白庙子斜发沸石水热离子交换性能研究.docx

文章编号: 1000- 1638 (2006) 0620646205Ξ白庙子斜发沸石水热离子交换性能研究陈铁旦, 苗茵, 李曼尼(内蒙古大学化学化工学院, 呼和浩特 010021)摘要: 研究了白庙子斜发沸石在水热离子交换中阳离子交换容量、配位阳离子交换度及 K + 、N a+ 、C a2+ 离子在该矿样上的交换量. 实验发现, 该矿铵离子交换容量为 1. 73 mm o l/g, 配位阳 离子交换度C a2+ K + M g2+ N a+ . 在铵改性矿样N H 4Z 上K + 离子属超容量交换, 交换量达78. 2 m g/g, 对海水提钾有应用价值. 在不同离子交换矿样上C a2+ 交换量N H 4Z N aZ KZ O rZ, 在钠改性矿样N aZ 上C a2+ 离子交换量可达 32. 4 m g/g, 对硬水软化有应用价值.关键词: 斜发沸石; 水热离子交换; 配位阳离子交换度; 阳离子交换量中图分类号: P 578. 971文献标识码: A研究天然沸石的阳离子交换性能对改变沸石孔道口径、沸石晶体内部电场强度和表面酸性, 改善沸石的吸附筛分性能和催化性能都有重要意义. 同时, 作为离子交换剂, 天然沸石对改进饮用水、生活 用水的质量, 处理工业废水、生活污水及放射性核废物等方面都有广泛应用价值. 斜发沸石是自然界中常见的一种天然沸石, 其理想晶胞组成为N a6 [A l6 S i30O 72 ] ·32H 2O , 属单斜晶系, 空间群为 I2 /m 〔1〕,硅铝比 10, 有较好的离子交换性能. 内蒙古西部乌拉特前旗的白庙子斜发沸石矿, 储量丰富, 质量较 好. 研究该沸石矿的阳离子交换性能, 对进一步开发利用矿产资源, 发展地区经济有重要促进作用.1 实验部分1. 1将产于乌拉特前旗小佘太乡白庙子斜发沸石矿研磨, 筛分得 40～ 60 目矿样, 水洗至无悬浮粉 末, 120 ℃烘干得白庙子斜发沸石原矿样O rZ. 将O rZ 以10 g ∶100 mL 固液比在10%N H 4C l 溶液中70～ 80 ℃煮沸1 h , 重复该操作15 次, 水洗至无C l- (A gN O 3 检验) , 120 ℃烘干, 得铵离子水热交换试样N H 4 Z. 将N H 4 Z 分别在 10% N aC l、10% KC l 溶液中按照铵离子水热交换程序继续重复操作 15 次, 得 钠离子、钾离子水热离子交换试样N aZ、K Z. 四种样品均为白色.1. 2按照地矿部D ZG9301212 化学分析规程, 采用日立 508 型原子吸收分光光度计对O rZ、N H 4 Z、N aZ、K Z 各试样主要化学组成进行测定, 结果见表 1.表 1各试样的化学组成 (mm o l/g)Table 1 The chem ica l com po s it ion s of sam p le s (mm o l/g)试样S iA lF eC aM gN aK11. 4411. 4411. 442. 642. 632. 580. 130. 120. 090. 520. 070. 040. 350. 160. 120. 340. 191. 840. 480. 180. 14O rZN H 4Z N aZ K Z 11. 44 2. 61 0. 10 0. 04 0. 13 0. 18 2. 18 1. 335 ℃将O rZ 及水热离子交换试样N H 4 Z、N aZ、K Z 以 1. 5 g∶160 mL 固液比与含C a2+ 40 m g/L收稿日期: 2006203228; 修回日期: 2006207214基金项目: 国家自然科学基金 资助作者简介: 陈铁旦 (1977～ ) , 男 (蒙古族) , 内蒙古兴安盟人, 2002 级硕士研究生.Ξ第6 期陈铁旦等 白庙子斜发沸石水热离子交换性能研究647的C aC l2 溶液进行多次水热离子交换, 直至饱和交换. 根据交换前后溶液中C a2+ 浓度, 计算各试样对C a2+ 的交换量. 将N aZ 以同样固液比与含C a2+ 40 m g/L 的C aC l2 溶液分别于18、35、45、55 ℃进行多次 水热离子交换, 直至饱和交换, 测不同温度N aZ 试样对C a2+ 交换量. 溶液中C a2+ 浓度用ED TA 络合滴 定法测定, 结果见图 1、图 2.2 结果与讨论2. 1矿样化学组成由于本文的N H 4C l、N aC l 和 KC l 水热离子交换过程对斜发沸石矿样的 S i 含量不产生影响, O rZ 矿样的S i 均为四配位骨架S i〔2〕, 因此表1 所列的各试样的化学组成mm