專利名稱：一種用于降解含臭氧廢氣的改性沸石及其制備方法
技術領域：
本發明涉及改性沸石，具體屬于一種用于降解含臭氧廢氣的改性沸石及其制備方法。
背景技術：
臭氧是常見的室內空氣污染物質之一，室內辦公或家用電器，如打印機、復印機、臭氧消毒柜、臭氧空氣凈化器等都能釋放臭氧。臭氧不僅本身對人體健康產生危害，其在室內與不同有機物質發生的化學反應更是嚴重損害人體機能。臭氧與室內活潑的揮發性有機物反應會生成多種微量的有害副產物和顆粒物，反應產物包括了致癌物質(甲醛、丙烯醛)、刺激性物質(羰基、二羰基、酸類)、自由基、二級有機氣溶膠，以及其他氧化產物。由此可見，室內臭氧不僅有刺激性的氣味，而且對人體健康存在潛在威脅，因此世界各國都對室內臭氧濃度和工作區臭氧濃度進行了限定。我國明確規定居室內的臭氧濃度Ih內不得超過0. 16mg/m3。可見降解空氣中的臭氧并將其分解為無害的物質非常必要，目前主要的臭氧分解技術主要有熱分解法，電磁波輻射分解法，藥液吸收法，活性炭法，催化分解法等。沸石是一類具有規則的籠形或孔道結構的硅鋁酸鹽晶體，擁有獨特的孔道結構和豐富的比表面積，同時有較強的吸附分離、離子交換、催化等作用，被廣泛用于水處理和化工等領域。但將沸石不經處理直接用于降解含臭氧廢氣，其降解能力較差，穩定性也較差。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于降解含臭氧廢氣的改性沸石及其制備方法，這種改性沸石降解含臭氧廢氣的能力較強，穩定性高。本發明以沸石為原料，采用液一固納米晶體負載的方法將金屬元素鐵引入到沸石結構中，制備成具有特殊催化性能的雜原子沸石。該方法制備的雜原子沸石具有生產成本低廉，生產制備工藝簡單，對于臭氧分解效率高，操作簡便等特點，作為環境功能材料具有廣闊的應用前景。本發明的目的在于提供一種用于降解含臭氧廢氣的改性沸石，通過以下方法制得
1)在5(T80°C恒溫條件下，將濃度為0.2 1. 2M的鐵鹽溶液勻速攪拌，攪拌過程中加入濃度為0. 05 0. 5M的堿液，令溶液pH達到1. 5 2. 8，此時形成鐵氧化物的納米晶體，并穩定分布于膠體體系中，即為含鐵溶膠；
2)將沸石以固液質量比1:5 10投入到pH值為4 5的稀HNO3溶液中，在勻速震蕩條件下，緩慢加入上述含鐵溶膠，沸石和含鐵溶膠的比例為1 :1 3，保持震蕩l-3h，離心取出沸石；
3)將上述處理后的沸石用pH值為6.5-7. 5的NaH2PO3-Na2HPO3緩沖溶液浸泡3h以上，用純水清洗至少3次；
4)將步驟3)處理的沸石經過離心，105°C烘干，再于40(TC條件下焙燒2 4h，制成雜原子改性沸石，該產品為紅褐色固體顆粒。所述步驟1)中的鐵鹽是正鐵鹽或亞鐵鹽，亞鐵鹽優選硫酸亞鐵，其濃度優選0. 2 0. 3M。所述步驟1)中的堿液優選碳酸鈉，濃度優選0. 2 0. 3M。所述步驟2)中的沸石和含鐵溶膠的比例優選1 :2. 5。應用上述改性沸石降解含臭氧廢氣將改性沸石填充到降解反應管中，將含臭氧的廢氣引入反應管，保證一定的停留時間，臭氧即得到降解。當CV流量為5 Smg/min，氣體流量4. 5L/min，停留時間0. 32s,與未降解前的沸石相比，未降解沸石臭氧降解率為87% 91. 3%之間，而改性沸石降解率達到97. 8% 100%，改性沸石的臭氧降解率比未改性沸石有顯著的提高。與現有技術相比本發明具有以下優點和效果1、改性沸石制備工藝簡單，降解臭氧工藝簡捷，降解效率高；2、降解過程安全，沒有有害氣體產生；3、改性沸石應用長期穩定，臭氧降解過程中改性沸石不會消耗和失活，運行成本低，易于推廣。
具體實施例方式實施例1
(1)在60°C恒溫下，將0. 2M的硫酸亞鐵溶液勻速攪拌中加入0. 2M的碳酸鈉，令溶液pH達到1.6，得到含鐵溶膠。(2)將IOOg沸石投入到pH值為4. 5的500mLHN03溶液中，在勻速震蕩過程中緩慢加入上述含鐵溶膠200mL，保持震蕩2h，離心取出沸石。(3)上述沸石用pH值為7的NaH2PO3-Na2HPO3緩沖溶液浸泡4h后，用純水清洗3次。(4)離心取出沸石，105°C烘干后在400°C條件下焙燒2h，制成雜原子改性沸石，該產品為紅褐色固體顆粒。取60g經上述步驟制備的改性沸石裝填至管徑為18mm的玻璃管內，(V流量為12 13mg/min，氣體流量1. 5L/min，停留時間0. 96s，尾氣用KI吸收液檢測剩余臭氧量，系統連續運行5h，O3分解效率達99. 5%以上。實施例2
(1)在60°C恒溫下，將0. 2M的硫酸亞鐵溶液勻速攪拌中加入0. 2M的碳酸鈉，令溶液pH達到1.75，得到含鐵溶膠。(2)將150g沸石投入到pH值為4. 5的800mLHN03溶液中，在勻速震蕩過程中緩慢加入上述含鐵溶膠375mL，保持震蕩2h，離心取出沸石。(3)上述沸石用pH值為7的NaH2PO3-Na2HPO3緩沖溶液浸泡4h后，用純水清洗3次。(4)離心取出沸石，105°C烘干后在400°C條件下焙燒2h，制成雜原子改性沸石，該產品為紅褐色固體顆粒。取管內徑為30mm的玻璃管，將改性后的沸石全部裝填，尾氣用KI吸收液滴定檢測臭氧含量，(V流量、含臭氧氣體流量、停留時間、系統運行時間、降解臭氧效果見下表。
權利要求
1.一種用于降解含臭氧廢氣的改性沸石，其特征在于通過以下方法制得.1)在5(T80°C恒溫條件下，將濃度為0.2 1. 2M的鐵鹽溶液勻速攪拌，攪拌過程中加入濃度為0. 05 0. 5M的堿液，令溶液pH達到1. 5 2. 8，此時形成鐵氧化物的納米晶體，并穩定分布于膠體體系中，即為含鐵溶膠；.2)將沸石以固液質量比1:5 10投入到pH值為4 5的稀HNO3溶液中，在勻速震蕩條件下，緩慢加入上述含鐵溶膠，沸石和含鐵溶膠的比例為1 :1 3，保持震蕩l-3h，離心取出沸石；.3)將上述處理后的沸石用pH值為6.5-7. 5的NaH2PO3-Na2HPO3緩沖溶液浸泡3h以上，用純水清洗至少3次；.4)將步驟3)處理的沸石經過離心，105°C烘干，再于40(TC條件下焙燒2 4h，制得產品。
2.如權利書1所述的改性沸石，其特征在于所述步驟1)中的鐵鹽是正鐵鹽或亞鐵鹽。
3.如權利書2所述的改性沸石，其特征在于所述的亞鐵鹽是硫酸亞鐵，其濃度是0.2 0. 3M。
4.如權利書1所述的改性沸石，其特征在于所述步驟1)中的堿液是碳酸鈉，濃度為0. 2 0. 3M。
5.如權利書1所述的改性沸石，其特征在于所述步驟2)中的沸石和含鐵溶膠的比例為1 :2. 5。
全文摘要
本發明提供了一種降解含臭氧廢氣的改性沸石及其制備方法，是以沸石為原料，采用液—固納米晶體負載的方法將金屬元素鐵引入到沸石結構中，制備成具有特殊催化性能的雜原子沸石。將改性沸石填充到臭氧降解裝置中，使含臭氧廢氣通過裝置時即可得到有效的降解。該方法制備的雜原子沸石具有生產成本低廉，生產制備工藝簡單，對于臭氧分解效率高，操作簡便等特點，作為環境功能材料具有廣闊的應用前景。
文檔編號B01D53/86GK102557062SQ20121001062
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月15日 優先權日2012年1月15日
發明者劉海龍, 張智燁, 王瑞軍 申請人:山西大學