[发明专利]一种表面活性剂改性沸石及其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种沸石及其制备方法，具体涉及一种可用于被铬酸盐污染的原水和地下水处理的改性沸石的制备及用作水处理材料的方法。属于环保技术领域。

背景技术

近几年来，原水和地下水的污染已经成为世界性的环境问题之一。随着各国工业的发展，重金属对人类健康和生态环境的危害越来越严重，其中以重金属铬的危害最为突出。铬污染主要来源于电镀、冶金、化工、火柴、制药、照相、制革等工业生产，含铬化合物的大量使用使许多城市地表水及浅层地下水受到了严重的污染。自然界中的铬主要以三价Cr³⁺和六价Cr(VI)的铬酸根阴离子两种形态存在，其中水溶性的Cr(VI)是强致癌物，其毒性和活动性更大，且不易通过吸附反应从水体中去除。目前处理含铬废水主要采用沉淀法、反渗透法、电解法、生物法等。这些方法虽然对铬污染的治理有一定效果，但往往在不同程度上存在着投资大、运行费用高、产生污泥量大、易造成二次污染等问题。相比而言，吸附法不仅可避免二次污染，而且在一定程度上降低了成本。

沸石是一种天然硅铝酸盐矿物，主要成分是呈架状结构和多孔性的含水铝硅酸盐晶体，骨架由硅氧(SiO₄)四面体和铝氧(AlO₄)四面体通过处于顶点的氧原子互相联结而成的一维链状结构、二维片状结构和三维立体结构。沸石的特定结构除了使其具有很大的表面积外，还使其表面带有负电荷，具有良好的阳离子交换能力和吸附能力，是常用的阳离子吸附剂。目前，相关的专利主要集中于沸石对重金属阳离子的吸附或十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性沸石对非离子型有机化合物的吸附方面，但对十六烷基溴化吡啶(HDPB)改性沸石吸附六价铬的专利未见报道。同时，以前的发明也存在不足之处：在确定影响吸附效果的因素(如pH值、污染物初始浓度、改性沸石与受污染水作用时间、改性沸石用量等)、最佳吸附条件以及再生方法等方面研究甚少。

针对以上背景，本发明提出了一种表面活性剂十六烷基溴化吡啶(HDPB)改性沸石的制备方法，并将其用于吸附受污染的原水和地下水中的Cr(VI)，确定了表面活性剂HDPB改性沸石吸附铬后的再生方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可用于受铬酸盐污染的原水和地下水修复的表面活性剂十六烷基溴化吡啶(HDPB)改性沸石的制备方法，使该表面活性剂改性沸石能够强化对已遭受六价铬污染的原水和地下水的修复功能，可确保原水和地下水的水质，保护水资源和环境，且该表面活性剂改性沸石能够再生和重复使用，操作简便，运行成本低廉。

本发明的目的是通过以下工艺技术实现的：

(1)本发明提供一种表面活性剂十六烷基溴化吡啶HDPB改性沸石的制备方法，其由下列方法制得：首先用盐酸和柠檬酸的混合溶液以及氯化铵溶液对天然沸石进行处理，然后在高温下煅烧活化，制得活化沸石；再用表面活性剂HDPB对活化沸石进行改性，制得表面活性剂HDPB改性沸石。

上述的活化沸石的制备步骤如下：

将粒径为0.05-0.15mm的天然沸石置于反应器中，用去离子水洗涤后加入0.5-1.5mol/L盐酸溶液和0.5-1.5mol/L柠檬酸的混合溶液以体积比例1∶8-10g/ml混合，煮沸4-8h后倒出上清液；用去离子水洗涤后再加入与沸石质量体积比为1∶3-5g/ml的1.0-3.0mol/L的氯化铵溶液继续煮沸4-8h；弃去上清液后用去离水洗涤，用0.05-0.15mol/L的AgNO₃检测至无氯离子，在60℃下干燥；然后置于400-600℃的马沸炉中煅烧6-10h，取出后冷却备用。

详细制备方法如下：

将原料沸石进行筛选，并称取适量粒径为0.10mm的天然沸石置于反应器中，用去离子水洗涤后加入1.0mol/L盐酸溶液和1.0mol/L柠檬酸的混合溶液以体积比例1∶9混合，煮沸6h后倒出上清液；用去离子水洗涤后再加入与沸石质量体积比例为1∶4g/ml的2.0mol/L的氯化铵溶液继续煮沸6h；弃去上清液后用去离水洗涤，用0.1mol/L的AgNO₃检测至无氯离子，在60℃下干燥；然后置于500℃的马沸炉中煅烧8h，取出后冷却备用。

上述的表面活性剂HDPB改性沸石的制备步骤如下：