东北大学毕业设计（论文） 第1章 绪论
异的高硅型分子筛红外辐射材料，具有特征红外辐射，对食品的烘烤具有明显的效果。这种新型辐射材料，以天然沸石为主要原料，成本低、节能明显、寿命长、烘烤效果好且无污染。最近，加拿大科学家发明了一种储存太阳能的新方法，用来为房间供热，取得了很好的效果。这种方法主要是采用了一种装满沸石的容器来吸收和释放热量，当阳光照射时，沸石吸热，当与房间内湿润空气接触时它又可以放出热量。
(3)作纳米TiO2光催化剂载体 近年来的研究表明，纳米TiO2光催化降解有机物具有无毒、快速、矿化彻底、操作成本低、无二次污染等优点。目前，人们已经尝试了用多孔硅胶、陶瓷、玻璃纤维、不锈钢及活性炭、人造沸石等作为纳米TiO2的载体，克服了用悬浮相光催化氧化法存在的催化剂易失活、凝聚和难分离的缺点。由于沸石具有均一的孔道，独特的结构和化学性质，可以作为纳米TiO2光催化剂载体的优质材料。
(4)作抗菌材料 抗菌沸石作为一种新兴无机抗菌材料已逐步显示出它的价值。美国纤维及非织造布生产商FOSS公司的技术部已经开发出一种抗菌技术，将含银无机沸石AgION嵌入其纺前染色聚酷的双组分纤维中。新纤维可有效防止各种引起臭味的有害细菌和霉菌。实验测试表明，AgION能消灭99.99%的传染性细菌，并且由于是无机非药物抗菌素，细菌不会产生抗体。双组分纤维采用特殊设计方法，使AgION只在纤维表面，因此可直接接触细菌，使其灭菌效果最大化。即使在苛刻的生产条件下，这种含银沸石也非常稳定，可耐温度高达800℃，pH值稳定性在3~10。
1.4 本文研究的内容及意义
去除水中的重金属离子一直是环保产品开发领域关注的课题，因为水中的重金属离子是一种稳定的不可降解的污染物，在环境中长期积累后，对人类生活造成极大威胁，对金属资源造成严重浪费。所以开发绿色环保、成本低廉的废水处理产品具有深远的意义。
天然沸石因其良好的吸附性、离子交换性以及低廉的成本，使它在去除水中重金属离子方面具有广阔的利用前景。但是由于天然沸石存在一定的缺陷，对重金属离子吸附效果有限，限制了它在水处理中的实际应用。
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东北大学毕业设计（论文） 第1章 绪论
本课题以产于内蒙古赤峰的天然沸石为原料，对沸石样品进行基本性质检测分析后，对比了多种改性剂，最后确定了最佳的改性剂及改性条件，并对改性机理进行了研究，为其应用提供理论依据。
本文的主要研究内容如下：
（1）对天然沸石进行检测和性质分析。 （2）探索改性方法和最佳工艺条件。 （3）研究改性吸附机理。
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东北大学毕业设计（论文） 第2章 天然沸石性质分析
第2章 天然沸石性质分析
2.1 原料的制备
试验所用沸石来自内蒙古赤峰地区。采用二段闭路破碎流程（如图2.1所示）破碎至所需粒度。
原矿 破碎 筛分 破碎 筛分 试验用料 图2.1 赤峰沸石原料处理流程图
将原矿用实验室颚式破碎机破碎，破碎后的矿石用5cm的筛子筛分，筛上物料返回颚式破碎机破碎。筛下物料用万能粉碎机粉碎1分钟，以获得粒度较小的产品。粉碎后物料用套筛在振筛机上筛分15分钟，得到不同粒级的物料，分别装入自封袋中储藏待用。
2.2 原料性质分析
为了更好的选择沸石改性剂，必须对天然沸石的性质进行深入的了解。下面主要对其化学组成、物相组成、热稳定性、耐酸耐碱性及交换容量进行测定分析。
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东北大学毕业设计（论文） 第2章 天然沸石性质分析
2.2.1 化学组成分析
沸石是一族架状构造的含水铝硅酸盐矿物，其化学组成十分复杂。首先沸石因种类不同其化学组成有很大的差异。其次，相同类型的沸石由于成因、产地等不同其孔道内部吸附的阳离子不同也造成其化学组成不同。通过对赤峰沸石样品进行X射线荧光光谱定性分析得到如下结果：
表2.1 赤峰沸石原矿光谱定性分析
组分
SiO2
Al2O3
CaO
K2O
Fe2O3
MgO
Na2O
TiO2
BaO
含量
70.7000 15.3000 4.5000 4.4200 2.2200 1.4800 0.4250 0.3800 0.1900
（%） 组分 含量（%）
SrO 0.1340
P2O5 0.0795
SO3
MnO
PbO
ZrO2
Rb2O
ZnO
0.0421 0.0326 0.0286 0.0246 0.0138 0.0112
从上表可以得知，该沸石孔道中除去吸附了较多的碱金属和碱土金属阳离子外，还存在少量的Fe、Ti、Mn等元素，它们可能以阳离子形态吸附在沸石孔道内部，也可能以其化合物形态存在。对部分元素进行定量分析得到如下结果：
表2.2 赤峰沸石原矿化学成分分析
分析内容 含量（%）
SiO2 61.15
Al2O3 14.14
K2O 2.93
CaO 1.97
Fe2O3 1.39
MgO 0.95
Na2O 0.60
ZnO 0.01
PbO <0.01
由上表可知，该沸石中吸附的阳离子主要为K+和Ca2+，其次为Mg2+和Na+。是一种富钾沸石。由于不能测定其中游离的SiO2和Al2O3，无法确定构成其格架的Si和Al，只能确定其硅铝比约为3.7。
2.2.2 X射线衍射分析
对研磨后的沸石原矿样进行XRD测试，得到矿样的XRD图谱，如图2.2所示。
Alberlti在1975年证明了片沸石和斜发沸石是相同结构的，一般认为片沸石和斜发沸石是等结构的两种矿物，它们是Si/Al比由小到大变化的一族矿物中处于两端点的矿物种，二者之间存在着许多中间的、过渡的类型，基本上存
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东北大学毕业设计（论文） 第2章 天然沸石性质分析
14000120001000080006000400020000CPS0102030405060708090Postion(2Theta)
图2.2 赤峰沸石XRD图
在连续的系列。它们之间的区别，MumPton认为片沸石的SiO2/Al2O3为5.4~6.7，斜发沸石为8.5~10.5，如果按Si/Al来说，即片沸石的Si/Al为2.70~3.35，斜发沸石的Si/Al为4.25~5.25。但Mason和Sand认为片沸石与斜发沸石之间的区别主要在于片沸石中的Ca原子多于K+Na原子，而在斜发沸石中恰好相反。但在实际应用中往往是根据矿物的热学性质来区别片沸石和斜发沸石，如果矿物加热过程中出现相变，则该矿物被认为是片沸石，反之，如果加热过程中不出现相变，则认为是斜发沸石。但是，片沸石和斜发沸石的热稳定性不仅与Si/Al有关，同时也与碱土金属和碱金属的相对数量有关，此外，就碱金属而言，K的多少对于斜发沸石和片沸石的热稳定性也具有很大的影响。由此可见热稳定性是多种因素的综合结果，区别斜发沸石和片沸石也不能单从Si/Al或者碱和碱土金属的多少进行截然划分[40]。
由于各地所产斜发沸石不尽相同，在片沸石-斜发沸石系列中占据着不同位置，其性质就各有差异，直接影响到它们的开发和应用。单从表2.1化学分析的结果来看，该沸石Si/Al比较低，但是K+占优势。所以很难通过化学分析得到明确结论。对得到的XRD图谱进行物相分析如图2.3，片沸石-Ca的特征主峰2θ为9.876°，而斜发沸石在9.886°也有较强的衍射峰，但是其特征主峰2θ为22.607°。原矿在9.876°附近出现的衍射峰与片沸石符合度较高，而在22.3995°出现的最强衍射峰与片沸石-Ca的第二衍射峰22.4417°符合较好，
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