CN1974418B - 基于载银酸性沸石的海水脱盐剂及其制备方法 - Google Patents

基于载银酸性沸石的海水脱盐剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于载银酸性沸石的海水脱盐剂及其制备方法。本发明属于海水淡化技术领域。基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，其组成包括载银酸性沸石、氧化银和氢氧化钡。基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法：将沸石浸渍于酸溶液或铵盐溶液，在25～80℃下进行离子交换，然后洗涤，过滤，烘干，得到酸性沸石；在避光条件下，将酸性沸石浸渍于银离子溶液，在60～120℃下进行离子交换，然后洗涤，过滤，烘干，得到酸性载银沸石；在避光条件下，将酸性载银沸石、氧化银和氢氧化钡混合均匀，得到基于酸性载银沸石的海水脱盐剂。本发明具有脱盐效率高、出水水质好、体积小、制备工艺简单，真空载银量高，原料廉价、便于工业化生产等优点。

Description

基于载银酸性沸石的海水脱盐剂及其制备方法
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，尤其是涉及一种基于载银酸性沸石的海水脱盐剂及其制备方法。
背景技术
海水苦涩，不能直接饮用。海水盐分以氯化钠为主，约占78％，其余22％为氯化镁、硫酸镁、氯化钾等。人体血液盐度为0.9％，而海水盐度高达它的4倍。如果直接饮用海水，致使体内盐分过多，多余的盐分由肾脏器官以尿液的形式排出，就有可能导致脱水死亡。因此，救生船或跳伞装备中必须携带海水脱盐剂来淡化海水，以补充水分。
目前，现有的海水脱盐剂做为淡化海水的化学药剂，通常由载银沸石、氧化银、氢氧化钡、强酸型阳离子交换树脂、活性碳等制成。每块海水脱盐剂重65～70g，通过离子交换和化学沉淀方式，可显著降低500毫升海水中钠、钙、镁、氯、硫酸根等离子的含量，使海水淡化。然而由于氧化银和氢氧化钡的作用，使得淡化后的海水pH值升高，影响出水水质。
现有的海水淡化用脱盐剂的制备方法均为制取普通的载银沸石，然后载银沸石再与氧化银、氢氧化钡、强酸型阳离子交换树脂、活性碳等混合制成普通的脱盐剂。对于此制备方法得到的脱盐剂进行海水淡化后的PH值升高问题，美国专利US 2,322,689中曾提出用柠檬酸中和过量的氢氧根离子，生成可溶的柠檬酸钠，但是药理学测试表明这有可能导致碱毒症和生理脱水。美国专利US 2,363,020中采用尿酸降低出水的pH值，生成不溶的尿酸钠，但是人们发现这会增加出水的过滤难度，并且会影响水的口感。目前，人们通过控制氧化银和氢氧化钡的使用量，并加入强酸型阳离子交换树脂，使得出水的pH值在8.9～10.5范围内，但是增大了药剂的体积，降低了使用效率。因此研究开发高效海水脱盐剂，提高出水水质，缩小药剂体积是海水淡化领域的重要课题。
发明内容
本发明所解决的问题在于克服前述技术存在的问题，而提供了一种基于载银酸性沸石的海水脱盐剂及其制备方法。
本发明的目的之一是提供一种基于载银酸性沸石的海水脱盐剂。该海水脱盐剂的主要组分为酸性载银沸石。基于载银酸性沸石的海水脱盐剂在进行海水淡化时，既能有效地去除海水中的氯离子和钠离子，又能中和氧化银和氢氧化钡所产生的氢氧根离子，降低出水的pH值，同时不用添加强酸型阳离子交换树脂，缩小药剂的体积，更加便于携带。
本发明基于载银酸性沸石的海水脱盐剂采用如下技术方案来实现：
基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，其组成包括载银酸性沸石、氧化银和氢氧化钡。
本发明基于载银酸性沸石的海水脱盐剂还可以采用如下技术措施来进一步实现：
所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，其海水脱盐剂重量百分比组成中载银酸性沸石为75～92％，氧化银为2～9％，氢氧化钡为4～7％。酸性载银沸石的主要作用是去除海水中的氯离子、钠离子、钙离子和镁离子，同时中和氧化银和氢氧化钡所产生的氢氧根离子。氧化银的主要作用是去除海水中的氯离子。氢氧化钡的主要作用是去除海水中的硫酸根离子。
所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，该海水脱盐剂含有蒙脱石。蒙脱石的主要作用是作为分裂剂，使得块状脱盐剂在海水中迅速分裂，缩短海水淡化的时间，提高处理效率。
所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，该海水脱盐剂中蒙脱石重量百分比组成为0.5～4％。
所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，该海水脱盐剂含有硬脂酸。硬脂酸重量百分比组成为0.5～4％。硬脂酸的主要作用是作为成型剂，使得粉末状的混合物在一定的压力下更加易于成型。
所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，该海水脱盐剂含有活性炭。活性炭重量百分比组成为0.3-4％。活性炭的主要作用是吸附海水中的有机物，去除异味，提高出水水质。
本发明的目的之二是提供一种基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法。
本发明基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法采用如下技术方案来实现：
基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备，采用浸渍法，其工艺过程为：
1)制备酸性沸石
将沸石浸渍于酸溶液或铵盐溶液，在25～80℃温度下进行离子交换，然后进行洗涤，过滤，烘干；
2)制备酸性载银沸石
在避光条件下，将酸性沸石浸渍于银离子溶液，在60～120℃温度下进行离子交换，然后进行洗涤，过滤，烘干；
3)混合制备脱盐剂
在避光条件下，将酸性载银沸石、氧化银和氢氧化钡混合均匀，制得基于酸性载银沸石的脱盐剂。
本发明基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法，还可以采用如下技术措施来进一步实现：
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：
1)制备酸性沸石
将沸石置于容器内，抽真空1～20kPa，然后加入酸溶液或铵盐溶液浸渍；
2)酸性沸石浸渍载银
将酸性沸石置于容器内，抽真空1～20kPa，然后加入银离子溶液浸渍。
本制备方法采用独特的抽真空法，先抽真空抽出沸石孔道内的空气和水分，然后进行浸渍，可以很大程度地提高酸溶液或铵盐溶液的浸渍离子交换率，能够很大程度地提高沸石的载银量。本发明的载银量可高达22％。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：
1)制备酸性沸石
酸溶液或铵盐溶液浸渍进行离子交换时间为1～5小时，交换1～4次，在50～350℃下烘干；
2)酸性沸石浸渍载银
银离子溶液浸渍在搅拌条件下进行离子交换2～8小时，在50～120℃下烘干；
3)混合制备脱盐剂
加入蒙脱石，将酸性载银沸石、氧化银、氢氧化钡与蒙脱石混合均匀。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：
1)制备酸性沸石
酸溶液或铵盐溶液是HNO3、HCl、HAC、NH4Cl、NH4NO3、NH4AC中的一种或几种混合物；
2)酸性沸石浸渍载银
银离子溶液为硝酸银或醋酸银溶液。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：
HNO3、HCl、HAC、NH4Cl、NH4NO3、NH4AC浓度为0.1～1.0mol/L；硝酸银或酸银浓度为0.1～1.0mol/L。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：制备酸性沸石的沸石是天然的斜发沸石、丝光沸石或合成的A型沸石、X型沸石、Y型沸石、ZSM-5型沸石。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：制备酸性沸石时，离子交换溶液与沸石液固重量比为10～20；酸性沸石浸渍载银时，银离子溶液与酸性沸石液固重量比为5～10，酸性沸石粒径为75～150μm。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：脱盐剂加入蒙脱石、硬脂酸、活性碳，将酸性载银沸石、氧化银、氢氧化钡、蒙脱石、硬脂酸、活性碳混合均匀。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：脱盐剂重量百分比组成为酸性载银沸石75～92％、氧化银2～9％、氢氧化钡4～7％、蒙脱石0.5～4％、硬脂酸0.5～4％、活性碳0.3～4％。
所述的海水脱盐剂的制备方法，其工艺过程包括：脱盐剂酸性载银沸石、氧化银、氢氧化钡、蒙脱石、硬脂酸、活性碳混合均匀后，在40～200℃温度、10～20MPa压力下热压成块状。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明与现有技术相比，由于采用酸性载银沸石作为主要组分，混合有氧化银、氢氧化钡、蒙脱石、硬脂酸和活性碳，因而具有了以下显著的优点和有益效果：
海水脱盐剂在进行海水淡化时，酸性载银沸石既能在去除海水中的氯离子、钠离子、钙离子和镁离子的同时，又能中和氧化银和氢氧化钡所产生的氢氧根离子，降低出水的pH值，同时不用添加强酸型阳离子交换树脂，缩小了药剂的体积，更加便于携带。海水脱盐剂易于成型，在海水中能迅速分裂，海水淡化时间短，处理效率高，有效吸附海水中的有机物，去除异味，大大提高了出水水质。
海水脱盐剂的制备方法工艺过程简单、所用原料来源广泛、价廉易得，便于产业化。本制备方法采用独特的抽真空法，先抽真空抽出沸石孔道内的空气和水分，然后进行浸渍，可以很大程度地提高酸溶液或铵盐溶液的浸渍离子交换率，能够很大程度地提高沸石的载银量。本制备方法具有载银量高的特点，载银量可高达22％。
本制备方法得到的海水脱盐剂具有处理效率高、海水脱盐效果好、出水水质高、体积小、便于携带等优点。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、发明内容、特征及其功效，详细说明如下：
实施例1
基于酸性载银丝光沸石的海水淡化用脱盐剂，其组成为：酸性载银丝光沸石56g，氧化银2g，氢氧化钡4g，蒙脱石0.5g，硬脂酸0.6g，活性炭0.2g。
实施例2
基于酸性载银4A沸石的海水淡化用脱盐剂，其组成为：酸性载银4A沸石52g，氧化银5g，氢氧化钡3g，蒙脱石0.4g，硬脂酸0.6g，活性炭0.3g。
实施例3
实施例1基于酸性载银丝光沸石的海水淡化用脱盐剂的制备工艺过程：
制备酸性沸石：将70g丝光沸石置于封闭容器中，抽真空至真空度为2kPa，然后加入1000ml 0.1mol/L的NH4NO3溶液，在80℃搅拌交换4h，过滤、用蒸馏水洗涤直到不含NO- 3，如此重复交换三次，粉末在120℃下烘干12h，再在300℃下焙烧6h，即得酸性丝光沸石。
酸性沸石浸渍载银：将酸性丝光沸石置于封闭容器中，抽真空至真空度为1kPa，然后加入500ml 0.3mol/L的AgNO3溶液，充分搅拌混合均匀后，在80℃搅拌交换3h，过滤、用蒸馏水洗涤直到不含Ag+，如此重复交换二次，然后在60℃下烘干16h，即得酸性载银丝光沸石。
混合制备脱盐剂：将酸性载银丝光沸石56g，氧化银2g，氢氧化钡4g，蒙脱石0.5g，硬脂酸0.6g，活性炭0.2g混合均匀后，在80℃、20MPa压力下热压成块状，制备成海水脱盐剂。
实施例4
实施例2基于酸性载银4A沸石的海水淡化用脱盐剂的制备工艺过程：
制备酸性沸石：将100g 4A沸石置于封闭容器中，抽真空至真空度为5kPa，然后加入1000ml 0.3mol/L的HNO3溶液，在60℃搅拌交换2h，过滤、用蒸馏水洗涤直到不含NO3 -，如此重复交换三次，粉末在60℃下烘干12h，即得酸性4A沸石。
酸性沸石浸渍载银：将酸性4A沸石置于封闭容器中，抽真空至真空度为1kPa，然后加入500ml 0.3mol/L的AgNO3溶液，充分搅拌混合均匀后，在60℃搅拌交换6h，过滤、用蒸馏水洗涤直到不含Ag+，如此重复交换二次，然后在60℃下烘干16h，即得酸性载银4A沸石。
混合制备脱盐剂：将酸性载银4A沸石52g，氧化银5g，氢氧化钡3g，蒙脱石0.4g，硬脂酸0.6g，活性炭0.3g混合均匀后，在80℃、20MPa压力下热压成块状，制备成海水脱盐剂。
实施例5
实施例1和实施例2脱盐剂脱盐淡化效果比较：
分别将一块实施例1和实施例2海水脱盐剂放入海水淡化专用的滤水袋中，然后加入500ml人工海水(具体组成见表1)，连续振摇20分钟后，挤压滤水袋，得到淡化的海水，其出水水质如表2所示，以证明基于酸性载银沸石制备成的海水脱盐剂具有良好的海水淡化效果。
表1人工海水配方主要组成
  盐类   克/千克   盐类   克/千克
  NaCl   23.476   Na2SO4   3.917
  SrCl2   0.024   NaNO3   0.050
  MgCl2   4.981   CaCl2   1.102
  NaF   0.003   KCl   0.664
  NaHCO3   0.192   KBr   0.096
表2海水脱盐剂淡化海水水质的比较
  海水脱盐剂   体积cm3   重量g   出水ml   pH   电导μS/cm   Cl-mg/L   SO4 -mg/L   Ca2+mg/L   Mg2+mg/L
  实施例1   30.5   63.3   438   7.9   1250   106   420   30   50
  实施例2   28.2   61.3   440   8.1   1008   82   370   35   52
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，其特征在于：海水脱盐剂组成包括载银酸性沸石、氧化银和氢氧化钡；其中，海水脱盐剂重量百分比组成中载银酸性沸石为75～92％，氧化银为2～9％，氢氧化钡为4～7％。
2.根据权利要求1所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，其特征在于：海水脱盐剂含有蒙脱石，重量百分比组成为0.5～4％。
3.根据权利要求1所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂，其特征在于：海水脱盐剂含有硬脂酸和活性炭，其重量百分比组成分别为0.5～4％和0.3～4％。
4.根据权利要求1所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法，采用浸渍法，其特征在于，制备工艺过程为：
1)制备酸性沸石，
将沸石浸渍于酸溶液或铵盐溶液，在25～80℃温度下进行离子交换，然后进行洗涤，过滤，烘干；
2)制备酸性载银沸石，
在避光条件下，将酸性沸石浸渍于银离子溶液，在60～120℃温度下进行离子交换，然后进行洗涤，过滤，烘干；
3)混合制备脱盐剂；
在避光条件下，将酸性载银沸石、氧化银和氢氧化钡混合均匀，制得基于酸性载银沸石的脱盐剂；
其中，制备酸性沸石时，离子交换溶液与沸石液固重量比为10～20；酸性沸石浸渍载银时，银离子溶液与酸性沸石液固重量比为5～10，酸性沸石粒径为75～150μm。
5.根据权利要求4所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法，其特征在于：
1)制备酸性沸石
将沸石置于容器内，抽真空1～20kPa，然后加入酸溶液或铵盐溶液浸渍； 
2)酸性沸石浸渍载银
将酸性沸石置于容器内，抽真空1～20kPa，然后加入银离子溶液浸渍。
6.根据权利要求4所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法，其特征在于：
1)制备酸性沸石
酸溶液或铵盐溶液是HNO3、HCl、HAC、NH4Cl、NH4NO3、NH4AC中的一种或几种混合物，浓度为0.1～1.0mol/L；酸溶液或铵盐溶液浸渍进行离子交换时间为1～5小时，交换1～4次，在50～350℃下烘干；
2)酸性沸石浸渍载银
银离子溶液为硝酸银或醋酸银溶液，浓度为0.1～1.0mol/L；银离子溶液浸渍在搅拌条件下进行离子交换2～8小时，在50～120℃下烘干；
3)混合制备脱盐剂
加入蒙脱石，将酸性载银沸石、氧化银、氢氧化钡与蒙脱石混合均匀。
7.根据权利要求4所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法，其特征在于：制备酸性沸石的沸石是天然的斜发沸石、丝光沸石。
8.根据权利要求4所述的基于载银酸性沸石的海水脱盐剂的制备方法，其特征在于：脱盐剂加入蒙脱石、硬脂酸、活性碳，重量百分比组成为酸性载银沸石75～92％、氧化银2～9％、氢氧化钡4～7％、蒙脱石0.5～4％、硬脂酸0.5～4％、活性炭0.3～4％，将其混合均匀。 
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