下载文档原格式
天然沸石作为有效吸附剂在水和废水处理中的应用摘要：天然沸石是含量丰富且低成本的资源，是一种结晶水合硅铝酸盐，其骨架之外的孔隙中，含有含有水，碱和碱土金属阳离子。
由于其阳离子交换能力和分子筛性质，过去几十年内天然沸石已被广泛用作分离和纯化过程中的吸附剂。
在本文中，我们回顾了天然沸石作为吸附剂在水和废水处理中的最新发展，讨论了天然沸石的性质和改性。
世界各地的各种天然沸石对于阳离子如铵和重金属离子具有不同的离子交换能力。
一些沸石还能从水溶液中吸附阴离子和有机物。
天然沸石的改性可以通过几种方法进行，例如酸处理，离子交换和表面活性剂官能化，使改性沸石获得较高的有机物和阴离子吸附能力。
关键词：天然沸石、吸附作用、无机离子、有机物、水处理1.引言如今，由于缺乏干净的饮用水，世界正面临水危机。
随着各行业的快速发展，工业生产已经产生了大量的废水，排放到土壤和水体系中。
废水通常含有许多污染物，如阳离子和阴离子，油和有机物，对生态系统产生了强烈的毒性作用。
去除这些污染物需要低成本、效率高的技术，并且在处理废水处理方面，在过去几十年中已经开发了各种技术。
目前，吸附被认为是用于水和废水处理中相对简单和有效的技术，并且该技术的成功在很大程度上取决于有效吸附剂的发展。
活性炭[1]，粘土矿物[2,3]，生物材料[4]，沸石[5,6]和一些工业固体废物[7,8]已经被广泛用作废水处理中吸附离子和有机物的吸附剂。
自从最初在火山沉积岩中发现沸石矿物以来，世界许多地区都发现了沸石凝灰岩。
在过去几十年中，天然沸石已经在吸附，催化，建筑工业，农业，土壤整治和能源[9,10]等方面得到了应用。
据估计，世界天然沸石消费量为308万吨，2010年将达到550万吨[11]。
天然沸石是具有多孔结构的水合硅铝酸盐矿物，具有一系列宝贵的物理化学性质例如阳离子交换，分子筛，催化和吸附。
由于这些性质和世界范围内的广泛存在性，天然沸石在环境应用中的应用正在引起新的研究兴趣。
沸石研究新进展！《科学》杂志：佐治亚理工学院发现沸石的纳米管拓扑结构！沸石纳米管由封装中空介孔核的微孔铝硅酸盐壁组成研究成果简介近日，美国佐治亚理工学院Christopher W. Jones、Sankar Nair 和瑞典斯德哥尔摩大学Tom Willhammar课题组合作，报道了沸石具有的单壁纳米管的准一维结构。
这种准一维结构是由含有中心联苯基团的偶极型结构导向剂(SDA)构成，该联苯基团由C10烷基链连接到喹啉端基上。
通过高分辨率电子显微镜和衍射等揭示了其独特的壁结构，它是由两种特征建筑层混合而成。
这种杂化结构是由沸石弯曲纳米管管壁中最小化的应变能形成的，并且这种纳米管涉及到早期出现的一种由SDA分子自组装产生的细观结构。
SDA分子的联苯核心基团显示出π堆积作用，而外围的喹啉基团则直接形成微孔壁结构。
《科学》杂志研究成果早期的沸石结构研究方法包括处理将中孔刻蚀成沸石晶体，此次该研究被认为可以用来制备二维(2D)沸石纳米片，这种二维沸石纳米片被介孔区域穿插，形成了MFI、MWW、FAU、AEL等多种沸石拓扑结构。
其中季铵盐基团在二维方向上直接形成沸石，而长烃基在三维方向上阻碍沸石的结晶，SDA分子间的π堆积作用等也可以增强其自组装成片层纳米结构，从而允许2D沸石的生成。
成果图文解析本研究针对沸石的结构表征在传统研究基础上，进一步拓展其结构表征，特别是具有微孔沸石壁的单壁纳米管，其包围了中心介孔孔道。
由于中心联苯基团，能够π堆积起来，并且具有大量的喹啉基SDA头基通过C10烷基链与联苯基团相连。
此SDA在硅铝比为~30的碱性铝硅酸盐介质中，于423K下进行水热合成。
本研究推测，一个长链SDA在其中心含有一个芳香族( π-聚集)原子，其常规表面的活性剂可以形成片层和棒状胶束，从而组成纳米管状沸石。
从透射电镜(STEM)图像可以明显看出，选择的沸石材料有着明显的纳米管束生成。
典型的纳米管产率以Si为基准>28%，以Al为基准>60%。
改性Hβ沸石催化BEA脱水合成2-乙基蒽醌的开题报告题目：改性Hβ沸石催化BEA脱水合成2-乙基蒽醌的研究一、研究背景2-乙基蒽醌是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于染料、医药、农药和电子材料等领域。
传统合成方法主要采用氯醛法和硝化法，但存在着废水、废气排放量大、易污染环境等缺点。
因此，研究一种环保、高效、低成本的新型合成方法具有重要意义。
沸石是一类重要的天然或合成的多孔晶体材料，具有良好的催化性能和化学稳定性，已广泛应用于催化剂领域。
本研究旨在利用改性Hβ沸石作为催化剂，将BEA （Beta沸石）脱水反应与蒽醌酮环构筑反应结合起来，实现2-乙基蒽醌的高选择性合成。
二、研究内容和技术路线本研究将以BEA为主要原料，通过改性Hβ沸石催化BEA脱水反应，得到蒽醌酮中间体。
然后，再通过与乙醇的缩合反应，合成2-乙基蒽醌。
具体实验步骤如下：1.原料制备：BEA沸石的制备需要利用硅酸和铝酸为原料，采用水热法进行制备；乙醇、氢氧化钠、甲醛、硝酸等化学品均从优质化学品供应商处购买。
2.催化剂改性：采用离子交换法将Hβ沸石进行改性，以增强其催化性能。
3.脱水反应：将BEA沸石加入反应中，通过酸碱调节等条件的控制，完成脱水反应，并得到蒽醌酮中间体。
4.缩合反应：将蒽醌酮中间体与乙醇一起进行缩合反应，得到2-乙基蒽醌产物。
5.产物分离和结构鉴定：利用柱层析、液相色谱等技术对产物进行分离和提取，并通过核磁共振谱等技术对结构进行鉴定。
三、预期成果本研究旨在利用改性Hβ沸石作为催化剂，实现2-乙基蒽醌的高选择性合成。
预期成果包括：1.改性Hβ沸石的制备与表征。
2.BEA脱水反应的优化条件，蒽醌酮中间体的高选择性合成和产率。
3.2-乙基蒽醌的高选择性合成和产率。
4.产物的结构鉴定和性质表征。
四、研究意义本研究将探索一种环保、高效、低成本的新型合成方法，有望为2-乙基蒽醌的工业生产提供一种新的选择。
同时，研究结果也对沸石催化材料的应用和改性提供了一定的参考价值。
第42卷第4期2023年7月大连工业大学学报J o u r n a l o fD a l i a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t yV o l .42N o .4J u l .2023收稿日期:2022-04-19.基金项目:大连市青年科技之星项目(2017R Q 130).作者简介:赵丽娜(1994-),女,硕士研究生;通信作者:汪源浩(1982-),男,讲师.D O I :10.19670/j .c n k i .d l g yd x x b .2023.0406沸石的疏水改性及其对有机物的吸附性能赵丽娜, 汪源浩(大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034)摘要:以天然沸石为原料,通过N a O H 溶液碱处理进行致孔㊁十六烷基三甲氧基硅烷作为偶联剂进行疏水改性制备了疏水性多孔沸石㊂通过红外光谱㊁X 射线衍射和扫描电镜等对疏水性多孔沸石的物理化学结构进行了表征,研究了十六烷基三甲氧基硅烷的浓度㊁反应时间和反应温度对疏水性多孔性沸石水接触角的影响,并研究了其对大豆油㊁煤油㊁甲苯㊁柴油等有机物的吸附性能㊂研究结果表明,在十六烷基三甲氧基硅烷质量分数6%㊁改性温度80ħ㊁改性时间10h 的条件下,疏水性多孔沸石的水接触角最大为156ʎ㊂疏水性多孔沸石对多种有机物具有很好的吸附容量,其中对煤油的吸附能力最大为1.25g /g ,较天然沸石的吸附能力提高了325%,并且在循环使用6次后吸附容量仍在1.14g /g 以上,具有良好的使用稳定性和循环利用性能㊂关键词:沸石;硅烷;疏水改性;接触角;吸附性能中图分类号:T Q 314.1文献标志码:A文章编号:1674-1404(2023)04-0268-05H y d r o p h o b i cm o d i f i c a t i o no f z e o l i t e a n d i t s a d s o r p t i o n p r o pe r t i e sf o r o rg a n i c c o m po u n d s Z H A O L i n a , W A N G Y u a n h a o(S c h o o l o f L i g h t I n d u s t r y a n dC h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,D a l i a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y,D a l i a n 116034,C h i n a )A b s t r a c t :H y d r o p h o b i c p o r o u s z e o l i t e (H P Z )w a s p r e p a r e d b y al k a l i t r e a t m e n t a n d h e x a d e c y l t r i m e t h o x y s i l a n e (H D T M S )h y d r o p h o b i cm o d i f i c a t i o nw i t hn a t u r a l z e o l i t e a s r a w m a t e r i a l .T h e p h y s i c a l a n dc h e m i c a l s t r u c t u r e so f t h eh y d r o p h o b i cz e o l i t ew e r ec h a r a c t e r i z e db y FT -I R ,X R D a n dS E M t e c h n i q u e s .T h ee f f e c t so f H D T M Sc o n c e n t r a t i o n ,r e a c t i o nt i m ea n dt e m p e r a t u r eo nt h e c o n t a c t a n g e l o f t h eH P Zw e r e e x a m i n e d .T h e a d s o r p t i o n p r o p e r t i e s o fH P Z t o s o y b e a n o i l ,k e r o s e n e ,t o l u e n e a n dd i e s e l o i l w e r e a l s o s t u d i e d .T h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e o p t i m a l c o n d i t i o n s f o r p r e p a r i n gH P Z w e r ea sf o l l o w :H D T M Sc o n c e n t r a t i o n o f6%,t h er e a c t i o nt e m p e r a t u r eo f80ħa n dt h e m o d i f i c a t i o n t i m e o f 10h ,w h i c h g e n e r a t e d t h eH P Zw i t ha c o n t a c t a n g e l u p t o156ʎ.T h e a d s o r p t i o n c a p a c i t y o fHM Z f o r k e r o s e n e r e a c h e d 1.25g /g ,w h i c hw a s 325%h i g h e r t h a n t h a t o f n a t u r a l z e o l i t e .T h e a d s o r p t i o n c a p a c i t y o fH P Zw a s s t i l l u p t o 1.14g /g a f t e r s i x t i m e s r e c yc l e ,w h i c hc o n f i r m ed t he e x c e l l e n t r e c yc l eu t i l i z a t i o n p e r f o r m a n c e o fHM Z .K e y wo r d s :z e o l i t e ;s i l a n e ;h y d r o p h o b i cm o d i f i c a t i o n ;c o n t a c t a n g e l ;a d s o r p t i o n Copyright ©博看网. All Rights Reserved.0引言沸石作为吸附剂㊁过滤介质㊁离子交换剂㊁化学载体㊁分子筛和催化剂等广泛应用于各领域[1-2],尤其因吸附量大㊁选择性吸附和高效吸附的特性,被作为一种环境友好与协调型材料应用于环保领域,特别是废水处理领域㊂另外,可以通过改性方法来处理沸石,提升沸石对重金属离子㊁有机物等水中污染物的处理性能㊂沸石的改性和功能化处理是近年来研究的热点和重点[3]㊂传统的油水分离技术如重力分离㊁离心分离等分离效率较低且效果一般,而且部分传统的油水分离材料由于不具备抗油污性能而无法循环利用,造成资源浪费,成本也较为高昂[4]㊂开发一种具有较好油水选择性㊁成本低廉的吸附材料是解决废水中过量有机物的途径之一㊂本实验用N a O H溶液处理天然沸石,使用十六烷基三甲氧基硅烷对多孔沸石浸渍处理,使其具备超疏水性能和吸油性能,并详细研究了疏水性多孔沸石(H P Z)对煤油㊁甲苯㊁大豆油等多种有机物的吸附能力㊂1实验1.1材料天然沸石,北京国投盛世有限公司;十六烷基三甲氧基硅烷(H D T M S),分析纯,杭州杰西卡化工有限公司;煤油㊁大豆油㊁柴油㊁摩托机油,市售㊂1.2实验方法1.2.1沸石预处理沸石用去离子水洗净,烘干,粉碎至60~80目,去离子水清洗,105ħ干燥4h㊂1.2.2沸石的多孔性处理5.0g天然沸石置于250m L锥形瓶中,加入20%N a O H溶液40m L,60ħ恒温振荡6h,抽滤,去离子水洗涤3次,105ħ干燥2h㊂1.2.3多孔沸石的疏水改性称取0.5g多孔沸石置于40m L不同浓度的H D T M S乙醇溶液中,超声振荡30m i n,室温下浸泡4h,无水乙醇洗涤3次,鼓风干燥箱中不同温度下干燥一定时间,制得疏水性多孔沸石㊂1.2.4测试与表征日本电子公司J E O L J S M-6460L V扫描电子显微镜,加速电压15k V㊂使用傅立叶红外光谱仪采集样品红外光谱:K B r压片,分辨率4c m-1,扫描范围4000~400c m-1㊂使用日本D/M a x-3B型粉末X射线粉末衍射仪对各沸石样品进行物相分析,测试条件:管电压40k V,管电流20m A,连续扫描,扫描速度6ʎ/m i n,扫描范围10ʎ~70ʎ㊂1.2.5 H P Z的吸附性能称取0.4g疏水性多孔沸石,浸渍在各种有机物中,3m i n后捞出,沥干,称重㊂通过公式(1)计算疏水性多孔沸石对有机物的吸附容量㊂q=(m1 m0)/m0(1)式中:q为疏水性多孔沸石吸附容量,g/g;m0为吸附前疏水性多孔沸石质量,g;m1为吸附后疏水性多孔沸石质量,g㊂1.2.6疏水性多孔沸石循环利用性能测试将0.5g疏水性多孔沸石浸渍在煤油内,取出,沥干,称重,无水乙醇洗涤3次,抽滤,干燥㊂重复实验,研究其循环使用性能㊂2结果与讨论2.1疏水性多孔沸石的表征2.1.1红外光谱图1中1048c m-1处的强吸收带是S i O S i 的骨架振动,794㊁724c m-1是硅氧四面体和铝氧八面体中S i O S i㊁A l O S i四面体的振动吸收峰[5];1637㊁3441c m-1处的强吸收峰是天然沸石中结合水吸收峰和羟基的缔合态吸收峰[6]㊂与天然沸石相比,碱改性沸石的红外图谱基本保持了其原来的特征峰,只是部分特征峰变弱,说明碱改性破坏了部分的硅氧㊁铝氧骨架结构,使得天然沸石的多孔性有所增加㊂疏水性多孔沸石保留了碱改性沸石的基本特征吸收峰,并且在2960c m-1处出现了 C H3的伸缩振动峰[7],说明在天然沸图1天然沸石㊁碱处理沸石㊁疏水性多孔沸石的红外谱图F i g.1 F T-I Rs p e c t r a o f n a t u r a l z e o l i t e,a l k a l i-t r e a t e dz e o l i t e a n dH P Z962第4期赵丽娜等:沸石的疏水改性及其对有机物的吸附性能Copyright©博看网. All Rights Reserved.石结构中引入了长链的烷基基团㊂2.1.2 X R D天然沸石㊁碱改性沸石以及疏水性多孔沸石的X R D 图谱如图2所示㊂2θ为22.4ʎ㊁27.9ʎ㊁31.9ʎ㊁29.8ʎ处存在很强的衍射峰,表明天然沸石主要由斜发沸石组成;2θ为20.8ʎ㊁26.6ʎ的衍射峰是石英特征吸收,强度较强,说明天然沸石中含有较多的石英结构[8]㊂碱处理后,2θ为20.8ʎ㊁26.6ʎ的衍射峰依旧存在,说明碱处理对石英结构破坏较小[9];2θ为27.9ʎ处的斜发沸石衍射峰消失,说明碱处理可以有效地破坏斜发沸石结构[10]㊂经H D T M S 疏水改性后,沸石的相关衍射峰仍然存在,但衍射峰的强度有所降低,表明疏水改性未破坏碱改性沸石的结构[11]㊂相较于碱改性沸石,疏水性多孔沸石的衍射峰强度有所降低,这主要是由于H D T M S 修饰在天然沸石表面,使得沸石表面的晶体性质被屏蔽[12]㊂图2 天然沸石㊁碱处理沸石㊁疏水性多孔沸石的X R D 谱图F i g.2 X R D p a t t e r n s o f n a t u r a l z e o l i t e ,a l k a l i -t r e a t e d z e o l i t e a n dH P Z2.1.3 S E M 图通过图3可以看到,天然沸石表面呈不平整状态,表面致密且无明显多孔结构;而碱改性沸石的表面明显粗糙,且分布着大量的多孔结构㊂这是由于氢氧化钠溶液能部分破坏天然沸石中的硅氧㊁铝氧结构,使天然沸石出现多孔的结构[13]㊂在十六烷基三甲氧基硅烷对多孔沸石进行疏水改性后,和碱处理沸石相比较,孔径较小的多孔结构数量明显减少,这是由于在被十六烷基三甲氧基硅烷溶液浸渍后,碱改性沸石的部分孔穴和孔道被阻塞[14]㊂在疏水性多孔沸石的表面,存在很多粗糙多孔结构,有利于保证疏水性多孔沸石对有机物的吸附性能㊂(a)天然沸石表面形貌(b)碱处理沸石表面形貌(c )H P Z表面形貌(d )H P Z 表面形貌局部放大图3 天然沸石㊁碱处理沸石和H P Z 的S E M 图F i g .3 S E Mi m a ge s of z e o l i t e ,a l k a l i -t r e a t e d z e o l i t e a n dH P Z2.2 沸石疏水改性的反应条件对疏水性能的影响2.2.1 H D T M S 质量分数对H P Z 表面接触角的影响固定反应时间6h ㊁反应温度60ħ,研究H D T M S 质量分数对H P Z 表面接触角的影响㊂从表1可以看出,在H D T M S 质量分数为3%~6%时,疏水性多孔沸石在空气中水接触角随着H D T M S 质量分数的增加显著提升㊂这是由于H D T M S 质量分数增加,接枝在沸石表面的疏水基团的量也随之增加,H P Z 的空气中水接触角也随之增大[6]㊂当H D T M S 质量分数超过6%后,疏水性多孔沸石的水接触角基本维持在135ʎ左右㊂这主要是随着H D T M S 质量分数的升高,沸石表面的羟基与十六烷基三甲氧基硅烷分子的接枝率已达到饱和[14],H D T M S 质量分数的升高不能进一步增加多孔沸石表面的硅烷分子数量,疏水性多孔沸石的接触角不再继续增大㊂表1 H D T M S 质量分数与H P Z 接触角关系T a b .1 R e l a t i o n s h i p be t w e e nH D TM Sc o n c e n t r a t i o n2.2.2 反应时间对H P Z 表面接触角的影响固定H D T M S 溶液质量分数6%㊁反应温度072大 连 工 业 大 学 学 报第42卷Copyright ©博看网. All Rights Reserved.60ħ,研究反应时间对H P Z表面接触角的影响(表2)㊂随着反应时间的延长,H D T M S分子在沸石表面的分子数随着反应的进行不断增多,疏水性能不断增强,表面接触角不断增大;当反应时间为10h时,表面接触角达到150ʎ;继续延长反应时间,H D T M S分子可能从沸石表面脱附,造成疏水性能下降[15],表面接触角降低㊂因此,碱处理沸石疏水改性的最佳时间为10h㊂表2反应时间与H P Z接触角关系T a b.2 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n r e a c t i o n t i m e a n d t h e2.2.3反应温度对H P Z表面接触角的影响在H D T M S质量分数6%㊁反应时间10h的改性条件下,研究反应温度对H P Z表面接触角的影响(表3)㊂反应温度低于80ħ时,反应温度的升高有利于提高H D T M S的反应活性,使多孔沸石表面的硅烷化反应进行得更充分[16],有利于多孔沸石表面的疏水化改性㊂因此,随着温度的升高,疏水性多孔沸石的水接触角不断增大㊂当反应温度超过80ħ后,疏水性多孔沸石的水接触角随着反应温度的升高而减小㊂这是由于H D T M S 的沸点为162ħ,过高的温度使得沉积于多孔沸石表面的H D T M S从沸石表面挥发[17],不利于停留在多孔沸石表面进行疏水化改性㊂因此,疏水性多孔沸石的最佳改性温度为80ħ㊂表3反应温度与H P Z接触角的关系T a b.3 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n r e a c t i o n t e m p e r a t u r e a n d2.3H P Z对有机物的吸附性能2.3.1对不同有机物的吸附性能表4是疏水性多孔沸石对不同有机物的吸附性能㊂与天然沸石相比,H P Z对多种有机物的吸附性能均有一定程度的提高㊂天然沸石表面含有大量亲水性羟基基团,这些极性较大的基团形成的表面不利于极性较小的分子渗入其内部[18]㊂因此,天然沸石对有机物的吸附能力较低㊂在使用H D T M S对天然沸石进行疏水改性后,H P Z表面有大量的疏水烷基基团,根据相似相容原理,这些烷基基团的存在更有利于吸附弱极性或非极性的各种有机物㊂因此,H P Z对各种有机物的吸附容量都有了很大提高㊂另一方面,天然沸石经N a O H处理后,其多孔性结构得到了提升,即使在H D T M S疏水改性后,仍然具有比天然沸石更好的多孔性㊂这种多孔性的提高,也有利于提高对有机物的吸附能力[9,19]㊂因此,H P Z对各种有机物的吸附能力有了很大提高㊂表4沸石与H P Z对不同有机物的吸附性能T a b.4 A d s o r p t i o n p e r f o r m a n c e o f z e o l i t e a n dH P Zt ov a r i o u s o r g a n i c s o l v e n t s吸附剂w/(g㊃g-1)豆油煤油柴油环己烷四氯化碳甲苯沸石0.310.290.220.120.590.08H P Z0.511.250.700.561.181.012.3.2天然沸石与H P Z吸附有机物状态对比将环己烷用苏丹红染色后,滴入水溶液中,分别加入同等量的天然沸石和H P Z,观察其对环己烷的吸附效果,结果如图4所示㊂在环己烷中加入少量沸石,未观察到天然沸石对环己烷的明显吸附;继续增大天然沸石的用量,也未观察到天然沸石对环己烷的吸附效果㊂在环己烷中加入同等量的H P Z,明显观察到H P Z对环己烷的吸附作用㊂在对天然沸石进行碱处理后,增大了天然沸石的多孔性结构,有利于提高天然沸石的吸附容量;H D T-M S对碱处理沸石进行疏水化改性后,表面疏水性能提高了油水选择性㊂因此,H P Z对于环己烷的吸附性能比天然沸石有了显著的提高[14,20]㊂(a)天然沸石(b)H P Z图4天然沸石和H P Z吸附环己烷的效果图F i g.4 A d s o r p t i o n i m a g e s o f z e o l i t e a n dH P Z t oc y c l o h e x a n e172第4期赵丽娜等:沸石的疏水改性及其对有机物的吸附性能Copyright©博看网. All Rights Reserved.2.3.3 H P Z循环使用性能吸附材料的再生与循环使用具有重要的实际应用价值㊂通过研究H P Z循环使用6次过程中与吸附容量之间的关系发现,经过6次循环再生使用后,HM Z对于煤油的吸附性能略有降低,但在循环利用6次后,其吸附容量仍为1.14g/g,约为初次吸附量90%,说明疏水性多孔沸石具有很好的循环使用性能和吸附稳定性㊂3结论使用价格低廉㊁来源丰富的沸石原料,通过碱处理和疏水改性制备了疏水性多孔沸石,并对结构进行了表征㊂在H D T M S质量分数6%㊁反应温度80ħ㊁反应10h时,H P Z的疏水性能最佳,其表面水接触角为156ʎ㊂研究了H P Z对大豆油㊁煤油㊁甲苯㊁环己烷㊁四氯化碳㊁柴油等多种有机物的吸附能力㊂与原沸石相比,H P Z对各种有机物的吸附能力都有了较大提高,对煤油吸附能力为1.25g/g,循环使用6次后的吸附容量为1.14g/g,具有很好的再生性能和循环使用性能㊂参考文献:[1]B E L V I S OC.Z e o l i t e f o r p o t e n t i a l t o x i cm e t a l u p t a k ef r o mc o n t a m i n a t e d s o i l:a b r i e f r e v i e w[J].P r o c e s s e s, 2020,8(7):820.[2]W E C K HU Y S E NB M,Y UJH.R e c e n t a d v a n c e s i n z e o l i t e c h e m i s t r y a n dc a t a l y s i s[J].C h e m i c a lS o c i e t y R e v i e w s,2015,44(20):7022-7024.[3]J I A N G N,S HA N G R,H E I J MA N S G J,e ta l.H i g h-s i l i c az e o l i t e sf o ra d s o r p t i o no fo r g a n i c m i c r o-p o l l u t a n t s i n w a t e rt r e a t m e n t:ar e v i e w[J].W a t e r R e s e a r c h,2018,144:145-161.[4]H EZ Y,Z HA N G X W,B A T C H E L O R W.C e l l u-l o s en a n o f i b r e a e r o g e l f i l t e rw i t ht u n e a b l e p o r e s t r u c-t u r e f o ro i l/w a t e rs e p a r a t i o na n dr e c o v e r y[J].R S CA d v a n c e s,2016,6(26):21435-21438.[5]王亮,肖长春,刘金环,等.碱酸改性处理方案对介孔β沸石孔分布和织构性质的影响[J].石油化工,2015, 44(7):839-845.[6]杨雪,苏静,王鸿博.基于H D TM S的一步法构筑棉织物超疏水表面[J].材料导报,2020,34(增刊1):542-547.[7]L I UPS,N I ULY,T A OX H,e t a l.P r e p a r a t i o n o f s u p e r h y d r o p h o b i c-o l e o p h i l i c q u a r t zs a n df i l t e ra n d i t sa p p l i c a t i o n i no i l-w a t e rs e p a r a t i o n[J].A p p l i e dS u r-f a c eS c i e n c e,2018,447:656-663.[8]未碧贵.石英砂滤料表面改性及其过滤除油性能研究[D].兰州:兰州交通大学,2015.[9]李知蔓.碱改性对沸石交换性能的影响[J].应用能源技术,2019(4):12-14.[10]WA N GC,L E N GSZ,G U O H D,e t a l.A c i da n da l k a l i t r e a t m e n t s f o r r e g u l a t i o no f h y d r o p h i l i c i t y/h y-d r o p h ob ic i t y o fn a t u r a l z e o l i t e[J].A p p l i e dS u r f a c e S c i e n c e,2019,478:319-326.[11]WA N GX,D I N G H,WA N GC H,e t a l.S e l f-h e a l-i n g s u p e r h y d r o p h o b i c A-S i O2/N-T i O2@H D TM S c o a t i n g w i t h s e l f-c l e a n i n gp r o p e r t y[J].A p p l i e dS u r-f a c eS c i e n c e,2021,567:150808.[12]Z HA N G Z Y,L I U H,Q I A O W C.R e d u c e d g r a-p h e n e-b a s e ds u p e r h y d r o p h o b i cs p o n g e s m o d i f i e db y h e x a d e c y l t r i m e t h o x y s i l a n ef o r o i l a d s o r p t i o n[J].C o l l o i d s a n dS u r f a c e sA:P h y s i c o c h e m i c a l a n dE n g i-n e e r i n g A s p e c t s,2020,589:124433. [13]F E N G A H,Y U Y,M IL,e t a l.S t r u c t u r a l,t e x-t u r a l a n dt o l u e n ea d s o r p t i o n p r o p e r t i e so fN H4H F2 a n da l k a l i m o d i f i e d U S Y z e o l i t e[J].M i c r o p o r o u sa n d M e s o p o r o u sM a t e r i a l s,2019,290:109646.[14]孙晓杰,伍贝贝,秦永丽,等.十六烷基三甲氧基硅烷改性生物炭的疏水性能优化试验[J].桂林理工大学学报,2020,40(4):798-802.[15]李维斌,张程,刘军.超疏水棉织物制备及其在油水过滤分离中应用[J].纺织学报,2021,42(8):109-114.[16]张维,邢红立,皇甫志杰.基于层层自组装技术构筑棉织物超疏水表面[J].针织工业,2019(10):23-27.[17]T A S HA R R O F I S,R O U Z I T A L A B Z,MA K L A-V A N Y D M,e ta l.A d s o r p t i o no fc a d m i u m u s i n gm o d i f i e d z e o l i t e-s u p p o r t e dn a n o s c a l e z e r o-v a l e n t i r o n c o m p o s i t e s a s a r e a c t i v em a t e r i a l f o rP R B s[J].S c i-e n c e of t h eT o t a l E n v i r o n m e n t,2020,736:139570.[18]S H I R Z A D I H,N E Z AM Z A D E H-E J H I E H A.A ne f f i c i e n tm o d i f i e d z e o l i t e f o r s i m u l t a n e o u s r e m o v a l o fP b(I I)a n dH g(I I)f r o ma q u e o u s s o l u t i o n[J].J o u r-n a l o fM o l e c u l a rL i q u i d s,2017,230:221-229.[19]A T E SA.E f f e c to fa l k a l i-t r e a t m e n to nt h ec h a r a c-t e r i s t i c so fn a t u r a lz e o l i t e s w i t hd i f f e r e n tc o m p o s i-t i o n s[J].J o u r n a lo fC o l l o i da n dI n t e r f a c eS c i e n c e, 2018,523:266-281.[20]高慧敏,袁琴,陈玉婷,等.甲基三氯硅烷改性密胺海绵吸油材料研究[J].武汉工程大学学报,2016,38(1):35-39.(责任编辑:彭彩红)272大连工业大学学报第42卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
改性沸石对生活污水处理的应用研究摘要：沸石作为一种良好的吸附剂广泛用于工业污水和生活污水处理中。
利用NaCl溶液对沸石进行改性，研究改性沸石对生活污水中氨氮的去除以及溶解氧的影响；结果表明，改性后的沸石去除氨氮效果良好，并使污水中溶解氧的含量明显提高。
关键词：沸石改性污水处理氨氮溶解氧沸石作为一种常用的吸附剂在污水处理中具有良好的应用前景[1]。
但天然沸石结构的孔道中常常含有钙、镁等金属离子以及水和有机物分子，这些杂质离子和分子对沸石的吸附性能产生了不利的影响。
本文通过以NaCl作为改性试剂对沸石进行活化，研究NaCl改性沸石对氨氮的吸附效果和对污水中溶解氧的影响。
1、实验材料与方法1.1 实验仪器及材料电子分析天平（FA-2004）、氨氮检测仪（AD-1）、溶解氧测定仪（LDO）、烘箱、烧杯、玻璃棒、天然沸石、无水NaCl（AR）。
1.2实验过程1.2.1沸石的NaCl改性实验1.2.2 改性沸石处理含氨水样实验实验选用的废水来自重庆交通科研设计院内排放的生活污水，将沸石以等量的50g分别投入500ml等量的氨氮废水水样中浸泡2h，搅拌使其充分接触；取过滤后的实验水样测定氨氮的浓度。
测定氨氮的方法为利用氨氮测定仪进行测定，水样放入测定试剂反应后即可从测定仪上读出氨氮的数值。
1.2.3 改性沸石对溶解氧的影响取改性后吸附氨氮效果最佳的改性沸石等量的100g若干份，分别置于200ml 等量的实际生活污水中侵泡并加以搅拌，2h后利用溶解氧测定仪分别测定原水和处理后污水中溶解氧的含量。
2、实验结果及分析NaCl改性沸石处理水中氨氮的实验结果如下：实验结果表明，经氯化钠改性沸石处理后的污水中溶解氧的含量均有了明显的提高，增加量最大为原溶解氧含量的3.69倍。
溶解氧是研究水的自净能力的一种依据，污水中的微生物在降解有机物的同时，会大量消耗水中的溶解氧[6]。
而由于沸石结构具有多的孔穴和孔道和大的比表面积，所以沸石对有机物具有吸附作用[7-9]。
天然沸石的加工技术简析天然沸石加工的目的是提高沸石的纯度、孔体积、比表面积、吸附性能和离子交换本领、热稳定性、白度等以充足应用领域的需要。
目前采纳的加工技术重要有粉碎分级、选矿、焙烧、改型和化学处理等。
天然沸石矿的选矿提纯比较困难，重要原因是（一）沸石矿物结晶粒度细小，一般为0.001～0.05㎜；（二）沸石与其伴生矿物（蒙脱石、绢云母、石英、玉髓、蛋白石、长石、绿泥石等）在嵌布粒度及物理化学性质上极为接近。
因此，尽管已经进行了大量的选矿讨论，但真正在工业上实施选矿工艺的加工企业很少。
一般是通过手选后直接进行碎裂、筛分和磨矿分级后直接出售。
但这种简单加工后的产品很难取代人工合成沸石分子筛用于石油化工、原子能工业等需要高纯度和特定的孔径、孔体积、可交换离子种类等的领域。
因此，要提高天然沸石的应用价值和经济价值，选矿提纯和进一步的深加工是非常必要的。
在天然沸石的选矿提纯方面，国内外已进行了大量的讨论，使用的方法包括浮选、重选、磁选、选择性絮凝等。
对于原矿重要由钙型丝光沸石（50～55%）、钙型斜发沸石（20～25%）、石英类（10～15%）、钙型蒙脱石（3～7%）和长石（2～4%）构成、嵌布粒度为0.005～0.03㎜的矿石，采纳预先分级脱除（－9m）矿泥摇床除去石英、长石及其他脉石矿物细磨（－38m）分级脱除（－9m）矿泥浮选（回收丝光沸石）的工艺流程，可得到丝光沸石含量达80%左右的精选沸石。
焙烧方法重要用来提高沸石的离子交换容量和吸附本领。
工艺过程是首先对沸石原矿（以丝光沸石为主的矿石）进行干燥、选矿和粉碎，然后给入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度不超过500℃，之后用水急骤冷却，最后进行干燥。
天然沸石脱水后能大量吸附气体，因而可用作气体载体。
但由于沸石内部结构的特点，不是全部的天然沸石都能作为载气体。
改型技术就是通过化学处理使不能载气或载气性能较差的沸石变成氢型、铵型和混合型，以提高其载气量。
改型方法是先将沸石原材料进行焙烧，冷却后加入盐酸（氢型）、氯化铵（铵型）或盐酸与氯化铵的混合溶液进行煮沸或加热浸泡，然后进行洗涤，洗至中性后再进行过滤和干燥。
沸石去除氨氮试验方案一、沸石改性预处理首先对沸石进行清洗，用清水对沸石进行10次淘洗，待沉淀后，倒去上部浑水，洗去沸石中混有的杂质，然后用纯水对沸石进行二次清洗，再将清洗后的沸石在烘箱105℃下干燥5小时，期间要将沸石拿出搅拌数次，防止结块。
二、改性沸石的制备1. 无机酸改性沸石的酸改性试验，选用盐酸作为改性剂，改性对象为经过与处理的沸石。
通过此改性试验得到H型沸石。
配置一定量的盐酸（1mol/L）,称取一定量的经过预处理的沸石。
将沸石在盐酸中浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得HCl改性沸石即H型沸石。
2. 无机碱改性为了得到P型沸石，对经过预处理的沸石进行碱改性试验，选用改性剂是氢氧化钠。
称取一定量的经过预处理的沸石，放入配置好的1 mol/L 的NaOH溶液中浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得碱改性沸石即P型沸石。
3. 无机盐改性沸石的无机盐改性试验，选用的改性剂是氯化钠，改性对象是经过预处理的沸石。
称取一定量的经过预处理的沸石和HCl改性沸石，分别加入1 mol/L的NaCl溶液，浸泡24小时，倒出上清液，用去离子水将沸石清洗至中性，然后将沸石放入烘箱在105℃下烘干，制得氯化钠改性沸石即Na型沸石。
三、改性沸石去除氨氮的效果研究1. 定性分析试验设计用NH4Cl和纯水配置浓度为10mg/L的氨氮水样。
分别称取三种改性沸石10g，投入1L配置好的10mg/L的NH4Cl溶液中进行烧杯试验，设计搅拌速度为200r/min，搅拌时间为30分钟，分析氨氮的去除率，对比三种改性沸石对氨氮的去除效果。
若改性沸石对氨氮有较好的去除效果，则往下继续开展下述试验步骤。
2. 改性沸石去除氨氮的影响因素2.1 三种改性沸石投加量对去除率的影响针对三种不同的改性沸石分选用不同投加量，进行烧杯试验，观察、对比其在不同投加量下去除氨氮的效果，确定三种改性沸石在NH4+浓度为10mg/L时的最佳投加量，并尝试采用模拟水绘制Langmuir等温线或者Freundlich等温线。
天然沸石和改性沸石在废水处理中的应用研究左思敏;荆肇乾;陶梦妮;陶正凯;王印【摘要】综述了天然沸石和改性沸石在废水处理中的脱氮、除磷、除氟、除有机污染物和重金属污染物等的应用研究;探讨了沸石的高温改性、酸改性、碱改性、盐改性和复合改性等的改性沸石方法;并对能够使沸石再生的物理法、化学法、电化学法和生物法进行了比较.同时,对天然沸石和改性沸石在废水处理中的进一步发展提出了一定的看法和思考.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)005【总页数】5页(P1136-1139,1145)【关键词】天然沸石;改性沸石;废水处理;沸石再生【作者】左思敏;荆肇乾;陶梦妮;陶正凯;王印【作者单位】南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037;南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】TQ649.4+5沸石的种类多种多样，且结构复杂，是一种含有水和碱(或碱土金属)的铝硅酸盐矿物，具有多孔道的架状结构。
它天然无污染，有广泛的资源，大量的储备，价格便宜且易于获得，并且可以通过再生来重复使用。
其中可以分为两大类：天然沸石和合成沸石。
1756年，天然沸石被首次发现[1-3]。
沸石的独特性使其具有多种特点，例如可以吸附、离子交换、分离、耐酸碱、耐辐射、干燥和催化等。
因此它可广泛用于环境保护、化学工业、农业、畜牧业、轻工业、石油加工、建材工业和高科技尖端技术等领域中[4-6]。
天然沸石在环境污染治理方面具有很大的潜力，特别地，在废水处理领域具有广阔的前景。
作为一种在废水处理过程中的常用水处理剂，广泛应用于废水处理中的脱氮、除磷、除氟、除有机污染物和除重金属污染物等[7-8]。
1 天然沸石在废水处理中的应用1.1 脱氮含氮废水的处理对于防止水体富营养化尤为重要。
天然沸石焙烧的研究
于漧
【期刊名称】《中国非金属矿工业导刊》
【年(卷),期】2006(000)003
【摘要】本文综述了焙烧法对天然沸石活化改性的效果,认为是最经济、最有效的方法,它兼有提纯、改性两种功能,提出了用焙烧法对天然沸石改性必须遵循的原则,总结出单烧、先改后烧、先烧后改、烧改烧4种焙烧方法,并以实例说明各种焙烧方法的效果.
【总页数】3页(P44-45,49)
【作者】于漧
【作者单位】昆明硅藻土应用研究所,云南,昆明,650041
【正文语种】中文
【中图分类】P578.98;TD985
【相关文献】
1.焙烧温度对天然沸石物化性能的影响 [J], 董颖博;张圆;林海;李昊
2.天然沸石和改性沸石在废水处理中的应用研究 [J], 左思敏;荆肇乾;陶梦妮;陶正凯;王印
3.天然沸石农业利用研究Ⅱ天然沸石对提高化肥利用率的影响 [J], 周宝库
4.天然沸石改良苏打盐碱土吸附机理的探讨——Ⅰ.天然沸石对苏打盐碱土中主要盐分吸附规律的研究 [J], 仲秀珍;吴江
5.天然沸石作为离子交换肥料的研究——Ⅰ斜发沸石和丝光沸石的离子交换特性[J], 王光火;莫慧明;朱祖祥
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
