸附劑應(yīng)用于水中有機(jī)物腐殖酸等的吸附去除，具有良好的效果。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了廉價自然資源的高效利用，且制得的產(chǎn)品適于高有機(jī)物含量水源水中有機(jī)物腐殖酸等的去除，具有利用率高、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01J20/18GK101590397SQ20091005378
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者仇雁翎, 朱志良, 詹艷慧, 趙建夫, 高乃云 申請人:同濟(jì)大學(xué)