沸石的物化性質(zhì)和制備方法（二）

時間：2023-03-24 14:35:34來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

沸石的物化性質(zhì)和制備方法（二）

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

(1)活化處理

沸石的活化方法一般有高溫焚燒和無機(jī)酸處理等。天然沸石經(jīng)干燥后再對其進(jìn)行高溫焙燒，控制焙燒溫度在350～580℃，焚燒時間90～120min，即為沸石的高溫焙燒活化。焙燒溫度過低往往起不到活化的效果，而溫度過高通常會造成沸石結(jié)構(gòu)的破壞。經(jīng)高溫焙燒后的沸石在機(jī)械強(qiáng)度和吸附能力方面均有較大幅度的提高。采用硫酸、鹽酸等無機(jī)酸可對沸石進(jìn)行預(yù)活化。通常采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%～10%的鹽酸或硫酸對沸石進(jìn)行活化，低于此濃度的酸對存在于沸石中的雜質(zhì)去除效果不好，而高于此濃度的酸會造成中和過程的不經(jīng)濟(jì)，不方便。一般高溫焙燒活化與無機(jī)酸活化這兩種方法往往配合使用。

(2)表面改性

在沸石的表面上覆蓋--層多孔的、等電點(diǎn)高的改性劑，可以使改性后的沸石在保持原有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，獲得新的功能。用NaCl溶液對天然斜發(fā)沸石改性制得Na型沸石對水中的苯酚有較好的去除效果。而利用NH4Cl和CaCl2溶液對天然沸石進(jìn)行改性處理，也能夠大幅度提高沸石對陽離子的吸附能力。而目前利用有機(jī)陽離子表面活性劑對天然沸石進(jìn)行表面改性制備有機(jī)沸石以吸附水中的陰離子污染物，正成為目前研究熱點(diǎn)。

①P型沸石P型沸石可以用NaOH溶液處理天然沸石而形成，例如，將3910～200目的天然斜發(fā)沸石，加入10mL 5mol/L NaOH溶液中，在(95±5)℃下加熱70h，即獲得P型沸石。

②Cu型沸石在用Cu2+交換制取銅型沸石時，常因沸石中含有H+而使Cu2+交換受阻。因在交換前，需將沸石在濃氨水中浸漬，使NH4+先置換沸石中的H+。制備Cu型沸石主要是用硝酸銅(最佳)、硫酸銅或氯化銅處理沸石，同時使Cu交換率在50%以上。經(jīng)交換后的沸石可拌水成型并在適當(dāng)溫度下活化備用。也可用少量硬脂酸鋁、石墨等作黏合劑，或用氯化鋁和硅藻土等載體成型。

③H型沸石將天然絲光沸石用稀無機(jī)酸(HCl，H2SO4，HNO3，HClO4)處理，使H+交換率至少在20%以上，成型后在90～110℃干燥，最后用350～600℃溫度加熱活化即成。H型沸石具有很高的吸附速度和陽離子交換容量。

④Na型沸石將天然絲光沸石用過量的鈉鹽溶液(NaCl、Na2SO4、NaNO3等)處理，使Na+交換率至少在75%以上，成型后在90～110℃干燥，最后在350～600℃溫度加熱活化制成。Na型沸石將大大提高其對氣體的吸附容量，甚至比合成的5A型分子篩的吸附量還大。王萍等用NaCl作為改性劑，對浙江縉云斜發(fā)沸石、甘肅白銀塊型斜發(fā)沸石進(jìn)行Na型沸石改性，改性后的沸石對苯酚(8mg/L)的去除率提高了6倍。

⑤NH4+型沸石將天然沸石用2mol/L的NH4C1溶液處理，然后用2mol/L KCI溶液作提洗劑，能使陽離子的交換容量達(dá)到145mmol/100g。

⑥Ca型沸石將天然沸石用2mol/L CaCl2溶液處理，然后用2mol/L NH4Cl溶液作提洗劑，其陽離子交換容量可達(dá)59mmol/100g。

⑦八面沸石目前我國探明的沸石礦很大部分為斜發(fā)沸石，其致命弱點(diǎn)是比表面積小，孔徑小。如將斜發(fā)沸石改型為八面沸石，則可廣泛應(yīng)用于化工、煉油等領(lǐng)域，大大提高這種豐富而廉價礦物的使用價值。將斜發(fā)沸石改型為八面沸石，其礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由單斜晶系變?yōu)榱⒎骄?，晶格參?shù)及硅鋁比均有大的變化，這一改型過程的機(jī)理實際上是沸石再結(jié)晶過程，即是硅酸鹽陽離子骨架再形成的過程。斜發(fā)沸石在NaOH和NaCl的水溶液中，固相晶態(tài)的斜發(fā)沸石軟化，受到介質(zhì)中OH-的催化而發(fā)生解聚，生成沸石結(jié)構(gòu)單元，晶核進(jìn)一步有序化，生成八面沸石晶體。

⑧有機(jī)化沸石近年來，沸石的有機(jī)化改性的研究呈上升趨勢。有報道，用溴化十六烷基三甲胺為改性劑，制得的改性斜發(fā)沸石對2，4-DCP的去除率可達(dá)90%。方法是，對天然斜發(fā)沸石用去離子水洗滌3遍，以去掉可溶性無機(jī)物，并在500℃的馬弗爐內(nèi)焙燒2h，以除去有機(jī)物質(zhì)，然后把沸石磨碎成直徑為0.42～0.83mm，置于廣口瓶中備用。稱取30g沸石，置于180mL一定濃度的HDTMA溶液中，搖勻后放入恒溫振蕩器中，恒溫25℃振蕩24h，振速150r/min，取出后用去離子水洗滌2～3次后風(fēng)干備用。在50mL磨口碘量瓶中，分別加入1.0g沸石和20mL一定濃度的2，4-DCP溶液，蓋緊塞子，恒溫25℃，振速150r/min，振蕩24h，后靜止2h，在5000r/rain下離心30min，上層濾液過0.45Ftm的微孔濾膜，測定濾液中的2，4-DCP的殘留量。實驗表明，天然沸石對2，4-DCP也有較小的吸附能力，但在相同條件下的吸附效果遠(yuǎn)不如改性沸石好。隨著改性實驗中HDTMA溶液濃度的增加，改性沸石對2，4-DCP的吸附能力也增強(qiáng)。當(dāng)HDTMA溶液濃度為15g/L，2，4-DCP的濃度為100mg/L時，改性沸石對2，4-DCP的吸附率達(dá)到90%。

應(yīng)該指出，沸石處理時，對溫度和酸堿度的控制是很重要的，它們將直接影響其離子交換能力。實驗表明，沸石的離子交換能力，在600℃以下時變化較小，在600℃以上時則急劇降低，900℃以上則基本喪失交換性能。如用5mol/L以下的HCI或H2SO4處理沸石(煮沸1h)，其交換能力變化不大，但隨著用酸濃度的增加，而其交換能力則隨之降低。用堿處理的情況也相類似。當(dāng)用2mol/L NaOH處理時，沸石結(jié)構(gòu)已發(fā)生較大變化。當(dāng)用5mol/L NaOH處理時，結(jié)構(gòu)已發(fā)生相當(dāng)大的變化，當(dāng)用10mol/L NaOH處理，則結(jié)構(gòu)破壞。所以，沸石的離子交換能力開始隨NaOH的初始濃度的增加而增加，達(dá)到最高值后又依濃度增加而降低。

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