[发明专利]一种铜离子交换分子筛的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及无机材料和水处理技术技术领域，具体是涉及一种铜离子交换分子筛的制备方法及应用。

背景技术

随着城市人口数量的增多以及工业的迅速发展，许多有害的污染物以及化学药品被肆意排入江河,湖泊等水体中，造成水体严重污染。尤其近年来饮用水水源地突发性嗅味污染事件屡次发生。如2007年5至6月期间，太湖水华引发的无锡市饮用水异嗅味事件，使得将近200万居民面临饮用水困难。异嗅味污染物指能散发难闻气味，引起多数人不愉快感觉的物质，其中硫醇类污染物是一类重要的致嗅味物质。水体中硫醇类嗅味物质主要由藻类死亡腐烂后分解产生。此外，当含有蛋白质的废水，如生活污水、工业废水等排入天然水体后，在厌氧条件下也可以生成硫醇类嗅味物质。这类嗅味物质的存在不仅会使环境恶化、影响水体饮用质量，更会危害人类健康。其对人体的危害主要分为以下几个方面：第一，影响呼吸系统。恶臭的存在会强烈刺激感官，妨碍正常呼吸；第二，阻碍循环系统。在呼吸过程中，部分恶臭物质会进入循环系统，进入血液循环后会阻碍氧的运输，影响人体正常的生理机能；第三，危害消化系统。经常接触恶臭物质会产生恶心、呕吐、厌食等症状，导致消化衰退、内分泌紊乱等。第四，影响神经系统，引发疾病。因此，为保障饮用水质量和使用安全，发展高效的水体硫醇类嗅味污染物去除方法十分必要。

现有的硫醇类嗅味污染物处理技术主要分为物理/化学(化学洗涤器，焚烧炉，吸附系统等)和生物处理(生物过滤器，生物滤池过滤器，生物净化器和活性污泥扩散反应器)。其中，物理/化学技术得到了最广泛的应用。然而，常规的化学水处理方法难以有效地除去这些嗅味物质。而物理吸附法因具有高效、低能耗、操作方便、无二次污染等特点，受到越来越多的关注。

吸附法是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而被去除的方法。目前水处理中常用的吸附剂包括：活性炭、离子交换树脂、壳聚糖、矿渣、硅藻土、海泡石、膨润土和硅基磷块岩等。其中，活性炭因具有较高的比表面积和强表面疏水性，使用最为广泛。然而，由于硫醇类污染物具有较高的极性和亲水性，导致其往往难以被活性炭高效吸附去除。因此就目前而言，对硫醇类嗅味物质具有较强吸附能力的吸附剂仍鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有吸附方法的缺点，提供一种铜离子交换分子筛的制备方法及其在去除水体中硫醇类嗅味物质中的应用。

为解决上述技术问题，本发明的第一个技术方案是：

一种铜离子交换分子筛的制备方法，包括以下步骤：

1)将ZSM-5分子筛水溶液与硝酸铜水溶液混合，在室温下反应24h，所述ZSM-5分子筛与硝酸铜的质量百分比为1:1～4；

2)将反应后得到的铜离子交换分子筛用去离子水洗涤多次；

3)将洗净的铜离子交换分子筛在烘箱中于110℃下烘干；

4)再置于500～600℃的温度条件下焙烧6～8h，得到铜离子交换分子筛微粒。

本发明中铜修饰的ZSM-5分子筛的合成是利用离子交换法，硝酸铜溶液与分子筛溶液反应，以达到将铜交换到分子筛骨架内的目的。

优选地，所述ZSM-5分子筛与硝酸铜的质量百分比为1:1～3。

进一步地，在上述方案中，所述ZSM-5分子筛的合成方法为：

1)分别利用水玻璃(SiO₂质量分数27.1％，Na₂O质量分数8.39％)和Al₂(SO₄)3.18H₂O作为硅铝源，四丙基溴化铵(TPABr)作为导向剂，按n(SiO₂):n(Al₂O₃):n(TPABr):n(OH^-):n(H₂O)＝1:x:y:0.1:30比例将所有化学药品准确称量并搅拌摇匀；其中的x、y是用来确定硅铝比的，比例不同，合成不同的材料。

2)室温下陈化搅拌2h，移至烘箱180℃晶化24h，迅速冷却并过滤洗涤干燥；

3)将所得晶体放入马弗炉内，1℃/min升温至500℃，保持8h后以5℃/min降至室温，得到不同硅铝比的ZSM-5分子筛。