CN108686619B - 正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及其在污水脱铵中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及其在污水脱铵中的应用，属于污染水脱铵技术领域，正硅酸盐类化合物的化学式为Na₂MSiO₄，其中，M为Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺或Fe²⁺中的一种，过渡金属离子M²⁺与硅原子及氧原子形成负电性骨架再以钠离子作为中和电荷，形成具有开放性骨架和通道的晶体结构，当所述正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵时，污水中的铵根离子替换晶体结构中的钠离子形成(NH₄)₂MSiO₄晶体；当把(NH₄)₂MSiO₄晶体置于钠离子盐溶液中时，钠离子替换(NH₄)₂MSiO₄晶体中的铵根离子再生成正硅酸盐类化合物脱铵材料Na₂MSiO₄晶体。本发明吸附量大，无毒环保、低浓度铵根离子吸附效果好，循环性好，对铵根离子具有极高的吸附选择性，使用寿命长，生产成本低，耐有机物污染。

Description

正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及其在污水脱铵中的 应用

技术领域

本发明涉及污水脱铵技术领域，尤其涉及一种正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法及其在污水脱铵中的应用，适合工业污水脱铵的大规模推广应用。

背景技术

水体中铵氮含量，是评价水体污染程度的一个重要指标。按照国家地表水环境质量标准(GB 3838-2002)的规定，地表Ⅲ类水的铵氮(以N计)浓度为≤1ppm，针对这个浓度限值，采用离子交换法可以实现中低浓度铵氮水体中铵氮的有效去除，但是目前用于水体脱铵的材料有沸石、改性分子筛、改性阳离子交换树脂等，但是这些市售的脱铵材料存在吸附容量低、选择性差、循环性差、寿命短的缺点。因此，急需提供一种吸附容量高、选择性好、循环性好、寿命长的针对低浓度铵氮废水处理的选择性脱铵材料。

水体中的铵氮主要是以带正电的铵离子的形式存在，因此可以采用阳离子交换材料进行水体中铵氮的交换和去除。阳离子交换法，是利用阳离子交换材料与溶液中的阳离子发生交换而进行阳分离的方法，该方法具有产水指标稳定和工艺简单的特点，目前用于中低浓度铵氮水体脱铵的阳离子交换材料有沸石、改性分子筛、改性阳离子交换树脂等。但是，沸石和改性分子筛对于水体中的阳离子的选择性不高，而且总体吸附容量很低，在多种阳离子共存的实际水体中，由于沸石和改性分子筛容易吸附钙离子、镁离子等离子，导致沸石和改性分子筛上的交换位点的有效利用率非常低，同时由于沸石在再生过程中，吸附的钙离子和镁离子不容易被洗脱下来，导致沸石和改性分子筛上的交换位点逐渐失效而减少，导致铵氮的吸附容量呈不可逆下降。改性阳离子交换树脂的骨架结构为有机骨架，骨架是带负电的，能够和水体中的阳离子进行静电吸引作用而发生离子交换，虽然改性阳离子交换树脂的交换容量相对沸石来说比较大，但是在实际水体中，对铵离子的选择性很差，几乎对水体中所有阳离子都具有吸附作用，特别是优先吸附水体中的二价钙离子和镁离子，而且改性阳离子交换树脂的致命缺点是容易受到水体中的带正电的有机物的污染而失效，降低改性阳离子交换树脂的循环性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对铵离子吸附容量大、吸附选择性高、生产成本低、可循环使用、性能稳定、无毒环保、低浓度铵根离子吸附效果好、抗污染的正硅酸盐类化合物脱铵材料，以解决上述背景技术中传统的脱铵材料吸附容量小、吸附选择性低、易受有机物污染、寿命短、循环性差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法，所述正硅酸盐类化合物的化学式为Na₂MSiO₄，其中，M为Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺或Fe²⁺中的一种，所述正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法包括，称取一定质量的过渡金属盐类化合物、硅酸钠和丙酮，研磨机中研磨后，真空干燥箱中干燥，得原料混合粉；将所述原料混合粉放在马弗炉中焙烧后自然降温至室温，去离子水清洗即得正硅酸盐类化合物脱铵材料。

进一步的，所述硅酸钠与所述过渡金属盐类化合物的物质的量之比为3:1～1:4。

进一步的，所述丙酮的质量与所述硅酸钠和所述过渡金属盐类化合物的质量之和的比为1:8～1:6。

进一步的，所述过渡金属盐类化合物为碳酸锌、草酸铁、乙酸铜、碳酸锰、碳酸镍、或碳酸钴中的一种。

进一步的，研磨机的转速为300-500rpm，研磨时间为2-6h；所述真空干燥箱的干燥温度为50-150℃，干燥时间为1-4h；所述马弗炉的焙烧温度为700～1000℃，焙烧时间为5-10h，升温速率为1～10℃/mim。

如上所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵中的应用。

进一步的，所述所述正硅酸盐类化合物脱铵材料通过过渡金属离子M²⁺与硅原子及氧原子形成负电性骨架再以钠离子作为中和电荷，形成具有开放性骨架和通道的晶体结构。

进一步的，当所述正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵时，污水中的铵根离子替换所述晶体结构中的钠离子形成(NH₄)₂MSiO₄晶体；当把所述(NH₄)₂MSiO₄晶体置于钠离子盐溶液中时，所述钠离子替换所述(NH₄)₂MSiO₄晶体中的铵根离子再生成正硅酸盐类化合物脱铵材料Na₂MSiO₄晶体。

进一步的，所述钠离子盐溶液的物质的量浓度为0.1～4mol/L，所述钠离子盐溶液为氯化钠溶液、硫酸钠溶液、硝酸钠溶液、碳酸钠溶液中的一种。

本发明有益效果：本发明制备的脱铵材料适用于中低浓度铵氮废水的处理(NH₃-N≤200ppm)，经过脱铵材料处理后的产水铵氮浓度＜1ppm，达到地表Ⅲ类水的铵氮浓度要求。在多种阳离子共存的实际水体中，对铵离子具有极高的选择性，该脱铵材料基本不吸附钙离子、镁离子、钾离子及钠离子，解决了市售脱铵材料的选择性低的问题，有利于提高脱铵材料的吸附位点的有效利用率。对铵氮的理论饱和吸附容量约为140mg/g，远高于市售的沸石、改性分子筛、改性阳离子交换树脂等脱铵材料，从合成上解决了脱铵材料的低吸附容量的问题。使用寿命超过600次，使用过程中的吸附容量的波动为±5％，具有良好的循环性，使用寿命长，解决了脱铵材料在实际水体铵氮的处理过程中吸附容量急剧衰退的问题，降低了脱铵材料使用的运行成本。耐有机物污染，由于该材料属于无机型吸附材料，对水中有机物的污染具有良好的抵抗作用，比市售的有机型离子交换树脂更加具有抗有机物污染的优势。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的扫描电镜图。

图2为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法流程图。

图3为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的选择性脱铵过程和再生过程示意图。

图4为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在多次循环使用时对铵根离子的吸附量变化示意图。

图5为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在真实污水体系下吸附柱性能测试示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例对本发明做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的扫描电镜图，图2为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法流程图，图3为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的选择性脱铵过程和再生过程示意图，图4为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在多次循环使用时对铵根离子的吸附量变化示意图，图5为本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在真实污水体系下吸附柱性能测试示意图。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本发明实施例提供了一种正硅酸盐类化合物脱铵材料，所述正硅酸盐类脱铵材料的化学式为Na₂MSiO₄，其中，M为Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺或Fe²⁺中的一种。该材料的结构依靠二价M²⁺离子{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}与硅原子和氧原子的强化学键作用，形成具有一定负电性的晶体骨架，这些晶体骨架内具有开放性的离子通道，能够允许阳离子在通道内进行移动，由于骨架带有负二价的负电性，因此需要两个正电荷进行电中和，比如钠离子和铵离子。取合成的Na₂ZnSiO₄脱铵材料为例，进行扫描电镜测试，观察材料的形貌及颗粒度，测试结果如下如图1所示。由材料的电镜照片可知，所合成材料的晶体形状呈棱柱状，其颗粒直径在200nm～400nm之间，形貌较为均一，拥有非常大的比表面积。纳米结构形成的大的比表面积有利于提高该材料对于离子交换的吸附速率。

如图2所示，本发明实施例所述的一种正硅酸盐类化合物脱铵材料通过以下制备方法步骤制得：称取一定质量的硅酸钠、一定质量的过渡金属盐类化合物、一定质量的丙酮于行星式研磨机中，硅酸钠与过渡金属盐类化合物的物质的量之比为3:1～1:4，丙酮与混合固体的质量比为1:8～1:6，300-500rpm的转速下，进行研磨混合2-6h，得原料混合粉体。将所述原料混合粉体放在坩埚中，置于真空干燥箱中，在50-150℃温度下烘1-4h，得干燥的混合粉体。将所述干燥的混合粉体放在马弗炉中，在700～1000℃下，氮气保护下，程序升温速率为1～10℃/mim，进行高温焙烧5-10h，自然降温到室温，将焙烧后的粉末用去离子水清洗3～6次，得到的固体不溶物即为正硅酸盐Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}脱铵材料。

其中，所述过渡金属盐类化合物为碳酸锌、草酸铁、乙酸铜、碳酸锰、碳酸镍或碳酸钴中的一种。

如图3所示，本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法制备的脱铵材料的脱铵机理为：Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}材料为非水溶性材料，几乎不能溶解，当将Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}置于含铵离子的水体中时，水体中的NH₄ ⁺与Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}晶体内的钠离子进行交换，得到(NH₄)₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}晶体，从而降低水体铵氮的浓度，整个阳离子交换过程非常迅速，其速控步骤为阳离子的内扩散。再生时，把(NH₄)₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}晶体放在0.1～4mol/L的氯化钠(或硫酸钠或硝酸钠或碳酸钠)溶液中，利用再生液中钠离子的高浓度优势，把(NH₄)₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}晶体上的NH₄ ⁺交换到溶液中，得到Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}晶体，即可实现该脱铵材料的循环使用。

实施例1

称取0.6-3mol硅酸钠、0.2-12mol碳酸锌、20-400g丙酮于行星式研磨机中进行研磨混合1-5h，300-500rpm的转速下，进行研磨混合2-6h，得原料混合粉体。将所述原料混合粉体放在坩埚中，置于真空干燥箱中，在50-150℃温度下烘1-4h，得干燥的混合粉体。将所述干燥的混合粉体放在马弗炉中，在700～1000℃下，氮气保护下，程序升温速率为1～10℃/mim，进行高温焙烧5-10h，自然降温到室温，将焙烧后的粉末用去离子水清洗3～6次，得到的固体不溶物即为正硅酸盐Na₂ZnSiO₄脱铵材料。

实施例2

称取0.6-3mol硅酸钠、0.2-12mol草酸亚铁、20-400g丙酮于行星式研磨机中进行研磨混合1-5h，300-500rpm的转速下，进行研磨混合2-6h，得原料混合粉体。将所述原料混合粉体放在坩埚中，置于真空干燥箱中，在50-150℃温度下烘1-4h，得干燥的混合粉体。将所述干燥的混合粉体放在马弗炉中，在700～1000℃下，氮气保护下，程序升温速率为1～10℃/mim，进行高温焙烧5-10h，自然降温到室温，将焙烧后的粉末用去离子水清洗3～6次，得到的固体不溶物即为正硅酸盐Na₂FeSiO₄脱铵材料。

实施例3

称取0.6-3mol硅酸钠、0.2-12mol乙酸铜、20-400g丙酮于行星式研磨机中进行研磨混合1-5h，300-500rpm的转速下，进行研磨混合2-6h，得原料混合粉体。将所述原料混合粉体放在坩埚中，置于真空干燥箱中，在50-150℃温度下烘1-4h，得干燥的混合粉体。将所述干燥的混合粉体放在马弗炉中，在700～1000℃下，氮气保护下，程序升温速率为1～10℃/mim，进行高温焙烧5-10h，自然降温到室温，将焙烧后的粉末用去离子水清洗3～6次，得到的固体不溶物即为正硅酸盐Na₂CuSiO₄脱铵材料。

实施例4

称取0.6-3mol硅酸钠、0.2-12mol碳酸锰、20-400g丙酮于行星式研磨机中进行研磨混合1-5h，300-500rpm的转速下，进行研磨混合2-6h，得原料混合粉体。将所述原料混合粉体放在坩埚中，置于真空干燥箱中，在50-150℃温度下烘1-4h，得干燥的混合粉体。将所述干燥的混合粉体放在马弗炉中，在700～1000℃下，氮气保护下，程序升温速率为1～10℃/mim，进行高温焙烧5-10h，自然降温到室温，将焙烧后的粉末用去离子水清洗3～6次，得到的固体不溶物即为正硅酸盐Na₂MnSiO₄脱铵材料。

实施例5

称取0.6-3mol硅酸钠、0.2-12mol碳酸镍、20-400g丙酮于行星式研磨机中进行研磨混合1-5h，300-500rpm的转速下，进行研磨混合2-6h，得原料混合粉体。将所述原料混合粉体放在坩埚中，置于真空干燥箱中，在50-150℃温度下烘1-4h，得干燥的混合粉体。将所述干燥的混合粉体放在马弗炉中，在700～1000℃下，氮气保护下，程序升温速率为1～10℃/mim，进行高温焙烧5-10h，自然降温到室温，将焙烧后的粉末用去离子水清洗3～6次，得到的固体不溶物即为正硅酸盐Na₂NiSiO₄脱铵材料。

实施例6

称取0.6-3mol硅酸钠、0.2-12mol碳酸钴、20-400g丙酮于行星式研磨机中进行研磨混合1-5h，300-500rpm的转速下，进行研磨混合2-6h，得原料混合粉体。将所述原料混合粉体放在坩埚中，置于真空干燥箱中，在50-150℃温度下烘1-4h，得干燥的混合粉体。将所述干燥的混合粉体放在马弗炉中，在700～1000℃下，氮气保护下，程序升温速率为1～10℃/mim，进行高温焙烧5-10h，自然降温到室温，将焙烧后的粉末用去离子水清洗3～6次，得到的固体不溶物即为正硅酸盐Na₂CoSiO₄脱铵材料。

本发明实施例以正硅酸盐类化合物脱铵材料Na₂MSiO₄为例来说明焦磷酸盐类脱铵材料的性能。取Na₂MSiO₄脱铵材料0.1g加入到100mL待测液中，室温下搅拌2h，取产水测量各离子浓度，并进行吸附容量的计算，考察其对铵离子的吸附情况和其在去离子水配制氯化铵、自来水配制氯化铵和实际水体水质下的吸附性能，在本发明实施例所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料的性能测试中，对铵离子的吸附容量的测试均以NH_3-N计。

实验一：自来水体系下脱铵材料的选择性测试

准确称取一定量的氯化铵固体溶于自来水中配制铵氮浓度为100ppm的氯化铵水溶液，然后分别取0.1g脱铵材料Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}加入到烧杯中，搅拌2h，取产水测量其中五种阳离子的浓度。Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}的性能测试结果如表1所示:

表1.Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}在自来水体系下的选择性测试结果

由表1可知，Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}在自来水体系中对Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺离子的吸附很少，但是对NH₄ ⁺离子的吸附容量均在81-83mg/g，证明Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}在多种阳离子共存的自来水体系下对于铵离子具有良好的选择性。

实验二：真实污水体系下脱铵材料的选择性测试

为了考察所合成的脱铵材料Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}对实际水体中铵离子的去除效果，我们取北京密云某污水处理厂的生活污水经过超滤膜加纳滤膜过滤后的产水作为吸附原水(该原水铵氮浓度为51ppm)，并向上述水体中补加氯化铵配制铵氮浓度为100ppm的含铵实际水体。取0.1g脱铵材料Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}加入到100mL上述处理过的实际污水中，室温下搅拌2h，取产水测量其中铵氮的浓度。实验数据记录见表2。由表2易知，所合成的脱铵材料Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}在实际水体下对铵氮的选择性很高，几乎不吸附污水中的镁离子、钙离子、钾离子及钠离子，说明脱铵材料Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}在实际水体下保持优异的选择性吸附性能，在多种阳离子共存的条件下能实现对铵离子的选择性吸附。

表2.Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}在实际污水体系下的选择性测试结果

实验三：真实污水体系下脱铵材料的循环性测试

脱铵材料的成本决定了其是否能够工业化放大，为了降低脱铵材料的运行成本，需要将脱铵材料进行循环使用，再生过程中脱铵材料的吸附性能是否稳定，是否具有长的使用寿命，关系到脱铵材料能否循环使用。一种性能优异的脱铵材料，必须具有良好的循环性能和长的使用寿命。

为了考察所合成的脱铵材料Na₂MSiO₄{M＝Zn/Fe/Cu/Mn/Ni/Co}的循环性和使用寿命，以Na₂MSiO₄作为考察对象，在上述的真实污水体系下，我们对其进行多次吸附及再生，吸附一次和再生一次，记为一次循环，记录再生后对铵离子的吸附容量来表征材料的稳定性。再生方法为0.1～4mol/L的氯化钠溶液，再生时间为30分钟。结果如图4所示。

由图4可知，所合成的脱铵材料Na₂ZnSiO₄再生610次后对铵氮的吸附容量基本无衰减，吸附容量的波动幅度≤±5％，证明脱铵材料Na₂ZnSiO₄循环性能良好，可以实现循环使用。

实验四：真实污水体系下脱铵材料的吸附柱性能测试

将合成的脱铵材料Na₂ZnSiO₄粉末、聚丙烯腈(PAN)粉末及二甲基甲酰胺(DMF)溶剂液体按照质量比为9:1:15进行混合搅拌2h后，将该混液滴粒在去离子水中，得到颗粒状成型的Na₂ZnSiO₄/PAN脱铵材料，将Na₂ZnSiO₄/PAN脱铵材料装填在体积为1L的吸附柱中，利用上述的真实污水作为吸附柱进水，水力停留时间为2倍柱体积(2BV)，记录吸附柱产水的铵氮浓度，结果如下图5所示。

由图5可知，在吸附柱的产水铵氮超过1ppm之前，吸附柱的产水的铵氮浓度均＜1ppm，产水铵氮稳定达标，能够满足地表Ⅲ类水的铵氮(以N计)浓度≤1ppm的要求，是一种高效的吸附材料，适合工业放大应用的要求。

综上所述，本发明制备了一种对铵离子具有高吸附容量、高选择性、循环性好、寿命长的无机离子交换型脱铵材料，该材料是一种正硅酸盐类化合物材料，合成工艺简单便利，仅需简单的煅烧法即可大量制备，并且对铵氮浓度在100ppm以下的微污染水源中有较高的铵氮吸附容量，与目前用于水体脱铵的材料例如沸石、改性分子筛、改性阳离子交换树脂等相比，在经济上有绝对性的优势。适用于中低浓度铵氮废水的处理(NH₃-N≤200ppm)，经过脱铵材料处理后的产水铵氮浓度＜1ppm，达到地表Ⅲ类水的铵氮浓度要求。在多种阳离子共存的实际水体中，对铵离子具有极高的选择性，该脱铵材料基本不吸附钙离子、镁离子、钾离子及钠离子，解决了市售脱铵材料的选择性低的问题，有利于提高脱铵材料的吸附位点的有效利用率。对铵氮的理论饱和吸附容量约为140mg/g，远高于市售的沸石、改性分子筛、改性阳离子交换树脂等脱铵材料，从合成上解决了脱铵材料的低吸附容量的问题。使用寿命超过600次，使用过程中的吸附容量的波动为±5％，具有极好的循环性和很长的使用寿命，解决了脱铵材料在实际水体铵氮的处理过程中吸附容量急剧衰退的问题，降低了脱铵材料使用的运行成本。在性能上具有耐有机物污染的特点，由于该材料属于无机型吸附材料，对水中有机物的污染具有良好的抵抗作用，比市售的有机型离子交换树脂更加具有抗有机物污染的优势。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵中的应用，其特征在于，所述正硅酸盐类化合物脱铵材料通过过渡金属离子M²⁺与硅原子及氧原子形成负电性骨架再以钠离子作为中和电荷，形成具有开放性骨架和通道的晶体结构；所述正硅酸盐类化合物的化学式为Na₂MSiO₄，其中，M为Zn²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺或Fe²⁺中的一种；当所述正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵时，污水中的铵根离子替换所述晶体结构中的钠离子形成(NH₄)₂MSiO₄晶体；当把所述(NH₄)₂MSiO₄晶体置于钠离子盐溶液中时，所述钠离子替换所述(NH₄)₂MSiO₄晶体中的铵根离子再生成正硅酸盐类化合物脱铵材料Na₂MSiO₄晶体；

所述正硅酸盐类化合物脱铵材料的制备方法包括：称取一定质量的过渡金属盐类化合物、硅酸钠和丙酮，研磨机中研磨后，真空干燥箱中干燥，得原料混合粉；将所述原料混合粉放在马弗炉中焙烧后自然降温至室温，去离子水清洗即得正硅酸盐类化合物脱铵材料。

2.根据权利要求1所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵中的应用，其特征在于，所述硅酸钠与所述过渡金属盐类化合物的物质的量之比为3:1～1:4。

3.根据权利要求2所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵中的应用，其特征在于，所述丙酮的质量与所述硅酸钠和所述过渡金属盐类化合物的质量之和的比为1:8～1:6。

4.根据权利要求3所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵中的应用，其特征在于，所述过渡金属盐类化合物为碳酸锌、草酸铁、乙酸铜、碳酸锰、碳酸镍、或碳酸钴中的一种。

5.根据权利要求4所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵中的应用，其特征在于，研磨机的转速为300-500rpm，研磨时间为2-6h；所述真空干燥箱的干燥温度为50-150℃，干燥时间为1-4h；所述马弗炉的焙烧温度为700～1000℃，焙烧时间为5-10h，升温速率为1～10℃/mim。

6.根据权利要求1所述的正硅酸盐类化合物脱铵材料在污水脱铵中的应用，其特征在于，所述钠离子盐溶液的物质的量浓度为0.1～4mol/L，所述钠离子盐溶液为氯化钠溶液、硫酸钠溶液、硝酸钠溶液、碳酸钠溶液中的一种。

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