[发明专利]一种天然沸石粉的改性方法

说明书

技术领域

本发明属于环境化工领域，具体涉及一种天然沸石粉的改性方法。

背景技术

目前我国地表水污染情况较严重，饮用水源大多受到氨氮污染，世界上许 多国家在饮用水标准中对氨的含量进行了严格的限制，水中氨的处理技术也引 起人们的高度重视。

目前，处理水中氨的方法主要包括吹脱、硝化与反硝化、折点加氯和离子 交换等，这些方法各有其优缺点：吹脱法处理虽然是一种有效去除氨的方法， 但是该方法对于低温水除氨效率明显降低，且该方法仅适用于在强碱性和高温 加热对含氨氮浓度较高的污水进行处理，并不适用于饮用水处理；硝化与反硝 化除氨技术仅适合于用生化法对废水中的中高浓度的氨氮进行处理，而对于处 理微污染水中的低浓度的氨效果不明显，且需要改变传统的饮用水处理工艺， 成本较高；折点加氯的方法在处理过程中需加入过量的氯，往往生成含氯的副 产物而具有毒性，故也不适合于处理饮用水中氨氮；离子交换法处理水中微量 氨氮不失为一种有效的方法，然而传统使用的离子交换剂由于其优先与水中其 他离子进行交换而不利于氨的去除，而且在大工业化的自来水厂使用离子交换 树脂对原水进行处理，显然缺乏可行性。

沸石的基本结构为〔(Si，Al)O₄〕四面体通过角顶联结而成的架状多孔晶体 结构，中心为原子的四面体部分因静电平衡带有阳离子，具有离子交换功能。 沸石晶格内部有大量的孔穴通道，使得沸石比表面积巨大，孔穴中阳离子的存 在使其具有静电吸引力，因此沸石具有优良的吸附性能。沸石因其自身的特殊 结构，对氨氮具有优先选择交换性、最终产物无毒无污染、良好的再生性和较 低的运行成本及各种温度下皆有效的特点，故可作为饮用水氨氮处理的吸附 剂。

各种文献中利用沸石与饮用水处理中脱氨的研究报道不少，其中利用块状 沸石的吸附性和生物负载性去除氨氮，效果比较明显，但需改变传统饮用水处 理工艺，建设投入较大，推广起来难度高；而利用天然沸石粉“吸附-混凝一 沉淀”的方法较为适用于传统饮用水处理工艺，但天然沸石粉的吸附性能较差， 对氨氮的去除率较低，需进行改性处理。

目前，为提高天然沸石粉的离子交换和吸附性能的改性方法有很多，一般 来说可以分为两类类：高温改性和溶液浸泡改性。

高温焙烧是非金属矿深加工最常用、最经济、最有效的方法之一，焙烧兼 有提纯和改性两种功能。焙烧能有效的去除孔穴和通道中的沸石水和杂质，疏 通恢复和重建孔穴和通道连通方式，从而使孔穴和通道更干净、更畅通，交换 点增多，比表面积增大，孔隙率提高，孔容增大，活性更好，吸附性更强，但 单一的高温改性对沸石的离子交换性能提升有限，而且能耗较高。

溶液浸泡改性的方法主要是通过在天然沸石粉中加入无机酸、无机碱和盐 溶液进行改性，可以在一定程度上改善沸石的交换性能。该方法可以去除沸石 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；同时对沸石内部的阳离子进行重整，改善离子交换性能，但现有的溶 液浸泡改性法存在改性时间较长，对氨氮去除效果不理想等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种操作简单、成本低廉、 改性时间较短，且改性后的沸石粉对氨氮去除效果理想的天然沸石粉的改性方 法。

本发明的上述目的是通过如下方案予以实现的：

一种天然沸石粉的改性方法，该方法是采用无机碱和氯化钠作为改性药剂 对天然沸石粉进行溶液浸泡法改性，其中天然沸石和氯化钠的质量比为(1∶1) ～(50∶1)。

上述方法中，用作改性原料的天然沸石粉可以选择各类天然沸石粉，如可 选择不同产地的方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、纳沸石、丝光沸石或斜发 沸石等中的一种或一种以上的混合物。

上述方法中，无机碱的加入一般采用溶液的形式，无机碱的作用主要是提 供一个碱性环境，天然沸石在改性过程中处于碱性条件下，可更加有利于天然 沸石中孔道的疏通，从而更加有利于吸附物质，因此这里对无机碱的用量并不 做限定，只要能保证氯化钠和沸石粉可浸泡到无机碱溶液中即可。

上述方法中，无机碱可采用本领域通用的任何无机碱，优选氢氧化钠，氢 氧化钠和氯化钠共同作用可加强沸石对阳离子的交换能力，氢氧化钠溶液的浓 度可以选用1mol/L～5mol/L。