[發明專利]聚硅氧烷季銨鹽改性沸石的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310117985.1
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103212384A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 梁杰;陸佳杰;焦玉超;李改
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;A01N55/10;A01P1/00;C02F1/28;C02F1/50;C08G77/26
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及一種聚硅氧烷季銨鹽改性天然沸石的制備方法和應用，具體涉及一種天然沸石表面的硅氧烷季銨鹽單體化合物現場聚合方法以及聚硅氧烷季銨鹽改性天然沸石在水處理方面的應用。

背景技術

隨著世界范圍內水污染日趨嚴重和可用水資源的逐漸匱乏，污水處理，生態農業，及水資源保護等問題已受到世界各國的普遍重視。中國作為發展中的人口大國，一方面，工業化生產過程中所產生的大量工業污水，人們日常生活中所產生的生活污水，農業生產過程中由于農肥和農藥自土壤中流失而產生的污水急劇增加，從而導致大部分江河流域的水污染越來越嚴重，地表水已進入富營養化階段，飲用水安全受到威脅，重大水污染事件時有發生；另一方面，我國水資源總量2．8萬億立方米，只相當于世界人均水平的1／4，是世界l3個貧水國家之一，但水資源的有效使用率，特別是農業用水的效率還有待進一步提高。目前，水污染已嚴重制約我國經濟和社會的穩定發展，對于一些與老百姓日常生活密切相關的自來水水源的水質惡化及污染如太湖藍藻事件，還沒有有效的預防和根治方法；水資源的低效使用和區域分配不均已嚴重影響我國一些地方的農業生產和發展。為了有效地控制水污染的惡化趨勢和高效使用水資源，國家已制定了更為嚴格的污水排放標準和飲用水質標準，同時鼓勵相關企業和研究機構開發能提高水資源使用效率的新材料及技術，因此研究和開發出一些高效、價廉的水處理材料及技術具有非常現實的經濟和社會意義。

天然沸石是1756年被瑞典礦物學家Ａ．Ｆ．Ｃｒｏｎｓｔｅｄ首先發現的含有水架狀結構的鋁硅酸鹽礦物，是一族多孔的堿金屬和堿土金屬鹽的總稱，其內部有許多大小均一的孔道，比表面積可達到300～400m²／g，因而具有優良的吸附性、離子交換性和催化性能等。天然沸石因其具有優于合成沸石的熱穩定性、耐酸性、耐輻射性，以及成本低、儲量大等特點，已成為當今世界各國極為重視的新興礦產資源，并越來越受重視。我國是一個天然沸石資源豐富的國家。現已發現的天然沸石產地主要分布在我國21個省市、自治區，共有沸石巖石產地150多處，總儲量達40億噸。天然沸石因其表面帶有負電荷和具有極性硅羥基基團而對陽離子具有較高的交換容量，但對水中的陰離子污染物的吸附能力較差。為了提高天然沸石對水中陰離子污染物的吸附能力和擴展天然沸石的應用領域和范圍，有必要對其表面進行改性。中國專利CN102921378A公開了松香基季銨鹽陽離子表面活性劑改性沸石的制備方法及應用。該專利方法將松香基季銨鹽吸附于沸石的表面來制備松香基季銨鹽陽離子表面活性劑改性沸石并用于飲用水中溶解性有機物（腐植酸）、印染廢水中陰離子染料（剛果紅）和銅離子等重金屬污染物的去除。美國專利US20040108274A1公開了十六烷基三甲基氯化銨改性沸石的制備方法及去除水中有害微生物的應用。

以上這些方法制備的改性沸石雖然對水中陰離子污染物具有良好的吸附能力，但缺點是通過靜電作用固載到沸石表面的小分子陽離子化合物在使用的過程中會緩慢地釋放到被處理的水中而導致其表面活性成分的逐漸下降，從而造成其使用壽命較短。因此，開發一種使用壽命較長的改性沸石具有非常重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有改性沸石材料及其技術存在的一些缺點，提供一種材料來源廣泛便宜、制備路線簡單的聚硅氧烷季銨鹽改性天然沸石材料及其技術。

本發明的技術方案為，硅氧烷季銨鹽是一類帶有正電荷的可水解和聚合的有機硅季銨鹽化合物，如果通過獨特的原位聚合方法，使得硅氧烷季銨鹽單體化合物均勻地聚合于沸石的表面，充分利用聚硅氧烷季銨鹽的大分子和正電荷特性以及沸石的高比表面積和表面帶負電荷的特性，就有可能制備性能優良的非溶出型聚硅氧烷季銨鹽改性沸石材料。目前，還沒有這方面的報道。為此，本發明采用天然沸石為載體，通過硅氧烷季銨鹽單體化合物在其表面的原位聚合來制備對環境無害的非溶出型聚硅氧烷季銨鹽改性沸石。

本發明所述的非溶出型聚硅氧烷季銨鹽改性沸石可以通過硅氧烷季銨鹽單體化合物在沸石表面的原位聚合來制備，具體過程包括如下步驟：

(1)天然沸石的清洗：

將天然沸石和蒸餾水按重量比1：20-30進行混合，攪拌30-40分鐘后過濾，重復該步驟3-4次，然后干燥備用；

(2)硅氧烷季銨鹽單體化合物在天然沸石表面的現場聚合：