[发明专利]一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及苯基功能化疏水性沸石的合成，具体涉及一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用。

【背景技术】

吸附法因易于操作且成本低廉等优点被认为是最好的污水处理技术之一。寻求价廉高效的吸附剂是研究者广泛关注的热点课题。天然沸石等多孔矿物丰富的孔道结构、高的比表面积及良好的污染物去除性能受到了日益广泛地关注。

近来的研究发现，通过对天然沸石进行功能化改性，可有效实现其对特定污染物的高效吸附。如张新艳等采用3-巯基丙基三甲氧基硅烷在天然斜发沸石表面进行自组装巯基改性，制得巯基功能化沸石，表明巯基功能化沸石对Hg²⁺的吸附容量为87.72mg·g^-1，比天然沸石对Hg²⁺的吸附容量(8.06mg·g^-1)提高了近10倍。殷好勇等先后将沸石进行酸化，再用巯基硅烷偶联剂对酸化沸石进行巯基化接枝，之后用氧化剂将巯基氧化为磺酸基获得了磺酸化沸石，该沸石可用于稀土离子的吸附及回收。但是目前现有的改性沸石对芳香类有机污染物的处理效果还不理想，因此急需一种对芳香类有机污染物进行去除的改性沸石。

【发明内容】

为解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种苯基功能化疏水性沸石及其制备方法和应用，通过该方法制备的沸石含有苯基功能基团，从而使得改性后的沸石具有较高的疏水性，同时可用于芳香类有机污染物的去除。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种苯基功能化疏水性沸石的制备方法，包括如下步骤：

将天然斜发沸石加入苯基硅烷偶联剂溶液中反应完全，再依次经抽滤、冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石。

所述的天然斜发沸石与苯基硅烷偶联剂的质量比为5：0.25-4。

所述的苯基硅烷偶联剂的浓度为2.5-40g/L。

所述的苯基硅烷偶联剂溶质的溶剂为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷，溶剂为环己烷。

所述天然斜发沸石与苯基硅烷偶联剂溶液的反应温度为25-70℃。

所述天然斜发沸石与苯基硅烷偶联剂溶液反应时间为6-24h。

一种苯基功能化疏水性沸石，该苯基功能化疏水性沸石通过上述方法制得，其表面含有苯基功能基团。

所述疏水性沸石在相对湿度为60％条件下对水蒸气的吸附量为28.9-39.4mg/g。

一种苯基功能化疏水性沸石的应用，所述的苯基功能化疏水性沸石用于芳香类有机污染物的去除。

所述芳香类有机污染物为萘和/或蒽。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明的制备苯基功能化疏水性沸石的制备方法通过将廉价的天然斜发沸石加入苯基硅烷偶联剂溶液中反应，使偶联剂水解基团与沸石表面羟基发生化学键合，进而使得沸石表面含有苯基功能基团，改性沸石表面的苯基功能基团可通过π-π键与水体中的芳香类有机物发生作用，从而实现了沸石对芳香类有机污染物的高效去除。

本发明的苯基功能化疏水性沸石在湿度为60％条件下，对水蒸气的吸附量为28.9-39.4mg/g，显著低于未改性沸石的81.1mg/g。

在苯基功能化疏水性沸石用量为10g/L、萘溶液浓度为10mg/L、吸附时间1h条件下，对萘的去除率达到40.2-58.3％，高于未改性沸石的30.4％；苯基功能化疏水性沸石对萘吸附达到平衡仅需8-15min，而未改性沸石需要50-70min。

在苯基功能化疏水性沸石用量为10g/L、蒽溶液浓度为10mg/L、吸附时间1h条件下，对蒽的去除率达到45.7-69.1％，高于未改性沸石的23.6％；苯基功能化疏水性沸石对蒽的吸附达到平衡仅需8-15min，而未改性沸石需要50-70min。

【附图说明】

图1为天然斜发沸石的TG/DTG曲线图；

图2为本发明的苯基功能化疏水性沸石的TG/DTG曲线图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

本发明在对天然斜发沸石进行改性时，先将5g天然斜发沸石加入100mL以环己烷为溶剂的苯基硅烷偶联剂溶液中，在温度为25-70℃条件下反应6-24h，直至反应完全，再经抽滤、无水乙醇冲洗、干燥制得苯基功能化疏水性沸石；

其中，苯基硅烷偶联剂为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷，浓度为2.5-40g/L。