[发明专利]一种铁基FAU型沸石复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铁基FAU型沸石复合材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：取包括红壤、无机碱和外加钴源的原料混合，进行加热活化处理，得到混合料，而后将其与水混合，配制成沸石前驱体；再进行水热晶化，制得铁基FAU型沸石复合材料。其原料成本低廉、易得，制备工艺简单易行，操作方便，安全可靠，所制得铁基FAU型沸石复合材料可用于不同重金属离子的固定吸附，吸附效果好，可实现自然资源红壤的高值化利用。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，尤其是涉及一种铁基FAU型沸石复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

沸石是一种拥有三维微孔结构的硅铝酸盐矿物，由于其微孔孔道的存在，其具有的优异的离子交换性能和吸附性能，常在复杂水相、固相环境条件下，被用于解决有毒元素与物质的迁移问题。半个世纪以来，分子筛作为主要的催化材料、吸附材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工中起着越来越重要的作用，其中包括FAU型沸石的多种沸石分子筛已广泛应用于环境、化工等领域，每年产生数百亿的价值。但现有沸石材料的吸附效果往往有限，吸附金属种类单一；另外，传统的FAU型沸石材料制备步骤繁琐，且通常需要加入至少一种模板剂，之后还需要通过煅烧或溶剂溶解去除模板剂，这不仅增加了合成成本还造成了二次环境污染。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种铁基FAU型沸石复合材料及其制备方法和应用。

本发明的第一方面，提出了一种铁基FAU型沸石复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将包括红壤、无机碱和外加硅源的原料混合，而后进行加热活化处理，得到混合料；

S2、将所述混合料与水混合，配制成沸石前驱体；

S3、将所述沸石前驱体进行水热晶化，制得铁基FAU型沸石复合材料。

根据本发明实施例的铁基FAU型沸石复合材料的制备方法，至少具有以下有益效果：该制备方法以红壤、无机碱和外加硅源为原料，通过碱法加热活化和水热晶化，利用红壤中的硅铝成分和氧化铁成分转化成骨架结构为FAU型的铁基FAU型沸石复合材料。其原料成本低廉、易得，制备工艺简单易行，操作方便；制备过程未引入高污染性的模板剂，可避免传统FAU沸石材料制备过程模板剂的引入和去除，所造成的合成成本增加和环境污染，安全可靠；红壤原料地域分布广泛，尤其中国南方园林、农田、住宅旁储量巨大，随处易得，红壤中铁含量高，铁对阴离子的吸附能力使得制得的产品铁基FAU型沸石复合材料相对于常规沸石材料，能同步地进行阴阳离子的去除，所制得铁基FAU型沸石复合材料可应用于不同重金属离子(包括Cr₂O₇^2-、AsO₃^3-、Cu²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺等)的吸附固定，吸附效果好；通过该方法可将红壤这一储量丰富的自然资源成功转化为有高的经济价值和生态价值的多孔材料铁基FAU型沸石复合材料，为解决自然资源高值化利用问题提供了一条绿色有效的新途径。

在本发明的一些实施方式中，步骤S1中，所述加热活化处理的温度为90～300℃；优选温度为120～300℃。活化时间可控制在0～50h，优选为0～30h。

在本发明的一些实施方式中，步骤S3中，所述水热晶化的温度为80～200℃，优选100～150℃；优选地，水热晶化的时间为5～120h，优选10～100h。