一种轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料及其制备方法和应用，属于环保材料技术领域。本发明专利技术方法包括：将采集的斜发沸石矿石破碎、研磨、过筛，获得斜发沸石粉末；对斜发沸石粉末进一步煅烧后制备活化斜发沸石粉末；随后将斜发沸石粉末和/或活化斜发沸石粉末按比例添加至铝激发剂中，混匀；继续添加发泡剂混匀后，浇筑成型，固化即可。本发明专利技术针对传统的碱激发剂对晶态材料溶解性较差的不足，使得晶态的斜发沸石可以制备为具有较好机械强度的斜发沸石泡沫；并且，本发明专利技术制得的固化斜发沸石泡沫产物尺寸收缩小或基本不发生收缩；此外，本发明专利技术制备的轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料耐水性强，在吸附应用中结构不发生坍塌破坏，保持其整体结构。保持其整体结构。保持其整体结构。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环保材料
，具体涉及一种轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸盐矿物，是当今世界新型的矿产资源。据不完全统计，我国已发现400处沸石矿床(点)，总储量约30亿t，目前已知的天然沸石有40多种，其中分布最广的有斜发沸石、片沸石等。我国除浙江缙云县、安徽宣城县、河南信阳上天梯等地产斜发沸石外，黑龙江梅林县流纹珍珠岩、河北赤城县凝灰岩亦有斜发沸石产出。我国斜发沸石矿资源储量丰富，如河南信阳上天梯地区斜发沸石储量达0.6亿t。斜发沸石具有巨大的开发应用价值，但目前我国的斜发沸石的开发应用程度不高。
[0003]斜发沸石，其理论化学式为(Na，K，Ca)2‑3[Al3(Al,Si)2Si
13
O
16
]·
12H2O，是一种天然的分子筛，具有离子交换性、吸附性、催化性等优异的性能。刘文质等应用20～40目斜发沸石作为除氟吸附过滤器，在氟病区现场进行了试验，在原氟水含量为3～10mg/L的情况下，处理后含氟量为0.5～0.8mg/L，符合国家引用水标准，此外，原水的浊度、汞含量、总硬度等指标也有一定的改善。斜发沸石也可用于吸附核反应堆泄露出来的放射性元素锶和铯，去除污水中的重金属离子，气体的干燥吸附等领域。目前，斜发沸石已被广泛用于去除水中氟、有机物、放射性物质、氨氮、磷、砷、重金属离子等研究中。
[0004]斜发沸石虽然可作为一种有效的吸附剂用于含水处理、气体吸附等领域，但真正的将这种材料广泛的加以应用，还需解决关键性问题：斜发沸石通常需要进行破碎、粉碎为极细微的粉末状，但粉末状的沸石难以规模化应用。粉末的沸石在实际应用中存在以下问题：(1)形成粉尘，存储运输应用均存在风险；(2)处理成本高；(3)难回收，容易失去活性以及易聚集；(4)操作不便，污染环境等。
[0005]目前现有技术公开的一些关于斜发沸石作为环保处理材料的专利或文献也均存在一定的缺点。专利CN 108905970B公布的“基于斜发沸石改性的水体除镉吸附剂的制备方法及应用”中，将粉末状的沸石经高温、氯化镧改性及纳米碳纤维包覆改性后获得了粉末的基于沸石改性的水体除镉吸附剂；专利CN109809429B公布的“一种改性斜发沸石的制备方法和应用”，将斜发沸石粉末经高温与碱处理、过筛后获得了改性的斜发沸石粉末；专利CN110898800A公开的“一种天然斜发沸石类吸附剂及其应用”中，将沸石粉末利用两次铵盐改性后再用锶盐或钡盐离子交换后获得斜发沸石；专利CN112495340A公开的“一种改性斜发沸石的制备方法及水体净化剂”中，利用NaCl改性
‑
稀土改性
‑
高温活化的方式对斜发沸石进行活化，获得粉末的斜发沸石材料。以上专利的改性活化等手段增强了斜发沸石的吸附能力，但获得产物均为粉末状的沸石，非整体式的泡沫材料。
[0006]目前，尚没有相关文献专利报道有关斜发沸石泡沫材料的制备方法。虽然申请号为CN202210185397.0的专利申请公开了“一种类沸石材料及其制备方法和应用”，采用无机固体废物为原料合成类沸石材料：利用碱激发
‑
固化
‑
发泡等手段进行类沸石材料的制备，
但其采用的碱激发剂仅对于非晶态的材料有较好的溶解/固化效果，对于斜发沸石分子筛晶态的材料其溶/固效果较差。并且，采用硅酸钾/氢氧化钾激发剂制备的斜发沸石泡沫还存在2个关键性难点：(1)耐水性差，由于固化效果一般，直接用于制备斜发沸石泡沫遇水坍塌；(2)收缩程度大，制备的材料存在较大程度的收缩。
[0007]综上所述，亟需开发出一种能将斜发沸石加工制备成耐水性好、且吸附性能优异的多孔泡沫环保材料的方法，用于解决上述技术问题。

技术实现思路

[0008]基于上述理由，针对现有技术中存在的问题或缺陷，本专利技术的目的在于提供一种轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料及其制备方法和在去除重金属离子中的应用。本专利技术采用铝基激发剂，解决或至少部分解决了现有技术中存在的上述几个技术缺陷。
[0009]为了实现本专利技术的上述其中一个目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0010]一种轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料的制备方法，包括如下步骤：
[0011]将采集的斜发沸石矿石破碎、研磨、过筛，获得斜发沸石粉末；对斜发沸石粉末进一步煅烧后制备活化斜发沸石粉末；随后将斜发沸石粉末和/或活化斜发沸石粉末按照一定比例添加至铝激发剂中，混匀；继续添加发泡剂混匀后，浇筑成型，固化，获得所述的轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料。
[0012]具体地，上述技术方案，所述斜发沸石矿石可直接来源于斜发沸石矿区，斜发沸石矿内的有效斜发沸石含量可不做具体限定。
[0013]进一步地，上述技术方案，所述斜发沸石粉末的尺寸优选为60
‑
200目。
[0014]进一步地，上述技术方案，所述斜发沸石粉末的煅烧工艺如下：在750
‑
950℃条件下恒温煅烧1
‑
3h，较优选为2h。
[0015]进一步地，上述技术方案，所述斜发沸石粉末与活化斜发沸石粉末可以按任意质量比例进行混合，例如，所述斜发沸石粉末与活化斜发沸石粉末的质量比可以为10:0
‑
0:10，较优选为2:8
‑
4:6。
[0016]进一步地，上述技术方案，所述铝激发剂采用下述方法制备而成：
[0017]将去离子水、氢氧化钠、偏铝酸钠按照35
‑
55：15
‑
25：10
‑
20的质量比混合，然后搅拌均匀，获得所述的铝基激发剂。
[0018]进一步地，上述技术方案，固相原料与铝基激发剂是按照1:0.6
‑
1的质量比进行混合的；其中：所述固相原料指的是斜发沸石粉末和/或活化斜发沸石粉末。
[0019]进一步地，上述技术方案，所述发泡剂不限于使用双氧水，也可以采用铝粉、锌粉、硅微粉、碳化硅、金属硅、次氯酸钠、石灰岩、过硼酸钠等中的任意一种。
[0020]进一步地，上述技术方案，当所述发泡剂为双氧水时，所述发泡剂的添加质量为固相原料质量的1
‑
5％；当所述发泡剂为铝粉、锌粉时，所述发泡剂的添加质量为固相原料质量的0.5
‑2‰
；当所述发泡剂为硅微粉时，所述发泡剂的添加质量为固相原料质量的10
‑
20％；当所述发泡剂为碳化硅时，所述发泡剂的添加质量为固相原料质量的80
‑
90％；当所述发泡剂为金属硅时，所述发泡剂的添加质量为固相原料质量的0.5
‑2‰
；当所述发泡剂为次氯酸钠时，所述发泡剂的添加质量为固相原料质量的20
‑
30％；当所述发泡剂为石灰岩时，所述发泡剂的添加质量为固相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将采集的斜发沸石矿石破碎、研磨、过筛，获得斜发沸石粉末；对斜发沸石粉末进一步煅烧后制备活化斜发沸石粉末；随后将斜发沸石粉末和/或活化斜发沸石粉末按照一定比例添加至铝激发剂中，混匀；继续添加发泡剂混匀后，浇筑成型，固化，获得所述的轻质多孔斜发沸石泡沫环保材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述斜发沸石粉末的煅烧工艺如下：在750
‑
950℃条件下恒温煅烧1
‑
3h。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述斜发沸石粉末与活化斜发沸石粉末的质量比为10:0
‑
0:10。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述铝激发剂采用下述方法制备而成：将去离子水、氢氧化钠、偏铝酸钠按照35
‑
55：15
‑
25：10
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘意，仇秀梅，严春杰，周森，周凤，王洪权，朱小燕，高玉婷，邓恒，
申请(专利权)人：湖北省地质实验测试中心国土资源部武汉矿产资源监督检测中心，
类型：发明
国别省市：