CN101642697B - 一种沸石砖的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种沸石砖的制备工艺。工艺过程为：将一定量的沸石、水泥基材料、水和外加剂混合均匀后，注入到一定尺寸的模具中，经养护处理后，得到含沸石的吸附砖。本发明工艺简单，制备的沸石砖对沸石的吸附能力影响较小，制备的沸石砖对废水中的重金属离子或有机物有较强的吸附能力，避免了沸石在粉体状态下使用的不便。
Description
技术领域
本发明涉及一种沸石吸附剂的制备工艺，具体涉及一种沸石砖的制备工艺。
背景技术
水污染主要由人类活动产生的污染物而造成的，它包括工业污染源、农业污染源和生活污染源三大部分。工业废水主要含重金属离子和有机污染物，为水域的重要污染源，具有量大、面广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，生活污水中含氮、磷、硫和致病细菌。
沸石是一簇呈架状结构的多孔性含水铝硅酸盐晶体的总称，通常为粉末状。沸石硅氧四面体通过桥氧连接，可形成多环结构，并在三维空间上形成形状规则的环状空穴，能够吸附和截留不同大小的分子，因此又叫分子筛。沸石的阳离子交换顺序一般为：Cs+＞Rb+＞K+＞NH4+＞Ba2+＞Na+＞Sr2+＞Ca2+＞Li+＞Mg2+。一些常见的有机污染物如酚类、苯胺、苯醌、氨基酸等，也可被沸石吸附。由于沸石具有吸附和阳离子交换等物理化学性能，在水污染控制得到广泛的应用。
沸石处理废水的方法有静态法：在容器中加入一定量的沸石和一定体积的废水，搅拌后，固液分离，得到清洁的水。动态法：将沸石装入中空柱中，将废水从下到上逆流，通过吸附柱，得到洁净的水。由于沸石的粒径较小(一般小于1mm)，用静态法处理废水时，小粒径沸石较难从废水中分离；用动态法处理时，工艺较复杂。
本发明内容为将沸石吸附剂与水泥基材料混合制备成(尺寸大于10cm的沸石砖或各种尺寸和形状的块体，通过沸石块体的吸附、渗透过滤作用实现对废水的净化。处理废水后的沸石砖，可作为强度要求较低的建筑砌砖或直接填埋。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种工艺简单、对沸石吸附剂吸附性能影响小的沸石砖的制备工艺，以克服因粉体状沸石颗粒细小，在污水处理中的应用受到限制的问题。
本发明的原理：水泥基材料具有粘结能力，利用水泥基材料将沸石粘结起来，并对吸附剂的吸附能力影响较小，将沸石砖放于废水中或让废水从其中渗过，以实现废水净化的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种沸石砖的制备工艺，其特征在于工艺过程为：
(1)将外加剂加入水中混合均匀成水溶液，外加剂的加入量为水体积的5～10％，水溶液温度为50～80℃；
(2)在步骤(1)中的水溶液中加入水泥基材料搅拌均匀，所述水泥基材料与步骤(1)中的水的质量比为1～5∶1；
(3)在步骤(2)中加入吸附剂沸石继续搅拌，搅拌均匀后注入模具中，在20～100℃、湿度100％条件下养护1天后，将沸石砖从模具中取出，所述水泥基材料与沸石的质量比为0.5～5∶1；
(4)将步骤(3)中得到的沸石砖在温度20～100℃、湿度100％条件下养护7～28天后即成成品。
上述步骤(1)中的外加剂为松香皂、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、羧酸、骨胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白和氧化石蜡皂及其它们的衍生物中的一种或几种。
上述步骤(2)和步骤(3)中所述水泥基材料为各类硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或碱矿渣水泥。
上述步骤(2)和步骤(3)中所述搅拌的时间为5～20min。
上述步骤(3)中所述沸石为人工合成沸石或天然沸石，所述沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明工艺简单，制备的沸石砖对沸石的吸附能力影响不大，制备的沸石砖对废水中的重金属离子或有机物有较强的吸附能力，避免了沸石在粉体状态下使用的不便。
下面通过实施例对本发明做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
将1ml外加剂(外加剂为质量比为1∶1的羧酸与氧化石蜡皂的混合物)加入到20ml的水中，水溶液温度为50℃，加入100g硅酸盐水泥搅拌5min，加入50g用粉煤灰人工合成的沸石，搅拌20min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为40℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为40℃湿度为100％的条件下养护7d，得到沸石砖。所述用粉煤灰人工合成的沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
实施例2
将3ml外加剂(外加剂为质量比为1∶1的羧酸与聚丙烯酰胺的混合物)加入到40ml的水中，水溶液温度为60℃，加入200g铝酸盐水泥搅拌15min，加入100g天然沸石，搅拌15min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为60℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为20℃湿度为100％的条件下养护28d，得到沸石砖。所述天然沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
实施例3
将4ml外加剂(外加剂为质量比为1∶1的烷基苯磺酸钠与聚乙烯醇的混合物)加入到40ml的水中，水溶液温度为80℃，加入200g碱矿渣水泥搅拌20min，加入100g天然沸石，搅拌5min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为60℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为20℃湿度为100％的条件下养护18d，得到沸石砖。所述天然沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
实施例4
将2ml外加剂(外加剂为质量比为1∶1的木质素磺酸钠与骨胶的混合物)加入到30ml的水中，水溶液温度为80℃，加入60g碱矿渣水泥搅拌5min，加入20g天然沸石，搅拌5min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为20℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为100℃湿度为100％的条件下养护20d，得到沸石砖。所述天然沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
实施例5
将2ml外加剂(外加剂为质量比为1∶1的木质素磺酸钠与蛋白的混合物)加入到40ml的水中，水溶液温度为80℃，加入160g碱矿渣水泥搅拌7min，加入40g人工合成沸石，搅拌10min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为100℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为60℃湿度为100％的条件下养护15d，得到沸石砖。所述人工合成沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
实施例6
将2ml外加剂(外加剂为质量比为1∶1的松香皂与聚乙烯醇的混合物)加入到20ml的水中，水溶液温度为80℃，加入80g碱矿渣水泥搅拌10min，加入25g天然沸石，搅拌15min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为80℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为80℃湿度为100％的条件下养护10d，得到沸石砖。所述天然沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
实施例7
将2ml外加剂(外加剂为松香皂、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、羧酸、骨胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、氧化石蜡皂及其它们的衍生物中的一种或几种)加入到20ml的水中，水溶液温度为60℃，加入100g碱矿渣水泥搅拌10min，加入30g用粉煤灰人工合成的沸石，搅拌15min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为60℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为80℃湿度为100％的条件下养护10d，得到沸石砖。所述用粉煤灰人工合成的沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
实施例8
将10ml外加剂(外加剂为松香皂、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、羧酸、骨胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、氧化石蜡皂及其它们的衍生物中的一种或几种)加入到100ml的水中，水溶液温度为75℃，加入100g碱矿渣水泥搅拌10min，加入200g用粉煤灰人工合成的沸石，搅拌15min后，到入Φ50×50mm的模具中，将试样和模具一起在温度为75℃湿度为100％的条件下养护1d，将沸石砖从模具中取出，将沸石砖在温度为80℃湿度为100％的条件下养护10d，得到沸石砖。所述用粉煤灰人工合成的沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
Claims (4)
1.一种沸石砖的制备工艺，其特征在于工艺过程为：
(1)将外加剂加入水中混合均匀成水溶液，外加剂的加入量为水体积的5～10％，水溶液温度为50～80℃；外加剂为松香皂、烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、羧酸、骨胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白和氧化石蜡皂中的一种或几种；
(2)在步骤(1)中的水溶液中加入水泥基材料搅拌均匀，所述水泥基材料与步骤(1)中的水的质量比为1～5∶1；
(3)在步骤(2)中加入吸附剂沸石继续搅拌，搅拌均匀后注入模具中，在温度20～100℃、湿度100％的条件下养护1天后，将沸石砖从模具中取出，所述水泥基材料与沸石的质量比为0.5～5∶1；
(4)将步骤(3)中得到的沸石砖在温度20～100℃、湿度100％的条件下养护7～28天后即成成品。
2.根据权利要求1所述的一种沸石砖的制备工艺，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中所述搅拌的时间为5～20min。
3.根据权利要求1所述的一种沸石砖的制备工艺，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中所述水泥基材料为各类硅酸盐水泥、铝酸盐水泥或碱矿渣水泥。
4.根据权利要求1所述的一种沸石砖的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中所述沸石为人工合成沸石或天然沸石，所述沸石为含A型沸石、Y型沸石、X型沸石、P型沸石、ZSM-5沸石、斜发沸石和丝光沸石中的一种或两种以上的沸石。
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