用于净化工业污水的沸石及其提取方法与流程

技术领域

本发明属于环境与材料工程的交叉领域，主要涉及一种用于净化工业污水的沸石及其提取方法。

背景技术：

作为一种多孔材料，沸石有着丰富的比表面积和微观孔结构，具有吸附性能强、效率高等优点，因而常被用环境领域净化气体和水的材料。

目前工业和环境领域所用的沸石材料主要来源化学合成与制备，但这些领域对沸石的需求量由十分巨大，因此，现有合成与制备方法即使能够满足需求，但务必消耗大量的能源和经济成本，同时也可能在合成与制备沸石的过程中产生衍生环境污染。因此，从自然环境直接获取沸石可从根本上解决这些问题。

然而，尽管沸石在自然环境中的分布十分广泛，但通常以自然矿物或粘土矿物的杂质形式存在，含量十分低，直接提取困难。即使采用现物理和化学成本能够提取，但提取代价高，不经济、环保。

因此，基于现有沸石合成、制备或提取方式的不经济性、环保等问题，开发一种以天然矿物或天然黏土中沸石成分为主体的沸石及相关的经济、环保型制备方法，既可满足环境领域对沸石的巨大需求，同时又弥补了现有沸石合成、制备或提取方法和工艺所存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种用于净化工业污水的沸石及其提取方法，本用于净化工业污水的沸石及其提取方法克服了环境领域所应用沸石材料的合成、制备或提取过程不经济、环保、产量低等问题，直接源于自然矿物废弃料或黏土矿物或者自然矿物废弃料和黏土矿物的混合物。

为了实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：用于净化工业污水的沸石，其特征在于：所述用于净化工业污水的沸石为颗粒状物和自然矿物，并且含有铁元素。

进一步的，所述自然矿物是矿山开采、矿料加工、矿料应用过程所产生的废弃料或粘土矿物，或者是废弃料或粘土矿物的混合物。

进一步的，所述微量铁元素中含有正一价、正二价和正三价三种价态的铁离子。

进一步的，颗粒状物直径范围在0.1mm-10mm之间，颗粒状物中含有大量微孔，微孔直径分布在0-50μm之间。

进一步的，所述用于净化工业污水的沸石在pH值范围为1-7的酸性水溶液不会溶解。

进一步的，所述用于净化工业污水的沸石具抗压强度，可以承受其自身重量的50-1000倍压力。

为了实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为：用于净化工业污水沸石的提取方法，其特征在于包括以下步骤：

(1) 将废弃料或粘土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物装入磨耗仪中，并加入2-10颗直径为10mm-50mm的实心钢球；

(2) 开启磨耗仪，以1-10r/s的转速研磨60s-1800s；

(3) 关闭研磨仪，将钢球取出，并将研磨后的废弃料或黏土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物取出并平铺于清洁的平面；

(4) 将平板电磁铁贴近平面上的废弃料或黏土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物后，开启平板电磁铁开关，吸附经研磨废弃料或黏土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物中的颗粒物；

(5) 将平板电磁铁转移至收集平台，关闭平板电磁铁，从平板电磁铁上掉落的颗粒状物即为用于净化工业污水沸石。

进一步的，磨耗仪旋转的角度范围为0-360°旋转，顺时针或逆时针方向均可，旋转速度为1-10r/s 。

上述的用于净化工业污水沸石的提取方法的原理：在废弃料或粘土矿物内部含有大量含微量铁元素的天然沸石，且这些沸石属于废弃料或黏土矿物主体的杂质或缺陷部分，不仅与矿料或粘土矿物主体的结合性差，而且研磨过程中的机械外力作用会破坏这些沸石的结构，使得一方面沸石成分从废弃料或黏土矿物主体中剥离出来，再者剥离出来的沸石成分被破坏成各种细小成分的微颗粒，且这些微颗粒表面裸露出大量带电离子，经进一步研磨，这些带电的含有沸石成分的微颗粒会因静电作用而不断堆积，最终堆积成具有一定尺寸的宏观颗粒状沸石（参见附图2颗粒状沸石的扫描电子显微镜照片）。此外，加上研磨仪的转动是具有方向性的，因而使得含有微量铁元素的颗粒状沸石具有一定的铁磁性，进而使其能够被平板电磁铁剥离出来。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

(1) 经济：本发明沸石的原材料为矿物废弃料或黏土矿物，这些材料在自然环境中随处可得，获取的经济成本低；(2) 环保：本发明沸石不仅其原材料无须通过破坏自然资源来获取，且其制备方法环保，无任何化学合成和制备过程，且其提取过程污染；(3) 性能突出：本发明沸石颗粒直径和微孔直径分布范围宽泛，可用于净化工业污水中不同尺寸的污染物，同时具有较强的耐酸性，环境适应性强；(4) 提取方法极富创造性:本发明以含微量铁元素沸石成分在研磨过程中的静电堆积效应和顺向铁磁性为基本原理，提出了本发明沸石的提取方法。

附图说明

图1为本发明用于净化工业污水的沸石的提取方法的原理示意图。

图2为本发明用于净化工业污水的沸石的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

实施例1

参见图2，本用于净化工业污水的沸石，为颗粒状物和自然矿物，并且含有铁元素。所述自然矿物是矿山开采、矿料加工、矿料应用过程所产生的废弃料或粘土矿物，或者是废弃料或粘土矿物的混合物。所述微量铁元素中含有正一价、正二价和正三价三种价态的铁离子。颗粒状物直径范围在0.1mm-10mm之间，颗粒状物中含有大量微孔，微孔直径分布在0-50μm之间。所述用于净化工业污水的沸石在pH值范围为1-7的酸性水溶液不会溶解。所述用于净化工业污水的沸石具抗压强度，可以承受其自身重量的50-1000倍压力。

实施例2

本用于净化工业污水沸石的提取方法，包括以下步骤：

(1) 将废弃料或粘土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物装入磨耗仪中，并加入2-10颗直径为10mm-50mm的实心钢球；

(2) 开启磨耗仪，以1-10r/s的转速研磨60s-1800s；

(3) 关闭研磨仪，将钢球取出，并将研磨后的废弃料或黏土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物取出并平铺于清洁的平面；

(4) 将平板电磁铁贴近平面上的废弃料或黏土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物后，开启平板电磁铁开关，吸附经研磨废弃料或黏土矿物或者废弃料或粘土矿物的混合物中的颗粒物；

(5) 将平板电磁铁转移至收集平台，关闭平板电磁铁，从平板电磁铁上掉落的颗粒状物即为用于净化工业污水沸石。

进一步的，磨耗仪旋转的角度范围为0-360°旋转，顺时针或逆时针方向均可，旋转速度为1-10r/s 。

参见图2，本用于净化工业污水沸石的提取方法的原理：在废弃料或粘土矿物内部含有大量含微量铁元素的天然沸石，且这些沸石属于废弃料或黏土矿物主体的杂质或缺陷部分，不仅与矿料或粘土矿物主体的结合性差，而且研磨过程中的机械外力作用会破坏这些沸石的结构，使得一方面沸石成分从废弃料或黏土矿物主体中剥离出来，再者剥离出来的沸石成分被破坏成各种细小成分的微颗粒，且这些微颗粒表面裸露出大量带电离子，经进一步研磨，这些带电的含有沸石成分的微颗粒会因静电作用而不断堆积，最终堆积成具有一定尺寸的宏观颗粒状沸石，参见附图2，颗粒状沸石的扫描电子显微镜照片。此外，加上研磨仪的转动是具有方向性的，因而使得含有微量铁元素的颗粒状沸石具有一定的铁磁性，进而使其能够被平板电磁铁剥离出来。