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天然沸石改性处理后的作用

发布时间:2018-04-19     浏览次数:1009

由于天然沸石表面的硅氧结构具有极强的亲水性,且结构外部的阳离子易水解,导致天然沸石吸附有机物的性能变差,另外由于硅铝结构本身带负电荷,故天然沸石难以去除水中的阴离子污染物,目前主要是通过改性的方式提高沸石对有机物和阴离子的吸附能力,扩大其应用领域。

一般沸石改性要达到两个目的:

1.是去除沸石表面和微孔道内的有机或无机杂质,提高单位重量沸石的交换能力,并加快交换速率,

2.是对沸石内部的阳离子进行重整,改善子交换性质。

 

沸石改性技术有两种类型:

1.是对沸石骨架元素的改性。对骨架元素的改性包括酸碱处理改性等

2.是对非骨架元素的改性。对非骨架元素的改性包括离子交换改性,沸石内配位化学、表面活性剂改性等。


    天然沸石的工业加工方法

天然沸石工业加工方法包括:把天然沸石原矿粉碎成一定的粒度,然后置于硫酸、盐酸或者其它溶液中浸渍一段时间,再把中和后的矿样在水中煮沸,待一定时段后,将处理后的矿样干燥、焙烧。经过处理的天然沸石,能提高它的吸附交换性能。具体处理过程如下:
(1)粉碎:将原矿粉碎至5~80目范围。
(2)酸处理:用浓度4%~10%的盐酸或硫酸浸泡,浸渍处理时间以10~20小时为宜。?
(3)再粉碎:将焙烧后的沸石再粉碎至30~50目,即得到吸附交换性能优越的活性沸石。

经过改性(焙烧、酸碱盐浸取等)的沸石可能发生如下变化:首先是对能容纳被交换和吸附物质的孔径改变了;
其次是改变了沸石的电负性和极性。这两种变化可能同时发生,也可能只发生一种,但只要变化,就会发生其交换与吸附性能的改变。
通常天然的沸石不具有对中性有机物的吸附,但通过表面活性剂的改性,可以使其具有吸附中性有机物的特性。

天然沸石的改性处理方法
酸处理改性
天然沸石酸处理改性是将沸石粉置于酸溶液中浸渍处理成改性沸石。采用酸处理改性的目的主要有:

(1)半径小的H+置换半径大的Ca2+、Mg2+?等阳离子,拓宽孔道的有效空间;

(2)清除沸石孔径以及通道中的Si02、Fe2O3和有机物质等杂质,疏通孔径和通道;

(3)增加吸附活性中心;

(4)使其骨架脱铝。

用稀硫酸处理后天然沸石,明显提高改性处理后沸石样品的除磷性能,特别是经氯化铝和氯化镁改性处理后,其除磷性有很大提高。

用盐酸处理和高温活化处理等方法,并用H+取代Na+,改变天然沸石的孔结构,大幅度提高了天然沸石对造纸废水中COD和色度的吸附能力。针对骨架脱铝可使用的酸有HC1、H2S04、HCOOH、HNO3、H3COOH等。

根据沸石的耐酸碱性差异,采用不同强度的酸对骨架进行脱铝,抽走骨架中的铝后,沸石结构仍保持完好。同时孔道中某些非晶态物质也被溶解,减少了孔道阻力,半径小的H+置换半径大的阳离子,从而提高了吸附容量。通过酸处理,使沸石分子筛表现出疏水性和无极性,从而可以提高沸石对Pb2+的吸附能力。酸处理改性能疏通沸石内部通道,拓宽孔道的有效空间;骨架脱铝使孔径增大,增大了吸附容量并且提高了沸石的吸附能力。这就让天然沸石的应用更为广泛。

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