[发明专利]颗粒型13X分子筛/凹凸棒土负载纳米铁-镍材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米铁-镍材料技术领域。尤其涉及一种颗粒型13X分子筛/凹凸棒土负载纳米铁-镍材料及其制备方法。

背景技术

氯代有机物是一类常见的难降解、具有毒害作用的有机污染物，如果污水中氯代有机物未达标而排放到水体中，会严重威胁水生态安全和人类的生活与健康；重金属废水具有富集性，很难在环境中自然降解，而且也能通过食物链影响到人类自身的健康。

零价纳米铁由于具有还原降解氯代有机物的作用，因而被广泛应用于氯代有机物的处理，但是零价纳米铁颗粒容易发生团聚，导致去除效果降低。重金属废水的处理方法主要有膜过滤法、离子交换法等。膜过滤法分为扩散渗析、电渗析、反渗透和超滤等方法，这些方法的成本过高，而且容易造成膜堵塞；离子交换法运行费用高和材料成本高，而且树脂容易老化。由于这些传统方法存在一些自身的缺点，因此寻找高活性材料去除氯代有机物和重金属废水已受到高度关注。

膨润土作为一种天然矿物材料，具有资源丰富，价格低廉和比表面积大等优点，被广泛用于污染物的处理。零价纳米铁负载于膨润土表面，处理含铬废水虽取得了一定效果（史丽娜，林玉满，陈祖亮．膨润土负载纳米铁去除水溶液中Cr(Ⅵ)[J]．环境工程，2010，s1(28)，109），但这种方法制备的材料为粉末状，沉降性差，在处理污染物时，容易随水流迁移，再次污染水体。纳米铁负载于粉末状膨润土表面，不易分散，容易发生团聚，降低了还原性能。

活性炭具有比较大的比表面积，是一种良好的吸附剂，在其表面负载零价纳米铁，能增强其吸附和还原性能（王建龙，程荣．活性炭负载纳米铁材料的制备方法及应用：中国，101708457[P]．2012-02-08）。由于活性炭价格昂贵，使得制备的材料生产成本较高；活性炭的强度不够，容易变成粉末，降低了其沉降性能；活性炭的选择性差，在处理污染物时，针对性强。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种生产成本低、分散性好、吸附性能优异和还原性能良好的颗粒型13X分子筛/凹凸棒土负载纳米铁-镍材料及其制备方法，该材料适用于氯代有机物和重金属废水的处理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

步骤一、按13X分子筛粉末︰凹凸棒土粉末的质量比为1︰(0.25~9)，将13X分子筛和凹凸棒土粉末混合均匀，制得13X分子筛/凹凸棒土粉末；再按13X分子筛/凹凸棒土粉末︰蒸馏水的质量比为1︰(1.4~2)，向13X分子筛/凹凸棒土粉末中加入蒸馏水，搅拌均匀，制得13X分子筛/凹凸棒土泥浆；然后将13X分子筛/凹凸棒土泥浆在温度为90~110℃的条件下烘6~12h，制得13X分子筛/凹凸棒土泥块。

步骤二、将步骤一制得的13X分子筛/凹凸棒土泥块破碎，碾磨至粒径为0.45~0.9mm的颗粒；再将所述颗粒置于马弗炉中，在温度为400~750℃的条件下煅烧1~3h，制得颗粒型13X分子筛/凹凸棒土。

步骤三、配制Fe浓度为1~6mol/L的铁盐溶液，然后按摩尔比n(Fe)︰n(Ni)=1︰(0.2~9)，向铁盐溶液中加入镍盐，制得铁镍盐混合液；再按每L铁镍盐混合液中投加的颗粒型13X分子筛/凹凸棒土量为0.5~0.56Kg，将颗粒型13X分子筛/凹凸棒土加入铁镍盐混合液中，静置1~2h；然后将静置后的材料放入功率为300~5000W的微波炉中，微波0.5~120min，自然冷却，制得微波颗粒型13X分子筛/凹凸棒土。

步骤四、按每L还原剂投加的微波颗粒型13X分子筛/凹凸棒土量为0.1~5Kg，将微波颗粒型13X分子筛/凹凸棒土加入装有甲醇溶液的反应器中，再向反应器中加入还原剂溶液，反应1~2h；取出反应后的产物，然后用甲醇溶液冲洗2~3次，将所得固体颗粒材料置于真空干燥器中干燥6~12h，制得颗粒型13X分子筛/凹凸棒土负载纳米铁-镍材料。

所述还原剂溶液的浓度为1~4mol/L，所述还原剂为硼氢化钠、硼氢化钾中的一种以上。

所述的铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种以上、或为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的一种以上。

所述镍盐为氯化镍、硫酸镍中的一种以上。

所述甲醇溶液是由水与甲醇配制而成，其中甲醇的体积含量为10~50%。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

(1)本发明以颗粒型13X分子筛/凹凸棒土作为载体，使制备的颗粒型13X分子筛/凹凸棒土负载纳米铁-镍材料具有优异的吸附性能、较高的强度、良好的选择性和可沉降性。