沸石-活性炭复合材料的吸附性能研究

高巍（山西轻工职业技术学院,山西太原030013）

摘要：沸石与活性炭是两种重要的工业吸附剂，研究发现将沸石与活性炭两种物质制作成为沸石活性炭符合材料可有效提高其吸附性，适用于大多数工业流体吸附需求。本文就沸石-活性炭符合材料的吸附性能进行研究，为工业生产提供参考。

关键词:沸石；活性炭；复合材料；吸附性

沸石和活性炭复合材料吸附性较强，具有较强实用性，但这两种材料性能有限，必须研制出新的复合材料，提高材料吸附性及普遍适用性，满足大多数工业生产需求，为工业生产奠定坚实基础。

物质都具有良好吸附性能，但对于极性较大的分子呈现相斥性，例如水分子极性较大，因此活性炭呈现憎水性。活性炭吸附原理主要有以下几种：

（1）物理吸附。造成物理吸附的主要原因是分子间的范德华力，该种吸附方式易实现脱附，一般将其用于变压吸附中。（2）化学吸附。化学吸附主要作用了是化学键力，因此一旦吸附后便难以实现脱附。

影响活性炭吸附性因素有多种，例如温度、比表面、孔径、吸附表面结构等。

3沸石-活性炭复合材料吸附性能研究

当前工业生产中使用较多的吸附剂主要有活性炭、沸石、活性Al2O3等。但在一些处理工艺较为复杂的工序中使用单一吸附剂难以实现净化效果，例如在工厂废水处理中需要去除其中重金属离子以及需要经过几个步骤，首先需要使用活性炭去除其中的有机物，之后再利用沸石分子分列其中的重金属离子。而通过复合材料可将废水中这些物质一次性去除，降低工艺复杂性。随着科学技术不断发展，国家对环境保护日益重视，强调节能减排，绿色经济，因此需加强沸石-活性炭复合材料的吸附性能研究。

1沸石结构及吸附性能

微观角度而言，分子结构呈现四面体形状，该分子通过共享顶点形成连接骨架状。从分子结构来看，其骨架中T原子一般为一般为Si、Al、或P原子，除这三种原子外还有其他一些较为特殊的原子，这种四面体结构又被称为初级结构。

沸石分子水分子及二氧化碳分子有较好吸附作用，对其他分子而言，在吸附性表现上根据分子的形状、不饱和度、直径等性能有所不同。沸石分子吸附性主要有以下几点：

（1）沸石分子具有较大表面积及孔道体积，分子结构呈现蜂窝状，孔道体积占据总晶体体积的一半以上，晶孔直径一般在0.6~1.5nm之间。

（2）沸石分子孔径较为单一，分布均匀，而被吸附物质只有体积小于孔径的状况下才能被吸附，大多数物质被阻挡于孔道外，此时沸石分子表现为选择性吸附。

（3）分子筛选表面结构以及骨架上分布一些带有负电荷离子可与被吸附物质发生一些特殊作用。

3.1研究实验

为研究沸石-活性炭复合材料吸附性能，本文通过实验对该符合材料进行研究。

3.1.1实验仪器及数据

实验材料主要包括煤矸石、K2CO3、NaOH、苯酚、CaCl2、Cr2

(SO4）蒸馏水、CO2等，实验仪器主要有电炉、程序温控仪、反应3、器、光度计等。

3.1.2实验方法

釜、X射线粉末衍射仪、物理吸附仪、静态重量吸附仪、磁力搅拌

2活性炭基本结构及吸附性能

从宏观上看活性炭是一种呈现黑色粉末状或颗粒状，其化学式为C。活性炭主要成分为C、O、H等几种元素。活性炭结构碳晶呈现不规则形状排列，活化后其结构出现碳组织缺陷，导致堆积密度低。活性炭具有良好的稳定性，且易再生。此外活性炭具备良好的物理稳定性，可保持长时间性能不变，因此被广泛应用于各个领域。

活性炭结构较为稳定，主要有两种类型，一种是无序结构，由不规则六边形互相扭曲组成；第二种结构与石墨较为类似，其主要结构为莉娇行单元环平行排列，与石墨有所差异的是该结构是二维有序状。

活性炭主要成分为碳，是典型的非极性物质。一般非极性

石以及石英石。从煤矸石中提炼出特定物质制作沸石。

煤矸石主要成分是C、Al2O3、SiO2等，其该晶相成分为高岭将煤矸石进行粉碎处理至200目以上，之后向其中加入

K2CO3作为活化剂，加入一定比例水分将其制作成为柱状型体后将其置于电炉中中产生作用，在N2环境中使用环境温度800-850℃进行焙烧，使得材料中含有的碳成分活化成为活性炭。该

步骤反映完成后再将其置于一定浓度NaOH溶液中，使得硅酸盐晶化成为沸石。此时便可制作出4A型及X型沸石-活性炭复合材料，再将其与溶液CaCl2溶液中Ca2+交换Na+可制作出5A型沸石-活性炭复合材料。

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专业管理需要对硫化物硫、硫酸盐硫、总流量进行测定，对于总流量的测定，需要利用分解方法，氧化锌、碳酸钠半熔，其特点在于可以将大部分的硅酸除去，缺点在于这种方法不能将硫酸钡完全分解，在高锰酸钾、选酸价等氧化剂存在的情况下，利用碳酸钠熔融。

2.3.2分离试样

总流量测定常用硫酸钡重量法测定，在测定过程中，氯化钡会沉淀在硫酸根，这种情况下可能会产生两种误差，其一结果会由于硫酸钡的沉淀溶解偏低，其二结果会由于其他元素一同沉淀而偏高。存在碱金属时结果经常会偏低。降低碱金属硫酸盐吸附可以使溶液中验算溶度增加，但是同时又增加了酸式硫酸盐沉淀，当前这方面的分离技术尚有待研究。

应将其存储在-16℃的冷冻箱中；（5）对土壤中的有机磷样品进行分析，样品采集以后，将其放在-15℃的冷冻箱中，保存3~6天的时间；（6）一定要保持通风良好。

3结语

综上所述，发展到了今天，地址分析技术已经得到了很大的提升，随着地质样品的不断丰富，整个领域中分析技术的重要性也得到了确定。现阶段，地质学家非常重视地质分析技术，同时也为专业人才水平提出了非常高的要求，原本基础地质分析技术是他们必须具备的能力，不管到什么时候，传统技术都是不容忽视的，传统样品分析就是最为基本的分析技术，只有在实际工作中将其和新技术、新文化结合起来，才能加快分析理论创新及发展。

2.4样品的贮存和保管

随着地质勘察研究方面的工作不断深入，地质勘察样品数量与种类都在增多，样品保存工作也显得非常重要，这种情况下我们应该选择正确方式来保存样品，以便日后便于研究和分析使用。在当前分析技术快速发展与进步的前提下，我们还要充分重视样品保存上的管理，从整体上提升地质样品分析的整体工作水平。（1）器具一定要干燥、干净，选择那些硬度比较高的玻璃器具，还要按照不同样品的特性进行保存；（2）温度不能太高，温度一定要保持适中；（3）对于那些容易氧化、容易吸收水分的样品，应该将其放到具有磨塞壁的器具中存储，以保证其密闭性；（4）对土壤中的有机氯样品进行分析，在分析之前，

参考文献：

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分析研究进展[J].岩矿测试,2015,01:12-18.

分析地质样品的应用技巧[J].岩矿测试,2015,01:91-98.

(上接第73页)对其中复合材料进行试验，分析其孔结构以及比表面积，使用物理吸附仪对相关数据进行量测，数据处理如图1。其中a为沸石，b为复合材料。

能增加速度趋于平缓，相对压力P/P0位于0.9处时出现转折，相对压力P/P0位于0.45-1间出现较大脱附滞后环，由此可见复合材料具有中微孔复合孔结构特征。将实验中材料对水以及正己烷吸附容量为

15.6%和15.3%；Z5A-AC则为17.1%和20.9%。

沸石吸附H2O容量为1.10%，n-C6H14为3.21%；Z4A-AC为从以上结果可以看出，沸石-活性炭复合材料对吸附性能良好，对水以及正己烷吸附效果极佳。A型分子的吸水性能较强，相较于A型分子，4A型分子受到孔径较小的影响，无法吸附

图1沸石-活性炭复合材料吸附性能研究

正己烷。制备的复合材料对正己烷吸附效果良好，这正是由于复合材料中含有亲油有机相活性炭物质。

铬和有机苯酚是当前工业废水种常见的污染物之一，具有一定毒性。沸石-活性炭复合材料的组成成分沸石独特的离子交换性质结合活性炭的有机相性质，复合材料兼具两种物质的性能，实验得出沸石-活性炭复合材料可一次去除肺水肿的有机物以及重金属离子，脱除率较高，可达到工业使用标准。

综上所述，沸石-活性炭复合材料在废水处理中应用广泛，随着工业不断发展，沸石-活性炭复合材料具有广泛前景。

对复合材料进行实验，检验其吸水纸以及对正己烷的吸附容量。通过静态重量吸附法对其进行测试。

进行复合材料了对水中所含重金属以及酚展开脱除实验。配置一定浓度苯酚溶液以及Cr3+溶液，键入实验材料进行减半静置处理1H后使用分光光度法计算复合材料了对水中所含重金属以及酚展开脱率。

3.2实验结论

积低，复合材料的吸附性能是两种组成材料的组合，其吸附性

原料中沸石低温情况下对N2的吸附/脱附容量较小，表面

参考文献：

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[1]孙鸿.煤矸石制备沸石-活性炭复合材料的吸附性能研究

能极大增加，在相对压力P/P0<0.1时，复合材料的吸附性能增加速度明显，在相对压力P/P0位于0.1-0.8时，复合材料的吸附性

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