本發(fā)明涉及天然沸石改性，具體是一種疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大量污染物持續(xù)排放，導(dǎo)致地球生態(tài)環(huán)境受到日益嚴(yán)重的威脅，尤其是燃料燃燒、化工生產(chǎn)、垃圾焚燒和裝修材料揮發(fā)等，產(chǎn)生大量vocs等污染物氣體，導(dǎo)致空氣污染問題格外凸顯，為此，如何開發(fā)一種可以有效吸附這些有害氣體的材料已成為大家關(guān)注的熱點。

2、目前，研究者不斷尋求和開發(fā)新型空氣凈化技術(shù)和材料，以期解決空氣污染問題，在諸多空氣凈化材料中，氣體吸附材料因其制備工藝簡單、方便高效等優(yōu)點，受到格外重視，一些新型的氣體吸附材料，如活性炭和沸石分子篩等，已得到了廣泛地應(yīng)用。然而，大部分氣體吸附材料在實際應(yīng)用中仍存在兩大關(guān)鍵問題：其一、目前所用的吸附材料在使用中往往會優(yōu)先吸附水，導(dǎo)致其活性吸附位點減少，對空氣中的污染物處理性能降低；其二、吸附材料一般需要成型和造粒，才能使用，但大多顆粒吸附劑造粒后，需要進(jìn)行焙燒處理以增加其強(qiáng)度，導(dǎo)致成本和能耗增加，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。

3、因此，如何開發(fā)一種水蒸氣吸附量低、vocs等污染物氣體吸附量高、成本低、工藝簡單且能耗低的氣體吸附材料，仍是當(dāng)前亟待深入研究和解決的重要課題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球及其制備方法，不僅工藝簡單、能耗低、成型率高，而且制備的微球具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、高疏水性和優(yōu)異的揮發(fā)性有機(jī)物氣體吸附性能。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、一種疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球的制備方法，包括如下步驟：

4、步驟1、按照比例(80～160g)：1l，取天然沸石和濃度為3～8mol/l的酸溶液混合，在70～90℃，反應(yīng)12～48h，然后依次洗滌、抽濾、烘干和研磨，得到高硅沸石；

5、步驟2、按照比例(600～1000g)：(80～160g)：1l，將高硅沸石、水泥和硅溶膠膠凝材料混合并攪拌均勻后，裝入模具，待其凝固，依次脫模和陰干，得到沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球；

6、步驟3、先將偶聯(lián)劑溶解于醇中，配制出濃度為0.05％～10％的偶聯(lián)劑/醇溶液，再將沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球浸漬于偶聯(lián)劑/醇溶液，常溫下，滲漬24～48h，得到疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球。

7、進(jìn)一步地，所述步驟1的天然沸石為天然斜發(fā)沸石或天然絲光沸石。

8、進(jìn)一步地，所述步驟1的酸溶液為硝酸溶液或鹽酸溶液。

9、進(jìn)一步地，所述步驟1中高硅沸石的硅/鋁的摩爾比16.6～21.8。

10、進(jìn)一步地，所述步驟3的偶聯(lián)劑為十二烷基三甲基硅烷、十二烷基(甲基)二甲氧基硅烷、十二烷基三氯硅烷或十二烷基二甲基氯硅烷。

11、進(jìn)一步地，所述步驟3的醇為甲醇、乙醇或丙醇。

12、一種疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球，水接觸角為105.2°～120°。

13、進(jìn)一步地，水蒸氣吸濕量為3.85～5.21mg/g，乙酸吸附量為37.86～40.25mg/g。

14、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

15、首先，本發(fā)明利用酸溶液對廉價易得的天然沸石進(jìn)行改性后，獲得高比表面積和孔隙度的高硅沸石，有效提升了沸石的氣體吸附性能；其次，將高硅沸石與水泥和硅溶膠膠凝材料混合，水泥和硅溶膠可有效粘結(jié)沸石顆粒，實現(xiàn)顆粒之間的均勻混合，獲得的沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球具有豐富的孔道，且富含羥基活性基團(tuán)；再次，將沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球完全浸漬于有機(jī)偶聯(lián)劑的醇溶液中進(jìn)行改性，復(fù)合微球表面的羥基基團(tuán)與偶聯(lián)劑之間發(fā)生鍵合，從而得到高疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球；總之，本發(fā)明不僅具有材料價廉易得、制備工藝簡單、反應(yīng)條件易于控制、綠色環(huán)保和能耗低的優(yōu)點，而且制備的高疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球具有水蒸氣吸附量低和vocs等氣體污染物吸附量高的優(yōu)點，可重復(fù)用于吸附室內(nèi)vocs污染物，非常適用于文物保護(hù)等領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球的制備方法，其特征在于，所述步驟1的天然沸石為天然斜發(fā)沸石或天然絲光沸石。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球的制備方法，其特征在于，所述步驟1的酸溶液為硝酸溶液或鹽酸溶液。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球的制備方法，其特征在于，所述步驟1中高硅沸石的硅/鋁摩爾比為16.6～21.8。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球的制備方法，其特征在于，所述步驟3的偶聯(lián)劑為十二烷基三甲基硅烷、十二烷基(甲基)二甲氧基硅烷、十二烷基三氯硅烷或十二烷基二甲基氯硅烷。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球的制備方法，其特征在于，所述步驟3的醇為甲醇、乙醇或丙醇。

7.一種如權(quán)利要求1～6任一項所述方法制備的疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球，其特征在于，水接觸角為105.2°～120°。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球，其特征在于，水蒸氣吸濕量為3.85～5.21mg/g，乙酸吸附量為37.86～40.25mg/g。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球及其制備方法，方法包括如下步驟：步驟1、按照比例(80～160g)：1L，取天然沸石和濃度為3～8mol/L的酸溶液混合，在70～90℃，反應(yīng)12～48h，然后依次洗滌、抽濾、烘干和研磨，得到高硅沸石；步驟2、按照比例(600～1000g)：(80～160g)：1L，將高硅沸石、水泥和硅溶膠膠凝材料混合并攪拌均勻后，裝入模具，待其凝固，依次脫模和陰干，得到沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球；步驟3、先將偶聯(lián)劑溶解于醇中，配制出濃度為0.05％～10％的偶聯(lián)劑/醇溶液，再將沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球浸漬于偶聯(lián)劑/醇溶液，常溫下，滲漬24～48h，得到疏水性沸石/水泥/硅溶膠復(fù)合微球，具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、高疏水性和優(yōu)異的VOCs吸附性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王程,都扶嶺,于倩茹,劉思琪,袁勝超,劉大金,李維欣,韓貴雷,章愛衛(wèi),暢秀俊,王志奇,薛曉峰,張鎖柱,王洪亮,李貴仁,柴陸軍,巨凡凡,史建松,高學(xué)通,蔣鵬飛,段偉強(qiáng),張彭召,李紅運,張晶,趙珍,李凱,劉潤興,王巖峰,王陽,馮建亮
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19