专利名称：一种改性沸石吸附剂的制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明属于饮用水源地水的净化和有机污染物治理技术领域，具体涉及一种改性沸石 吸附剂的制备方法及应用。
背景技术：
以腐殖酸为代表的溶解性有机物可与饮用水消毒剂氯气等发生一系列反应，形成三 氯甲烷、卤代酸等各种潜在致癌物质，所以，源水中的有机物含量己经成为饮用水污染控 制的重要对象，如何经济高效地去除水体中腐殖酸等有机污染物已经成为饮用水源有机污 染物治理的研究热点。传统去除水体中腐殖酸的方法主要有膜滤法、絮凝法、氧化法、生 物法等，然而在实际应用过程中都存在着一些问题;而吸附法依靠吸附剂上密集的孔结构、 巨大的比表面积，或通过表面各种活性基团与吸附质形成各种化学键，可以有选择性地富 集有机物，因此吸附法去除水中难降解有机物引起了广泛关注。天然沸石是一种具有良好 阳离子交换能力和吸附能力的硅铝酸盐矿物，常用作阳离子吸附剂，价格低廉，但天然沸 石对阴离子和有机物吸附能力较差。根据有关研究结果表明，用阳离子表面活性剂对沸石 进行改性可以极大改善沸石对阴离子和有机物吸附能力。但至今尚没有采用卤化垸基吡啶 改性沸石吸附去除水中腐殖酸等有机物的研究报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单，成本低廉，所得产品的吸附性能良好的改性沸石 吸附剂的制备方法及应用。
本发明提出的改性沸石吸附剂的制备方法，具体步骤如下
(1) 材料的准备
取天然沸石，用蒸馏水或去离子水清洗、烘干；取冷却后的沸石，进行破碎、研磨、 过筛处理，制得粒径为20目 200目的沸石，备用；
称取改性剂，用水配制浓度为5mmol七—i 100mmol'L"改性剂储备液，备用；
(2) 天然沸石的改性
称取l~20g步骤(l)所得沸石于锥形瓶中，按固液比为1~20的比例移取改性剂储备 液，将其放入盛有沸石的锥形瓶中与沸石混合，在15 60。C温度下振荡5h 96h，然后静 置24h 94h，即得天然沸石改性体系溶液；
(3) 确定改性剂的吸附量取步骤(2)所得静置后的天然沸石改性体系溶液离心分离，离心速率为500rpm^4000 rpm，离心时间为5min 60min，取上清液采用紫外可见分光光度法，定量分析天然沸石 改性剂的吸附量，其波长范围为200nm 700nm; (4)改性沸石的清洗及烘干
确定改性剂吸附量后，采用蒸馏水或去离子水清洗歩骤(3)所得改性沸石，直至清洗 溶液中检测不到改性剂时为止，检测方法为分光光度法随后转移清洗后的改性沸石于烧 杯或培养皿内，在40。C 100。C鼓风烘干，即得所需产品。
本发明中，所述改性剂为卤化烷基吡啶，其中的卤素为溴或氯，烷基碳原子为12 18个。
本发明提出的改性沸石吸附剂在溶解性有机物吸附中的应用，具体方法为称取
0.050 0.500g制备好的改性沸石吸附剂，加入到浓度为l mg七—1 250mg丄"的腐殖酸溶液中， 以酸或碱溶液调节溶液的pH值至5.00 10.00后，置于15。C 60。C水浴恒温振荡器上振荡1 48 小时，分离测定清液中腐殖酸的浓度，根据吸附前后水中腐殖酸的浓度差，确定吸附剂对 水中腐殖酸的吸附效果。
本发明中，调节pH值的碱为氢氧化钠、氢氧化钾，酸为盐酸、硫酸、硝酸，溶液pH 调节范围为5.00 10.00。
本发明中，水浴恒温振荡器的振荡速率为60~600 rpm。
本发明采用卤化烷基吡啶作为沸石改性剂制备改性沸石吸附剂，结合吸附技术用于水 中腐殖酸等有机污染物的去除，实现了廉价自然资源的高效利用，且制得的产品适于饮用 水源地溶解性有机污染物的去除，具有利用率高、成本低廉等优点。
图1为本发明的工艺流程图。
图2为本方明实施例1和实施例2路径图。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图，详细说明本发明具体实施方式
。
实施例l:
(1) 取天然沸石，采用蒸馏水清洗数次后，鼓风风干、破碎、研磨、过80目筛备用； 配制浓度为50 mmol七"的溴化十六烷基吡啶储备液备用。
(2) 称取9 g研磨过筛后的沸石与锥形瓶中，用移液管移取36ml浓度为50 mmol-L'1 溴化十六烷基吡啶(CPB)储备液与沸石充分混匀后，置于40。C恒温水域振荡器以160 rpm
振荡2d，静置2d后在3000rpm离心分离，采用紫外分光管度法U-259nm)分析上清液中CPB浓度，根据CPB标准曲线上计算平衡浓度，得到CPB的吸附量为199.5 mmol/g 沸石。最后采用蒸馏水清洗CPB改性沸石，直至清洗上清液中检测不到CPB后，放于烧 杯中在6(TC进行鼓风烘干，冷却后即制得改性沸石。
(3)称取0.0500 g上述方法制备的改性沸石吸附剂，置于250ml浓度为10.0mg/L 腐殖酸溶液中，以氢氧化钠溶液和盐酸溶液调节溶液的pH为7.50。将溶液置于25±1°C 水浴恒温振荡器上振荡24小时，振荡速率为160rpm, 11￥254和UV41o的去除率均达70% 以上，腐殖酸吸附量达33.8 mg腐殖酸/g改性沸石。 实施例2:
(1) 取天然沸石，采用蒸馏水清洗数次后，鼓风风干、破碎、研磨、过80目筛备用; 配制浓度为50mmol，L"的溴化十六垸基吡啶(CPB)储备液备用。
(2) 称取9 g研磨过筛后的沸石与锥形瓶中，用移液管移取63 ml浓度为50 mmobL"CPB储备液与沸石充分混匀后，置于40。C恒温水域振荡器以160 rpm振荡2 d,
静置2 d后在3000 rpm离心分离，采用紫外分光管度法U=259nm)分析上清液中CPB
浓度，在CPB标准曲线上查得平衡浓度，计算得到CPB的吸附量为329.3 mmol/g沸石。 最后采用蒸馏水清洗CPB改性沸石，直至清洗上清液中检测不到CPB后，放于培养皿中 在6(TC进行鼓风烘干，冷却后即制得改性沸石。
(3) 称取0.0500 g上述方法制备的改性沸石吸附剂，置于250 ml浓度为10.0 mg/L 腐殖酸溶液中，以氢氧化钠溶液和盐酸溶液调节溶液的pH为8.50。将溶液置于25±1°C 水浴恒温振荡器上振荡24小时，振荡速率为160rpm， UV254和UV41C的去除率均达81% 以上，腐殖酸吸附量达40.0 mg腐殖酸/g改性沸石。
实施例3:
(1) 取天然沸石，采用蒸馏水清洗数次后，鼓风风干、破碎、研磨、过80目筛备用; 配制浓度为50mmol七"的氯化十六烷基吡啶(CPC)储备液备用。
(2) 称取9 g研磨过筛后的沸石与锥形瓶中，用移液管移取27 ml浓度为50 mmol-L—1 CPC储备液与沸石充分混匀后，置于40°0恒温水域振荡器以160 rpm振荡2 d，静置2 d
后在3000rpm离心分离，采用紫外分光管度法U=259nm)分析上清液中CPC浓度，在
CPC标准曲线上査得平衡浓度，计算得到CPC的吸附量为149.85 mmol/g沸石。最后采 用蒸馏水清洗CPC改性沸石，直至清洗上清液中检测不到CPC后，放于烧杯中在60°C 进行鼓风烘干，冷却后即制得改性沸石。
(3) 称取0.0500 g上述方法制备的改性沸石吸附剂，置于250 ml Ca+浓度为lmmol/L
5的10.0 mg/L腐殖酸溶液中，以氢氧化钠溶液和盐酸溶液调节溶液的pH为7.50。将溶液 置于25士rC水浴恒温振荡器上振荡24小时，振荡速率为160rpm， UV254和UV41G的去除 率均达76%以上，腐殖酸吸附量达37.56 mg腐殖酸/g改性沸石。
权利要求
1、一种改性沸石吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)材料的准备取天然沸石，用蒸馏水或去离子水清洗、烘干；取冷却后的沸石，进行破碎、研磨、过筛处理，制得粒径为20目～200目的沸石，备用；称取改性剂，用水配制浓度为5mmol·L-1～100mmol·L-1改性剂储备液，备用；(2)天然沸石的改性称取1～20g步骤(1)所得沸石于锥形瓶中，按固液比为1～20的比例移取改性剂储备液，将其放入盛有沸石的锥形瓶中与沸石混合，在15～60℃温度下振荡5h～96h，然后静置24h～94h，即得天然沸石改性体系溶液；(3)确定改性剂的吸附量取步骤(2)所得静置后的天然沸石改性体系溶液离心分离，离心速率为500rpm～4000rpm，离心时间为5min～60min，取上清液采用紫外可见分光光度法，定量分析天然沸石改性剂的吸附量，其波长范围为200nm～700nm；(4)改性沸石的清洗及烘干确定改性剂吸附量后，采用蒸馏水或去离子水清洗步骤(3)所得改性沸石，直至清洗溶液中检测不到改性剂时为止，检测方法为分光光度法；随后转移清洗后的改性沸石于烧杯或培养皿内，在40℃～100℃鼓风烘干，即得所需产品。
2、 根据权利要求1所述的改性沸石吸附剂的制备方法，其特征在于所述改性剂为卤 化烷基吡啶，其中的卣素为溴或氯，垸基碳原子为12~18个。
3、 一种如权利要求l所述制备方法得到的改性沸石吸附剂在溶解性有机物吸附中的应 用，其特征在于具体方法为称取0.050 0.500g制备好的改性沸石吸附剂，加入到浓度为l mg七" 250mg七"的腐殖酸溶液中，以酸或碱溶液调节溶液的pH值至5.00 10.00后，置于15 。C 60。C水浴恒温振荡器上振荡1 48小时，分离测定清液中腐殖酸的浓度，根据吸附前后 水中腐殖酸的浓度差，确定吸附剂对水中腐殖酸的吸附效果。
4、 根据权利要求3所述的应用，其特征在于调节pH值的碱为氢氧化钠或氢氧化钾， 酸为盐酸、硫酸或硝酸中任一种。
5、 根据权利要求3所述的应用，其特征在于水浴恒温振荡器的振荡速率为60-600rpm。
全文摘要
本发明属于饮用水源地水的净化和有机污染物治理技术领域，具体涉及一种改性沸石吸附剂的制备方法及应用。具体方法首先对天然沸石进行筛选、清洗、烘干、破碎、筛分后备用；然后配制一定浓度的卤化烷基吡啶溶液备用；定量称取几份备用沸石于锥形瓶中，按不同固液比移取改性剂储备液，在一定温度、一定振荡速度下，反应一定时间后，静止进行固液分离，用水清洗至检测不到改性剂为止，最后采用在一定温度下烘干，即制得改性沸石吸附剂产品。将本吸附剂应用于水中有机物腐殖酸等的吸附去除，具有良好的效果。本发明实现了廉价自然资源的高效利用，且制得的产品适于高有机物含量水源水中有机物腐殖酸等的去除，具有利用率高、成本低廉等优点。
文档编号B01J20/18GK101590397SQ20091005378
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者仇雁翎, 朱志良, 詹艳慧, 赵建夫, 高乃云 申请人:同济大学