CN102502691A - 热改性法合成4a分子筛的方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
热改性法合成4A分子筛的方法及其应用，属于环境科学技术领域，方法如下，（1）将蒙脱石放入1200～1500℃的高温炉中煅烧，12～36小时后取出；（2）将步骤（1）的经煅烧后的材料放入0.25～0.75mol/l的强碱溶液中，浸泡12～36小时后取出，并对其用清水进行冲洗，凉干后封装待用。本发明4A分子筛吸附氨氮性能更佳，吸附量提高20%以上，且合成方法简便、易操作，易于工业化应用和降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种分子筛制备方法及其在污水处理中的应用，属于环境科学技术领域。
背景技术
近半个世纪以来，研究者对转化和去除污水中的氨氮进行了大量工作，目前，处理氨氮污水的主要技术有生物脱氮法、吹脱法及汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法、电渗析法、液膜法和电解法等，但存在投资大、操作复杂和操作费用高等缺点，没有一种方案能做到高效、经济和稳定地处理高浓度氨氮废水，有些工艺在氨氮被脱除的同时带来了二次污染。分子筛的骨架结构是由硅、铝、氧三种原子构成的复杂的三维空间结构。经高温活化、化学活化及改性，调整三种原子成份比例，形成形状规整、大小均匀的空洞和孔道，能够吸附和截留特定的形状和大小的分子。因为其具有大的比表面积和吸附容量，被认为是最有应用前景的废水氨氮吸附剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的废水中氨氮脱除方法的投资大、效率低、操作繁琐的缺陷，提供了一种高效、操作简单的分子筛氨氮废水处理方法，及其分子筛制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
热改性法合成4A分子筛的方法，包括如下步骤，（1）将蒙脱石放入1200～1500℃的高温炉中煅烧，12～36小时后取出，则材料中所含的水份以气体的形式挥发出去，从而形成具有巨大孔隙率和超高比表面积的的吸附材料；（2）将步骤（1）的经煅烧后的材料放入0.25～0.75mol/l的强碱溶液中，浸泡12～36小时后取出，并对其用清水进行冲洗，凉干后封装待用。此即形成专性吸附氨氮的分子筛滤料。
高温活化使原料脱水，同时使其获得较多的活化能，易于下一步骤中的化学活化及改性。化学改性过程中，由于溶液PH值较高，原本呈酸性的分子筛材料被中和，直至变为碱性，此时，材料中含有的H+转化为OH-。应用时，在污水流经分子筛时，将水中的COD, NH3-N（氨氮）有效交换吸附，以达到净化效果。此技术解除了污水处理中对于生化法的依赖。
上述热改性法合成的4A分子筛在氨氮废水处理中的应用，具体地，根据处理废水的量计算出所需上述分子筛的用量，将计量好的专性吸附氨氮4A分子筛加入吸附池或吸附塔中，通过控制阀门和水泵等实现废水在分子筛中定向、定量流动，产物为达标水。
例如，日处理量为10000吨的污水厂，COD为500、NH3-N为50时，可将80吨的本发明4A分子筛滤料放入过滤塔中，通过阀门控制水流和水量和方向，定时进行冲，即可保证处理质量和设备的使用寿命。
本发明方法的有益效果：
1、与高纯和工业用4A分子筛相比，因为本4A分子筛在生产时采用高温化学改性，与其它生产工艺不同，因此其吸附氨氮性能更佳，吸附量提高20%以上；
2、本发明4A分子筛合成方法简便、易操作，易于工业化应用，并能降低成本，于高纯分子筛相比节约40%；
3、吸附后的分子筛可采用热清洗法方法，即用60度的水进行清洗，废液排放，分子筛滤料回收使用，进一步降低生产成本。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
1、4A分子筛制备：
按表1所示的条件参数热改性法制备本发明的4A分子筛，包括如下步骤，（1）将蒙脱石放入高温炉中煅烧，经过所需煅烧时间后取出，则材料中所含的水份以气体的形式挥发出去，从而形成具有巨大孔隙率和超高比表面积的吸附材料，分子筛的骨架结构是由硅、铝、氧三种原子构成的复杂的三维空间结构；（2）将上述半成品材料放入规定浓度的强碱溶液中，常温常压浸泡所需时间后取出，并对其用等体积的清水进行冲洗，凉干后封装待用。
表1 热改性法制备4A分子筛的方法参数表
| 煅烧温度 | 煅烧时间 | 强碱类型及浓度 | 浸泡时间 | |
| 实施例1 | 800-1000 | 36小时 | 氢氧化钠溶液 0.3mol/l | 36小时 |
| 实施例2 | 1000-1200 | 24小时 | 氢氧化钾溶液 0.4mol/l | 24小时 |
| 实施例3 | 1200-1500 | 12小时 | 氢氧化铯溶液 0.5mol/l | 12小时 |
2、上述方法制备的分子筛在吸附模拟高浓度氨氮废水中的应用
取氯化铵3.8g溶于1L水中，得到氨氮废水浓度为1g/l；将上述三份各100ml氨氮废水中通过1g本发明制备的4A分子筛、普通4A分子筛和工业用4A分子筛，通过过滤装置，静置后取上层清夜，测其氨氮含量，氨氮吸附量为初始浓度和平衡浓度之差；计算吸附量，列表2。分子筛吸附前后的氨氮浓度采用甲醛法测定。
表2 三种不同分子筛对氨氮吸附量
| 初始浓度mg/l | 平衡浓度mg/l | 氨氮吸附量mg/g | |
| 本发明4A分子筛 | 1000 | 500 | 50 |
| 普通4A分子筛 | 1000 | 650 | 35 |
| 工业4A分子筛 | 1000 | 700 | 30 |
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.热改性法合成4A分子筛的方法，其特征在于：包括如下步骤，（1）将蒙脱石放入1200～1500℃的高温炉中煅烧，12～36小时后取出；（2）将步骤（1）的经煅烧后的材料放入0.25～0.75mol/l的强碱溶液中，浸泡12～36小时后取出，并对其用清水进行冲洗，凉干后封装待用。
2.根据权利要求1所述的热改性法合成4A分子筛的方法，其特征在于：包括如下步骤，（1）将蒙脱石放入1300～1400℃的高温炉中煅烧，24小时后取出；（2）将步骤（1）的经煅烧后的材料放入0.5mol/l的强碱溶液中，浸泡24小时后取出，并对其用清水进行冲洗，凉干后封装待用。
3.权利要求1或2所述的4A分子筛在氨氮废水处理中的应用。
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