一種磁性沸石的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種磁性沸石的制備方法，屬于水處理技術(shù)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料與技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]沸石是一種含水的具有多孔道的架狀結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽，屬于粘土類(lèi)礦物，它的骨架結(jié)構(gòu)是由硅氧和鋁氧四面體構(gòu)成的三維空間晶體，化學(xué)式可表示為(Na，K)x(Mg，Ca，Sr, Ba) y (Alx+2ySin_(x+2y)02n).mH20，結(jié)構(gòu)中堿金屬或堿土金屬等平衡電荷的離子，加上沸石構(gòu)架中有一定孔徑的空腔和孔道，決定了其具有吸附、離子交換、催化和良好的熱穩(wěn)定等性質(zhì)。
[0003]沸石可分為天然沸石和人工沸石，以天然沸石為原料，通過(guò)活化、改性處理，制備高性能、多功能的改性沸石，有利于簡(jiǎn)化工藝、降低生產(chǎn)成本和能耗，從而作為一種改良后的吸附材料應(yīng)用到水處理工程、環(huán)境工程以及其他方面，如給水處理中，結(jié)合給水處理工藝能夠很好地對(duì)微污染物氨氮、揮發(fā)酚、氰化物、亞硝酸鹽、濁度和CODsfa等進(jìn)行去除；也可對(duì)廢水中氨氮、有機(jī)污染物、重金屬離子以及含氧酸陰離子等進(jìn)行去除。
[0004]磁性載體技術(shù)，是將分散的具有強(qiáng)磁性物質(zhì)均勻引入非磁性或弱磁性的顆粒中從而使基體材料的磁化率增強(qiáng)，繼而使用磁性分離技術(shù)讓飽和的磁性復(fù)合體從作用體系中快速的分離。將其與礦物材料結(jié)合不僅可以改變礦物材料的層間結(jié)構(gòu)，而且還能使礦物材料回收得以重復(fù)利用。目前，已有將磁性載體技術(shù)與沸石相結(jié)合制備磁性沸石材料。例如CN102057901A公開(kāi)了一種用于處理含菌廢水的磁性抗菌沸石的制備方法:以沸石為載體，先采用化學(xué)共沉淀法將磁性微粒(含二價(jià)金屬離子及三價(jià)鐵離子的鹽酸鹽或硝酸鹽或硫酸鹽)附著于沸石表面后制得磁性沸石，再利用液相例子交換法將金屬抗菌離子(如Ag+，Cu2+，Zn2+)附載于磁性沸石中，使得抗菌沸石所具有的抗菌性能與鐵氧體所具有的磁性有機(jī)結(jié)合，制備出用于處理含菌廢水的磁性抗菌沸石。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種效率高、工藝簡(jiǎn)單、具有較強(qiáng)吸附性能的磁性沸石的制備方法，并用于去除水中污染物。
[0006]技術(shù)方案
一種磁性沸石的制備方法，包括以下步驟:
(1)將FeCl3*6H20、NaAc.3H20溶于乙二醇，然后加入乙二胺形成透明溶液，再加入沸石粉末，得黃褐色懸濁液；
(2)將懸濁液封裝于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在180-200°C條件下反應(yīng)8h以上，取黑色固體；
(3)黑色固體經(jīng)洗滌、磁分離、烘干、研磨、過(guò)篩，得到磁性沸石。
[0007]本發(fā)明的制備方法以氯化鐵作為鐵源，采用乙二醇作為溶劑并對(duì)三價(jià)鐵離子進(jìn)行部分溶劑熱還原，成功合成四氧化三鐵納米顆粒；采用醋酸鈉作為反映助劑、乙二胺為包裹劑，通過(guò)控制乙二胺與三氯化鐵的比例可以合成粒子大小均一的納米四氧化三鐵。在合成四氧化三鐵納米顆粒的反應(yīng)中通過(guò)兩步主要反應(yīng)，可能的反應(yīng)如下:
2Fe3++0HCH2CH20H+2H+ 一 2Fe2++CH3CH0+2H20 ；
2Fe3++Fe2++80H_ — Fe304+4H20。
[0008]合成的四氧化三鐵納米顆粒與沸石結(jié)合形成磁性沸石復(fù)合材料。
[0009]另外，乙二胺要在前三種試劑添加之后再添加；否則，氯化鐵和醋酸鈉無(wú)法溶解。
[0010]上述方法中，F(xiàn)eCl3* 6H20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和沸石粉末參與磁性沸石的合成過(guò)程，其用量的變化并不影響產(chǎn)物的生成，但是會(huì)影響所制備的磁性沸石的性能。為了減少原料浪費(fèi)同時(shí)獲得較高磁性的磁性沸石，F(xiàn)eCl3* 6H20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和沸石粉末的用量比例優(yōu)選為:1.0 g:20 mL:3.0 g:10 mL:0.1-1.0 g ;最優(yōu)選的為:1.0 g:20mL:3.0 g:10 mL:0.4g。
[0011]為了縮短攪拌時(shí)間，上述方法，優(yōu)選的將FeCl3.6H20溶解在乙二醇中，然后加入NaAc.3H2O ο
[0012]有益效果
(1)本發(fā)明通過(guò)水熱合成技術(shù)直接對(duì)沸石進(jìn)行加磁改性，方法簡(jiǎn)單易控，制備成本低，工業(yè)化生產(chǎn)門(mén)檻低，易于工業(yè)化推廣；
(2)本改性方法溫度低，不會(huì)破壞沸石的結(jié)構(gòu)，確保了其吸附性能；
(3)制備過(guò)程中添加乙二胺，能顯著提高產(chǎn)品的吸附性能和超順磁性；
(4)對(duì)水中的磷酸鹽具有較好的去除效果，并且在吸附完成后可實(shí)現(xiàn)固液的快速分離，使吸附劑從吸附溶液中分離，得以循環(huán)利用，部分污染物也可以得以回收利用，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)促進(jìn)了資源的可持續(xù)性。
【具體實(shí)施方式】
[0013]實(shí)施例1
(1)將2.0 g FeCl3.6H20 溶解在 40 mL 乙二醇中，然后加入 6.0 g NaAc.3H20 和 20mL乙二胺，加入0.2 g的沸石，攪拌30 min使其充分分散；
(2)將上述混合物封裝在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在200°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后冷卻到室溫;
(3)將得到的黑色固體用蒸餾水洗滌數(shù)次，磁分離，烘干，研磨，過(guò)篩，得到磁性沸石
MZl ；
室溫下，將0.1 g MZl加入到25 mL 20 mg/L的磷酸鹽溶液中，振蕩120 min，吸附率達(dá)到95.13% ;相同條件下，沸石原土對(duì)磷酸鹽的吸附率僅為14.63%。
[0014]實(shí)施例2
(1)將2.0 g FeCl3.6H20 溶解在 40 mL 乙二醇中，然后加入 6.0 g NaAc.3H20 和 20mL乙二胺，加入0.4 g的沸石，攪拌30 min使其充分分散；
(2)將上述混合物封裝在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在200°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后冷卻到室溫;
(3)將得到的黑色固體用蒸餾水洗滌數(shù)次，磁分離，烘干，研磨，過(guò)篩，得到磁性沸石 MZ2 ；
室溫下，將0.1 g MZ2加入到25 mL 20 mg/L的磷酸鹽溶液中，振蕩120 min，吸附率達(dá)到92.34% ;相同條件下，沸石原土對(duì)磷酸鹽的吸附率僅為14.63%。
[0015]實(shí)施例3
(1)將2.0 g FeCl3.6H20 溶解在 40 mL 乙二醇中，然后加入 6.0 g NaAc.3H20 和 20mL乙二胺，加入0.8 g的沸石，攪拌30 min使其充分分散；
(2)將上述混合物封裝在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在200°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后冷卻到室溫;
(3)將得到的黑色固體用蒸餾水洗滌數(shù)次，磁分離，烘干，研磨，過(guò)篩，得到磁性沸石
MZ3 ；
室溫下，將0.1 g MZ3加入到25 mL 20 mg/L的磷酸鹽溶液中，振蕩120 min，吸附率達(dá)到97.99% ;相同條件下，沸石原土對(duì)磷酸鹽的吸附率僅為14.63%。
[0016]實(shí)施例4
(1)將2.0 g FeCl3*6H20 溶解在 40mL 乙二醇中，然后加入 6.0 g NaAc.3H20 和 20 mL乙二胺，加入2.0 g的沸石，攪拌30 min使其充分分散；
(2)將上述混合物封裝在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在200°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后冷卻到室溫;
(3)將得到的黑色固體用蒸餾水洗滌數(shù)次，磁分離，烘干，研磨，過(guò)篩，得到磁性沸石
MZ4 ；
室溫下，將0.1 g MZ4加入到25 mL 20 mg/L的磷酸鹽溶液中，振蕩120 min，吸附率達(dá)到92.34% ;相同條件下，沸石原土對(duì)磷酸鹽的吸附率僅為14.63%。
[0017]實(shí)施例5
(1)將2.0 g FeCl3?6H20溶解在40mL乙二醇中，然后加入6.0 g NaAc.3H20，再加入2.0 g的沸石，攪拌30 min使其充分分散；
(2)將上述混合物封裝在聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，在200°C反應(yīng)8h，反應(yīng)完成后冷卻到室溫;
(3)將得到的黑色固體用蒸餾水洗滌數(shù)次，磁分離，烘干，研磨，過(guò)篩，得到磁性沸石
MZ5 ；
室溫下，將0.1 g MZ5加入到25 mL 20 mg/L的磷酸鹽溶液中，振蕩120 min，吸附率達(dá)到 51.56%ο
[0018]比較實(shí)施例4與實(shí)施例5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，在其他條件相同的情況下，制備過(guò)程中添加乙二胺制備的磁性沸石MZ4的吸附性能，明顯高于，制備過(guò)程中未添加乙二胺制備的磁性沸石MZ5的吸附性能。由此可見(jiàn)，乙二胺在本發(fā)明的制備方法中起到了提高產(chǎn)品吸附性能的作用。
[0019]本發(fā)明在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn):隨著沸石的量的增加，F(xiàn)e與沸石的比值(Fe/沸石)越小，合成的材料磁性就越弱。MZ4的超順磁性能(隨著外加磁場(chǎng)的增加，磁性增加的性能)比MZ5強(qiáng)，在磁化過(guò)程中能耗更小；所以，添加乙二胺可以增強(qiáng)磁性沸石的超順磁性能，降低在反復(fù)磁化過(guò)程中能量損耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磁性沸石的制備方法，包括以下步驟: (1)將FeCl3*6H20、NaAc.3H20溶于乙二醇，然后加入乙二胺形成透明溶液，再加入沸石粉末，得黃褐色懸濁液； (2)將懸濁液封裝于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在180-200°C條件下反應(yīng)8h以上，取黑色固體； (3)黑色固體經(jīng)洗滌、磁分離、烘干、研磨、過(guò)篩，得到磁性沸石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，F(xiàn)eCl3.6H 20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和沸石粉末的用量比例為:1.0 g:20 mL:3.0 g:10 mL:0.1-1.0 g。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，F(xiàn)eCl3.6H 20、乙二醇、NaAc.3H20、乙二胺和沸石粉末的用量比例為:1.0 g:20 mL:3.0 g:10 mL:0.4 g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的制備方法，其特征在于，將FeCl3.6H 20溶解在乙二醇中，然后加入NaAc.3H20o
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明具體涉及一種磁性沸石的制備方法，屬于水處理技術(shù)、無(wú)機(jī)復(fù)合材料與技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是將FeCl3?6H2O、NaAc?3H2O溶于乙二醇，然后加入乙二胺形成透明溶液，再加入沸石粉末，封裝于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，在180-200℃條件下反應(yīng)8h以上，取黑色固體洗滌、磁分離、烘干、研磨、過(guò)篩，得到磁性沸石。本發(fā)明通過(guò)水熱合成技術(shù)直接對(duì)沸石進(jìn)行加磁改性，方法簡(jiǎn)單易控，制備成本低，工業(yè)化生產(chǎn)門(mén)檻低，易于工業(yè)化推廣；本方法溫度低，不會(huì)破壞沸石的結(jié)構(gòu)，確保了其吸附性能；對(duì)水中的磷酸鹽具有較好的去除效果，并且在吸附完成后可實(shí)現(xiàn)固液的快速分離，使吸附劑從吸附溶液中分離，得以循環(huán)利用。
【IPC分類(lèi)】B01J20-28, B01J20-30, B01J20-22, C02F1-28
【公開(kāi)號(hào)】CN104815620
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510222596
【發(fā)明人】秦李璐, 閆良國(guó), 于海琴, 杜斌, 單然然, 李雙, 陳健, 姚俊
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日