工程科学学报，第37卷，第6期：746-750,2015年6月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.6:746-750,June 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.06.010:http://journals.ustb.edu.cn 盐酸改性对天然斜发沸石孔道特征、成分、表面电位 及阳离子交换性能的影响 霍汉鑫，林海⑧，董颖博，刘泉利，曹丽霞，程皝，汪涵，傅川 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:linhai@ces.usth.cdu.cn 摘要采用不同浓度盐酸对天然斜发沸石进行改性，并系统地研究了改性沸石的孔道特征、化学成分、表面电位及阳离子 交换性能的变化.盐酸改性后，沸石晶体结构破坏较小，表面变得疏松粗糙，K·、Na·、Ca2·和Mg2·元素含量均小幅下降：表 面负电荷增加，阳离子交换容量减小：比表面积和总孔体积均有所提高，最高分别从原沸石的35.97m2·g和0.0761m3·g 提高至64.46m2·g和0.1156m3·g.盐酸改性对沸石微孔、介孔和大孔的分布影响明显.从迟滞回线形状判断沸石孔道类 型均为不均匀狭缝型孔道，盐酸改性不会改变沸石孔道类型. 关键词沸石：改性：盐酸：比表面积：孔径分布：离子交换 分类号TQ424.23:X703.1 Effects of hydrochloric acid modification on the channel characteristics,composition, surface potential and cation exchange behavior of natural clinoptilolite HUO Han-xin,LIN Hai,DONG Ying-bo,LIU Quan-i,CAO Li-ia,CHENG Huang,WANG Han,FU Chuan School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:linhai@ces.ustb.edu.cn ABSTRACT Natural clinoptilolite was modified by different concentrations of hydrochloric acid.Systemic investigations were performed on the channel characteristics,chemical composition,surface potential,and cation exchange behavior of the modified clinoptilolite.It is found that the surface of the modified clinoptilolite becomes loose and rough,the contents of K',Na',Ca,and Mgslightly decrease,the surface negative charges increases,and the cation exchange capacity decreases to some extent.The specif- ic surface area and total pore volume are improved and the maximum values of them increase from 35.97m2gand 0.0761 mg to 64.46m2gand 0.1156mg,respectively.The distribution of micropores,mesopores,and macropores is obviously impacted, and the type of zeolite cavities is determined to be uneven slits by the hysteresis loop shape,indicating that this acid modification cannot change zeolite cavities. KEY WORDS zeolites;modification:hydrochloric acid;specific surface area:pore size distribution:ion exchange 沸石是指那些具有分子筛性质的天然及人工合成 源-，近年来在水处理中的应用越来越受到重 的晶态硅铝酸盐，其骨架结构由硅（铝）氧桥相互连接 视4.但是，由于天然沸石孔径和通道易堵塞，并且 构成.因沸石独特的内部结构和晶体化学性质，使其 相互连通的程度也较差，其表面硅氧结构具有极强的 具有分离、吸附、离子交换、催化等特性四 亲水性，导致天然沸石吸附有机物的性能极差，并且硅 天然斜发沸石作为一种廉价的非金属矿产资 氧结构本身带负电荷，难以去除水中的阴离子污染物： 收稿日期：2014-02-18 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51174017)工程科学学报，第 37 卷，第 6 期:746--750，2015 年 6 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 6: 746--750，June 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 06． 010; http: / /journals． ustb． edu． cn 盐酸改性对天然斜发沸石孔道特征、成分、表面电位 及阳离子交换性能的影响 霍汉鑫，林 海，董颖博，刘泉利，曹丽霞，程 皝，汪 涵，傅 川 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: linhai@ ces． ustb． edu． cn 摘 要 采用不同浓度盐酸对天然斜发沸石进行改性，并系统地研究了改性沸石的孔道特征、化学成分、表面电位及阳离子 交换性能的变化． 盐酸改性后，沸石晶体结构破坏较小，表面变得疏松粗糙，K + 、Na + 、Ca 2 + 和 Mg 2 + 元素含量均小幅下降;表 面负电荷增加，阳离子交换容量减小;比表面积和总孔体积均有所提高，最高分别从原沸石的 35. 97 m2 ·g － 1 和 0. 0761 m3 ·g － 1 提高至 64. 46 m2 ·g － 1 和 0. 1156 m3 ·g － 1 ． 盐酸改性对沸石微孔、介孔和大孔的分布影响明显． 从迟滞回线形状判断沸石孔道类 型均为不均匀狭缝型孔道，盐酸改性不会改变沸石孔道类型． 关键词 沸石; 改性; 盐酸; 比表面积; 孔径分布; 离子交换 分类号 TQ424. 23; X703. 1 Effects of hydrochloric acid modification on the channel characteristics，composition， surface potential and cation exchange behavior of natural clinoptilolite HUO Han-xin，LIN Hai  ，DONG Ying-bo，LIU Quan-li，CAO Li-xia，CHENG Huang，WANG Han，FU Chuan School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: linhai@ ces． ustb． edu． cn ABSTRACT Natural clinoptilolite was modified by different concentrations of hydrochloric acid． Systemic investigations were performed on the channel characteristics，chemical composition，surface potential，and cation exchange behavior of the modified clinoptilolite． It is found that the surface of the modified clinoptilolite becomes loose and rough，the contents of K + ，Na + ，Ca 2 + ，and Mg 2 + slightly decrease，the surface negative charges increases，and the cation exchange capacity decreases to some extent． The specif￾ic surface area and total pore volume are improved and the maximum values of them increase from 35. 97 m2 ·g － 1 and 0. 0761 m3 ·g － 1 to 64. 46 m2 ·g － 1 and 0. 1156 m3 ·g － 1 ，respectively． The distribution of micropores，mesopores，and macropores is obviously impacted， and the type of zeolite cavities is determined to be uneven slits by the hysteresis loop shape，indicating that this acid modification cannot change zeolite cavities． KEY WORDS zeolites; modification; hydrochloric acid; specific surface area; pore size distribution; ion exchange 收稿日期: 2014--02--18 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51174017) 沸石是指那些具有分子筛性质的天然及人工合成 的晶态硅铝酸盐，其骨架结构由硅(铝)氧桥相互连接 构成． 因沸石独特的内部结构和晶体化学性质，使其 具有分离、吸附、离子交换、催化等特性［1］． 天然斜发沸石作为一种廉 价 的 非 金 属 矿 产 资 源［2--3］，近年来在水处 理中的应用越来越受到重 视［4--8］． 但是，由于天然沸石孔径和通道易堵塞，并且 相互连通的程度也较差，其表面硅氧结构具有极强的 亲水性，导致天然沸石吸附有机物的性能极差，并且硅 氧结构本身带负电荷，难以去除水中的阴离子污染物;