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天然沸石改性后的多少目吸附效果最好?

2018-12-07 16:29阅读:
天然沸石改性时,其矿样的粒径有一定的要求。若颗粒大于5目,则酸只能浸润晶体表面而不能浸透晶体内部结构,因此不能将内部结构孔道中的不纯物质或可溶性物质清除出来,影响其吸附性能。相反,若颗粒小于80目,它一方面是使用上不合适,另一方面是由于颗粒过小易被吹散而造成品率低,在经济上是不合算的。因此,对天然沸石进行改性试验,沸石的粒度范围应该控制在5~80目之间,为了寻找沸石改性的最佳粒度,设计并进行了沸石改性最佳粒度探索试验。

试验步骤

(1) 将破碎后的沸石原矿用网目分别为5目(4mm)、9目(2mm)、12目(1.5mm)、16目(1mm)、32目(0.5mm)、60目(0.3mm)、70目(0.22mm)和80目(0.18mm
)的标准筛进行筛分,按照不同的粒度进行分类并编号,分别为090518-1~090818-9,用蒸馏水洗涤2~3次,洗去矿样表面附着的杂质和细粉尘,105干燥,装袋保存。
(2) 分别称取不同粒度的沸石原矿10.00g,放入100ml锥形瓶中,加入1mol/L的盐酸50ml,改性时间10h,温度室温25
(3) 将改性后样品洗涤并于105条件下干燥,制样并分别测试其吸氨量和吸水率。

结果与讨论

不同粒度天然沸石在相同条件酸法改性后其吸氨量和吸水率的测试结果见表3.1
3.1 不同粒径沸石改性测试结果表
Tab. 3.1 Analysis result of different diameter zeolite modification
矿样编号
沸石粒径/mm
吸氨量/mmol/100g
吸水率/%
090518-1
>4.00
148
65.43
090518-2
2.00~4.00
150
64.47
090518-3
1.50~2.00
152
65.56
090518-4
1.00~1.50
150
66.96
090518-5
0.50~1.00
155
66.30
090518-6
0.30~0.50
157
67.22
090518-7
0.22~0.30
160
69.90
090518-8
0.18~0.22
160
68.47
090518-9
<0.18
162
70.13


根据表3.1中的数据做出沸石粒径与沸石改性后吸氨量及吸水率的关系图,见图3.13.2



沸石粒径与改性后沸石吸氨量的关系,3.1
沸石粒径与改性后沸石吸水率的关系,3.2
Fig. 3.1 Relationship between zeolite size and ammonia absorption rate
Fig. 3.2 Relationship between zeolite size and water absorption rate


分析图3.1和图3.2的结果,可以得出以下结论:
在相同的改性条件下,沸石的粒径越小改性效果也越好。从5目(4mm)到32目(0.5mm)随着沸石粒径的减小,改性后沸石的吸氨量也随着增大,但曲线较为平缓。到32目(0.5mm)之后虽然随着粒径减小吸氨量有所上升,但吸氨量值改变不是很大。吸水率的变化不是很明显,但总的趋势符合规律。
引起这种结果的可能原因是:粒径越小,总的比表面积就增大,故改性的效果也变好。但外表面积比内表面积小的多,所以由粒径的减小而引起的比表面积增加是很有限的,其影响结果也就不很明显。考虑到被吸附物质的扩散速度及沸石的破碎功耗与损失,选取60目(0.3mm)作为沸石改性的最佳粒度是合适的。

天然沸活化处理最佳条件

天然沸石进行焙烧预处理(活化),沸石中的水加热到200左右即可逸去,沸石得到活化,形成疏松多孔的海绵体,使吸附和阳离子交换等特性得以发挥。而且当水受热逸出后,通道和孔穴更加空旷,相应内表面积更加巨大,而且脱水后沸石晶穴内部具有很强的库仑场和极性,色散力与静电力的加和使沸石表现出强烈的吸附性。沸石具有耐高温特性,但温度太高会破坏其结构使其失去离子交换功能
由此可见,在天然沸石改性前对其进行焙烧预处理(活化)是很有必要的。通过合适条件的焙烧可以清除沸石孔道中的杂质和有机物,提高其吸附性能,对提高沸石改性效果是很有益处的。所以在沸石改性前要确定最佳的焙烧条件,即:焙烧的温度和焙烧时间

试验步骤

(1) 沸石原矿破碎到60目左右,蒸馏水洗涤2~3次除去表面附着的杂质和灰尘,并于105干燥;
(2) 分别将上述干燥的沸石矿称取适量于马弗炉中焙烧2h,焙烧温度分别为300350400450500550600650700750800,各样品编号依次为BSWD-1~BSWD-11,焙烧完成后将各样品取出并于干燥皿中冷却至室温,装袋保存;
(3) 将上述样品制样并测试其吸氨量和吸水率;
(4) 分析前述试验取得的结果,确定焙烧的最佳温度(400),在此温度下称取适量上述沸石原矿于马弗炉中焙烧,焙烧时间分别为30min60min90min120min150min180min210min240min270min300min,各样品编号依次为BSSJ-1~BSSJ-10,焙烧完成后将各样品取出并于干燥皿中冷却至室温,装袋保存;
(5) 各样品分别制样并测试其吸氨量和吸水率。

结果与讨论

天然沸石于不同焙烧温度,相同焙烧时间(2h)预处理后其吸氨量、吸水率测试结果见表3.2
3.2 不同焙烧温度预处理沸石测试结果表
Tab. 3.2 Performance test result of zeolite under different calcination temperature
矿样编号
焙烧温度/
吸氨量/mmol/100g
吸水率/%
BSWD-1
300
148
78.50
BSWD-2
350
150
74.

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