沸石的物化性質和制備方法（二）

時間：2023-03-24 14:35:34來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

沸石的物化性質和制備方法（二）

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

(1)活化處理

沸石的活化方法一般有高溫焚燒和無機酸處理等。天然沸石經干燥后再對其進行高溫焙燒，控制焙燒溫度在350～580℃，焚燒時間90～120min，即為沸石的高溫焙燒活化。焙燒溫度過低往往起不到活化的效果，而溫度過高通常會造成沸石結構的破壞。經高溫焙燒后的沸石在機械強度和吸附能力方面均有較大幅度的提高。采用硫酸、鹽酸等無機酸可對沸石進行預活化。通常采用質量分數4%～10%的鹽酸或硫酸對沸石進行活化，低于此濃度的酸對存在于沸石中的雜質去除效果不好，而高于此濃度的酸會造成中和過程的不經濟，不方便。一般高溫焙燒活化與無機酸活化這兩種方法往往配合使用。

(2)表面改性

在沸石的表面上覆蓋--層多孔的、等電點高的改性劑，可以使改性后的沸石在保持原有優點的基礎上，獲得新的功能。用NaCl溶液對天然斜發沸石改性制得Na型沸石對水中的苯酚有較好的去除效果。而利用NH4Cl和CaCl2溶液對天然沸石進行改性處理，也能夠大幅度提高沸石對陽離子的吸附能力。而目前利用有機陽離子表面活性劑對天然沸石進行表面改性制備有機沸石以吸附水中的陰離子污染物，正成為目前研究熱點。

①P型沸石P型沸石可以用NaOH溶液處理天然沸石而形成，例如，將3910～200目的天然斜發沸石，加入10mL 5mol/L NaOH溶液中，在(95±5)℃下加熱70h，即獲得P型沸石。

②Cu型沸石在用Cu2+交換制取銅型沸石時，常因沸石中含有H+而使Cu2+交換受阻。因在交換前，需將沸石在濃氨水中浸漬，使NH4+先置換沸石中的H+。制備Cu型沸石主要是用硝酸銅(最佳)、硫酸銅或氯化銅處理沸石，同時使Cu交換率在50%以上。經交換后的沸石可拌水成型并在適當溫度下活化備用。也可用少量硬脂酸鋁、石墨等作黏合劑，或用氯化鋁和硅藻土等載體成型。

③H型沸石將天然絲光沸石用稀無機酸(HCl，H2SO4，HNO3，HClO4)處理，使H+交換率至少在20%以上，成型后在90～110℃干燥，最后用350～600℃溫度加熱活化即成。H型沸石具有很高的吸附速度和陽離子交換容量。

④Na型沸石將天然絲光沸石用過量的鈉鹽溶液(NaCl、Na2SO4、NaNO3等)處理，使Na+交換率至少在75%以上，成型后在90～110℃干燥，最后在350～600℃溫度加熱活化制成。Na型沸石將大大提高其對氣體的吸附容量，甚至比合成的5A型分子篩的吸附量還大。王萍等用NaCl作為改性劑，對浙江縉云斜發沸石、甘肅白銀塊型斜發沸石進行Na型沸石改性，改性后的沸石對苯酚(8mg/L)的去除率提高了6倍。

⑤NH4+型沸石將天然沸石用2mol/L的NH4C1溶液處理，然后用2mol/L KCI溶液作提洗劑，能使陽離子的交換容量達到145mmol/100g。

⑥Ca型沸石將天然沸石用2mol/L CaCl2溶液處理，然后用2mol/L NH4Cl溶液作提洗劑，其陽離子交換容量可達59mmol/100g。

⑦八面沸石目前我國探明的沸石礦很大部分為斜發沸石，其致命弱點是比表面積小，孔徑小。如將斜發沸石改型為八面沸石，則可廣泛應用于化工、煉油等領域，大大提高這種豐富而廉價礦物的使用價值。將斜發沸石改型為八面沸石，其礦物結構發生變化，由單斜晶系變為立方晶系，晶格參數及硅鋁比均有大的變化，這一改型過程的機理實際上是沸石再結晶過程，即是硅酸鹽陽離子骨架再形成的過程。斜發沸石在NaOH和NaCl的水溶液中，固相晶態的斜發沸石軟化，受到介質中OH-的催化而發生解聚，生成沸石結構單元，晶核進一步有序化，生成八面沸石晶體。

⑧有機化沸石近年來，沸石的有機化改性的研究呈上升趨勢。有報道，用溴化十六烷基三甲胺為改性劑，制得的改性斜發沸石對2，4-DCP的去除率可達90%。方法是，對天然斜發沸石用去離子水洗滌3遍，以去掉可溶性無機物，并在500℃的馬弗爐內焙燒2h，以除去有機物質，然后把沸石磨碎成直徑為0.42～0.83mm，置于廣口瓶中備用。稱取30g沸石，置于180mL一定濃度的HDTMA溶液中，搖勻后放入恒溫振蕩器中，恒溫25℃振蕩24h，振速150r/min，取出后用去離子水洗滌2～3次后風干備用。在50mL磨口碘量瓶中，分別加入1.0g沸石和20mL一定濃度的2，4-DCP溶液，蓋緊塞子，恒溫25℃，振速150r/min，振蕩24h，后靜止2h，在5000r/rain下離心30min，上層濾液過0.45Ftm的微孔濾膜，測定濾液中的2，4-DCP的殘留量。實驗表明，天然沸石對2，4-DCP也有較小的吸附能力，但在相同條件下的吸附效果遠不如改性沸石好。隨著改性實驗中HDTMA溶液濃度的增加，改性沸石對2，4-DCP的吸附能力也增強。當HDTMA溶液濃度為15g/L，2，4-DCP的濃度為100mg/L時，改性沸石對2，4-DCP的吸附率達到90%。

應該指出，沸石處理時，對溫度和酸堿度的控制是很重要的，它們將直接影響其離子交換能力。實驗表明，沸石的離子交換能力，在600℃以下時變化較小，在600℃以上時則急劇降低，900℃以上則基本喪失交換性能。如用5mol/L以下的HCI或H2SO4處理沸石(煮沸1h)，其交換能力變化不大，但隨著用酸濃度的增加，而其交換能力則隨之降低。用堿處理的情況也相類似。當用2mol/L NaOH處理時，沸石結構已發生較大變化。當用5mol/L NaOH處理時，結構已發生相當大的變化，當用10mol/L NaOH處理，則結構破壞。所以，沸石的離子交換能力開始隨NaOH的初始濃度的增加而增加，達到最高值后又依濃度增加而降低。

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