顆粒型13x分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于納米鐵-鎳材料技術領域。尤其涉及一種顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]氯代有機物是一類常見的難降解、具有毒害作用的有機污染物，如果污水中氯代有機物未達標而排放到水體中，會嚴重威脅水生態(tài)安全和人類的生活與健康；重金屬廢水具有富集性，很難在環(huán)境中自然降解，而且也能通過食物鏈影響到人類自身的健康。
[0003]零價納米鐵由于具有還原降解氯代有機物的作用，因而被廣泛應用于氯代有機物的處理，但是零價納米鐵顆粒容易發(fā)生團聚，導致去除效果降低。重金屬廢水的處理方法主要有膜過濾法、離子交換法等。膜過濾法分為擴散滲析、電滲析、反滲透和超濾等方法，這些方法的成本過高，而且容易造成膜堵塞；離子交換法運行費用高和材料成本高，而且樹脂容易老化。由于這些傳統(tǒng)方法存在一些自身的缺點，因此尋找高活性材料去除氯代有機物和重金屬廢水已受到高度關注。
[0004]膨潤土作為一種天然礦物材料，具有資源豐富，價格低廉和比表面積大等優(yōu)點，被廣泛用于污染物的處理。零價納米鐵負載于膨潤土表面，處理含鉻廢水雖取得了一定效果(史麗娜，林玉滿，陳祖亮.膨潤土負載納米鐵去除水溶液中CH VI KJ].環(huán)境工程，2010，Si (28)，109)，但這種方法制備的材料為粉末狀，沉降性差，在處理污染物時，容易隨水流迀移，再次污染水體。納米鐵負載于粉末狀膨潤土表面，不易分散，容易發(fā)生團聚，降低了還原性能。
[0005]活性炭具有比較大的比表面積，是一種良好的吸附劑，在其表面負載零價納米鐵，能增強其吸附和還原性能(王建龍，程榮.活性炭負載納米鐵材料的制備方法及應用:中國，101708457[P], 2012-02-08)。由于活性炭價格昂貴，使得制備的材料生產(chǎn)成本較高；活性炭的強度不夠，容易變成粉末，降低了其沉降性能；活性炭的選擇性差，在處理污染物時，針對性強。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的是提供一種生產(chǎn)成本低、分散性好、吸附性能優(yōu)異和還原性能良好的顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料及其制備方法，該材料適用于氯代有機物和重金屬廢水的處理。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案的具體步驟是:
步驟一、按13X分子篩粉末:凹凸棒土粉末的質量比為1: (0.25~9)，將13X分子篩和凹凸棒土粉末混合均勻，制得13X分子篩/凹凸棒土粉末；再按13X分子篩/凹凸棒土粉末:蒸餾水的質量比為1: (1.4-2)，向13X分子篩/凹凸棒土粉末中加入蒸餾水，攪拌均勻，制得13X分子篩/凹凸棒土泥漿；然后將13X分子篩/凹凸棒土泥漿在溫度為90~110°C的條件下烘6~12h，制得13X分子篩/凹凸棒土泥塊。
[0008]步驟二、將步驟一制得的13X分子篩/凹凸棒土泥塊破碎，碾磨至粒徑為0.45-0.9mm的顆粒；再將所述顆粒置于馬弗爐中，在溫度為400~750°C的條件下煅燒l~3h，制得顆粒型13X分子篩/凹凸棒土。
[0009]步驟三、配制Fe濃度為l~6mol/L的鐵鹽溶液，然后按摩爾比η (Fe): n (Ni)=I:(0.2-9)，向鐵鹽溶液中加入鎳鹽，制得鐵鎳鹽混合液；再按每L鐵鎳鹽混合液中投加的顆粒型13Χ分子篩/凹凸棒土量為0.5-0.56Kg，將顆粒型13X分子篩/凹凸棒土加入鐵鎳鹽混合液中，靜置l~2h ;然后將靜置后的材料放入功率為300~5000W的微波爐中，微波0.5~120min,自然冷卻，制得微波顆粒型13X分子篩/凹凸棒土。
[0010]步驟四、按每L還原劑投加的微波顆粒型13X分子篩/凹凸棒土量為0.l~5Kg，將微波顆粒型13X分子篩/凹凸棒土加入裝有甲醇溶液的反應器中，再向反應器中加入還原劑溶液，反應l~2h ;取出反應后的產(chǎn)物，然后用甲醇溶液沖洗2~3次，將所得固體顆粒材料置于真空干燥器中干燥6~12h，制得顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料。
[0011]所述還原劑溶液的濃度為l~4mol/L，所述還原劑為硼氫化鈉、硼氫化鉀中的一種以上。
[0012]所述的鐵鹽為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的一種以上、或為氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵中的一種以上。
[0013]所述鎳鹽為氯化鎳、硫酸鎳中的一種以上。
[0014]所述甲醇溶液是由水與甲醇配制而成，其中甲醇的體積含量為10~50%。
[0015]由于采用上述技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下積極效果:
(I)本發(fā)明以顆粒型13X分子篩/凹凸棒土作為載體，使制備的顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料具有優(yōu)異的吸附性能、較高的強度、良好的選擇性和可沉降性。
[0016](2)本發(fā)明所采用的13X分子篩/凹凸棒土原材料具有資源豐富、價格低廉等優(yōu)點，能顯著降低顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料的生產(chǎn)成本。
[0017](3)本發(fā)明制備的顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料的顆粒層間不僅有零價納米鐵，而且還有少量含F(xiàn)e2+物質，能增強材料的還原性以及加快反應速率。
[0018](4)本發(fā)明制備的顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料，相對于純納米鐵粉分散性好，不易發(fā)生團聚。
[0019](5)本發(fā)明制備的顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料集合了顆粒型13X分子篩/凹凸棒土的良好吸附性能和零價納米鐵的強還原性能，BET比表面積達到70-530m2/g，具有良好的吸附性能和還原性能。
[0020]由此，本發(fā)明制備的顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料具有生產(chǎn)成本低、分散性好、吸附性能優(yōu)異和還原性能良好的特點，該材料適用于氯代有機物和重金屬廢水的處理。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明制備的一種中間產(chǎn)物的顆粒型13X篩/凹土樣品的SEM圖；
圖2是在圖1所示產(chǎn)物基礎上制備的顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料的SEM圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合【具體實施方式】和附圖對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0023]本【具體實施方式】所述甲醇溶液是由水與甲醇配制而成，其中甲醇的體積含量為10~50%。實施例中不再贅述:
實施例1
一種顆粒型13X分子篩/凹凸棒土負載納米鐵-鎳材料及其制備方法。本實施例的制備步驟是:
步驟一、按13X分子篩粉末:凹凸棒土粉末的質量比為1: (0.25~1)，將13X分子篩和凹凸棒土粉末混合均勻，制得13X分子篩/凹凸棒土粉末；再按13X分子篩/凹凸棒土粉末:蒸餾水的質量比為1: (1.4-1.5)，向13X分子篩/凹凸棒土粉末中加入蒸餾水，攪拌均勻，制得13X分子篩/凹凸棒土泥漿；然后將13X分子篩/凹凸棒土泥漿在溫度為90~95°C的條件下烘10~12h，制得13X分子篩/凹凸棒土泥塊。
[0024]步驟二、將步驟一制得的13X分子篩/凹凸棒土泥塊破碎，碾磨至粒徑為
0.45-0.9mm的顆粒；再將所述顆粒置于馬弗爐中，在溫度為400~500 °C的條件下煅燒
2.5~3h，制得顆粒型13X分子篩/凹凸棒土。
[0025]步驟三、配制Fe濃度為l~2mol/L的鐵鹽溶液，然后按摩爾比η (Fe): n (Ni)=I:(0.2-2)，向鐵鹽溶液中加入鎳鹽，制得鐵鎳鹽混合液；再按每L鐵鎳鹽混合液中投加的顆粒型13Χ分子篩/凹凸棒土量為0.5-0.51Kg，將顆粒型13X分子篩/凹凸棒土加入鐵鎳鹽混合液中，靜置1~1.25h ;然后將靜置后的材料放入功率為300~800W的微波爐中，微波90~120min,自然冷卻，制得微波顆粒型13X分子篩/凹凸棒土。
[0026]步驟四、按每L還原劑投加的微波顆粒型13X分子篩/凹凸棒土量為0.1-1.5Kg，將微波顆粒型13X分子篩/凹凸棒土加入裝有甲醇溶液的反應器中，再向反應器中加入還原劑溶液，反應1~1.25h ;取出反應后的產(chǎn)物，然后用甲醇溶液沖洗2~3次，將所得固體顆粒材料置于真空干