CN103157433A - 绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂的制备方法，包括如下步骤：a.取浓度为1.0～1.2wt％的十六烷基-3-甲基咪唑氯化物溶液，调节溶液pH至碱性，制得改性剂溶液；b.将沸石与步骤a制备的改性剂溶液共混；c.在离心机中进行固液分离，取沉淀用蒸馏水洗涤再离心，重复上述步骤，直到上清液用硝酸银溶液检验没有白色沉淀为止；d.将步骤c分离得到的固体物质用电热鼓风干燥箱烘干，即制得改性沸石。该方法原料易得，操作简便，制备的苯酚吸附剂绿色无污染，吸附能力与普通沸石相比提高10倍以上。

Description

绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种苯酚吸附剂，具体涉及绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂及其制备方法。
背景技术
苯酚和酚类衍生物同属于环境污染物，许多行业如石油、石油化工、煤炭转化、农药、涂料、制药、塑料、造纸等行业都向环境中排放酚类化合物。苯酚通过各种途径排放到地下水、地表水和土壤中，给生态环境带来了严重的危害。去除水中的苯酚污染物有很多物理化学方法和生物方法，活性炭吸附、生物降解、化学氧化、溶剂萃取、树脂和薄膜离子交换是比较常用的方法。除此之外，还有用粘土矿物、粉煤灰、煤、废料、甲壳质的选择吸附特性吸附水溶液中的苯酚。国内的工业废水一般用活性炭作为吸附剂，但由于活性炭造价较高，再生复杂且费用昂贵，处理效率低，使污染处理在经济上难以承受。因此，寻找一种较为廉价的污水净化材料，降低污水处理成本，提高净化效率，已成为污水处理中亟待解决的问题。
沸石是架状构造的含水铝硅酸盐矿物，在工业上得到广泛的应用，由于这类矿物晶体具有很开旷的硅氧格架，在晶体内部形成许多孔径均匀的孔道和内表面很大的空穴，从而具有独特的吸附、筛分、阳离子交换和催化等性能。为了提高天然沸石的吸附能力，采用表面活性剂来对沸石进行改性，扩大其层间距与表面活性，是提高吸附能力的有效手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂及其制备方法。该吸附剂具有高表面活性，其对有机污染物苯酚的吸附能力与普通沸石相比提高10倍以上。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
a.取浓度为1.0～1.2wt％的十六烷基-3-甲基咪唑氯化物水溶液，调节溶液pH至碱性，制得改性剂溶液；
b.将沸石与步骤a制备的改性剂溶液共混；
c.在离心机中进行固液分离，取沉淀用蒸馏水洗涤再离心，重复上述步骤，直到上清液用硝酸银溶液检验没有白色沉淀为止；
d.将步骤c分离得到的固体物质用电热鼓风干燥箱烘干，即制得改性沸石。
如上所述的制备方法，优选地，所述沸石为天然沸石，细度为200目以上。
如上所述的制备方法，优选地，所述步骤b中所述沸石与改性剂溶液的质量体积比为1∶9.5～10.5。
如上所述的制备方法，优选地，所述步骤b的共混操作在水浴恒温振荡器中进行，在15～25℃下振荡30～50min。
如上所述的制备方法，优选地，所述步骤的烘干操作在80～100℃下进行，烘干后在100～110℃下活化2.00～2.50小时。
一种绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂，其是采用如上所述的方法制备的。
本发明的有益效果在于，本发明采用溶液共混的方法制备绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂。依据沸石表面的阳离子交换容量(CEC)与表面活性剂双分子层的形成机理，确定绿色溶剂溶液的最佳浓度范围。调节溶液的pH为碱性，是由于在碱性环境中沸石表面的负电性增强，通过沸石表面产生的负电荷对有机阳离子表面改性剂的静电吸引作用，促进改性剂与沸石表面结合。共混步骤在数显水浴恒温振荡器中进行，20℃下振荡30min，此条件为热力学最佳温度条件和达到沸石饱和吸附量的最短时间。本方法原料易得，操作简便，制备的苯酚吸附剂绿色无污染，吸附能力与普通沸石相比提高10倍以上。
附图说明
图1为天然沸石与改性沸石的红外对比图。
图2为天然沸石与改性沸石对苯酚的吸附力对比图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
实施例1：绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂的制备
(一)原料及试剂
天然沸石，细度200目，河南信阳上天梯。
十六烷基-3-甲基咪唑氯化物，分子量为361.01，CAS：404001-62-3，上海达瑞精细化学品有限公司。
(二)制备步骤
A.取浓度为1.1wt％的十六烷基-3-甲基咪唑氯化物水溶液，用NaOH溶液调节溶液pH至7.5，制得改性剂溶液；
B.取50ml改性剂溶液与5g天然沸石混合置于水浴恒温振荡器中，于20℃下振荡30min；
C.在离心机中进行固液分离，取沉淀用蒸馏水洗涤再离心，重复上述步骤，直到上清液用硝酸银溶液检验没有白色沉淀为止；
D.将步骤C分离得到的固体物质用电热鼓风干燥箱烘干，烘干温度为90℃，再于105℃下活化2小时，即制得改性沸石。
图1为天然沸石与改性沸石的红外对比图。
实施例2苯酚吸附性能测定
(一)样品及试剂
1)天然沸石，细度200目，河南信阳上天梯。
2)改性沸石，实施例1制备。
3)无酚水：于1L水中加入0.2g经200℃活化的0.45h的活性炭粉末，充分振摇后，放置过夜。用双层中速滤纸过滤，移入蒸馏瓶中加热蒸馏，收集馏出液备用。
4)苯酚标准贮备液：称取1g苯酚溶于水中，移入1L容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。ρ＝1g/L。冰箱中保存，至少稳定一个月。
5)苯酚标准中间液：取1mL苯酚贮备液于100mL容量瓶中，用水稀释至标线。ρ＝为10.0mg/L。使用时当天配置。
6)缓冲溶液(pH约为10)：称取10g氯化铵溶于50mL氨水(ρ＝为0.9g/mL)中，加塞，至冰箱中保存。
7)2％(m/V)4-氨基替比林溶液：称取4-氨基替比林1g溶于水，稀释至50mL，置于冰箱中保存。
8)8％(m/V)铁氰化钾溶液：称取铁氰化钾4g溶于水，稀释至50mL，置于冰箱中保存。
(二)苯酚吸附性能测定
配制浓度为20、40、60、80、100、200、400、600、800、1000、2000、4000、6000、8000、10000mg/L的苯酚溶液，分别取2g天然沸石和改性沸石与20ml苯酚溶液混合，常温下振荡2h后，在离心机中分离，取上层清液，加0.5ml缓冲溶液，混匀，加1.0ml4-氨基替比林溶液，混匀，再加1.0ml铁氰化钾溶液，充分混匀后，密塞，放置10min。用紫外分光光度计分别测试显色溶液的吸光度，依据苯酚标准曲线计算其吸附量，对比天然沸石和改性沸石对苯酚的吸附性能。
测试结果如图2所示，改性沸石对苯酚的吸附力比天然沸石提高10倍以上。

Claims (7)

1.一种绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
a.取浓度为1.0～1.2wt%的十六烷基-3-甲基咪唑氯化物水溶液，调节溶液pH至碱性，制得改性剂溶液；
b.将沸石与步骤a制备的改性剂溶液共混；
c.在离心机中进行固液分离，取沉淀用蒸馏水洗涤再离心，重复上述步骤，直到上清液用硝酸银溶液检验没有白色沉淀为止；
d.将步骤c分离得到的固体物质用电热鼓风干燥箱烘干，即制得改性沸石。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述沸石为天然沸石，细度为200目以上。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤b中所述沸石与改性剂溶液的质量体积比为1：9.5～10.5。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤b的共混操作在水浴恒温振荡器中进行，在15～25℃下振荡30～50min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤的烘干操作在80～100℃下进行，烘干后在100～110℃下活化2.00～2.50小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
a.取浓度为1.1wt%的十六烷基-3-甲基咪唑氯化物水溶液，调节溶液pH至碱性，制得改性剂溶液；
b.将沸石与改性剂溶液按照质量体积比为1：10置于水浴恒温振荡器中，于20℃下振荡30min；
c.在离心机中进行固液分离，取沉淀用蒸馏水洗涤再离心，重复上述步骤，直到上清液用硝酸银溶液检验没有白色沉淀为止；
d.将步骤c分离得到的固体物质用电热鼓风干燥箱烘干，烘干温度为90℃，再于105℃下活化2小时，即制得改性沸石。
7.一种绿色溶剂改性沸石苯酚吸附剂，其特征在于：其是采用如权利要求1-6中任一项所述的方法制备的。
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