[發明專利]粉煤灰基沸石/氧化鋁復合吸附材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210163355.3
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102671623A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 吳德意;謝杰;李春杰;孟文娜;王哲
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B01J20/18
• 分類號: B01J20/18;B01J20/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及一種環境技術領域的方法，具體涉及一種以粉煤灰為基礎原料制備沸石/氧化鋁復合吸附材料的方法。

背景技術

粉煤灰是一種世界范圍的固體廢物，是由煤炭燃燒后產生的殘余灰，其處理早已引起學者及公眾的廣泛關注。目前，在粉煤灰的再利用方面，主要是用作水泥及混凝土等建材的配料。一方面，建筑行業所用粉煤灰的量畢竟有限，另一方面，從長久可持續的再利用來看，也十分有必要尋求附加價值更高的再利用方法。

經對現有技術的文獻檢索發現，專利申請號是200410084313.6的中國專利提出了一種以粉煤灰為原料合成沸石的方法，該方法制備的沸石對水中氮磷營養元素的去除具有良好的效果，因此解決了將粉煤灰制備成沸石并用于水處理的高附加值再利用問題，創建了一種粉煤灰的新型利用途徑。

但是該方法仍然存在合成過程產生的廢堿液問題及沸石產品呈強堿性的問題。在水熱法制備沸石過程中，需要使用大量的堿液，堿液濃度一般為1～5M（摩爾濃度）。一般采用的液固比為5～10升/千克，也就是說每生產1噸沸石將產生5～10噸廢堿液。盡管原則上廢堿液能循環利用于沸石合成，但廢堿液的堿濃度低于原堿液，循環利用時如果不調整濃度或濃度調整不準確，將使得產品質量明顯變劣或不穩定；廢堿液中除堿外，還含有粉煤灰中的堿溶性成分，而且循環利用次數越多，這些成分積累得越多，將對合成沸石的質量產生影響；另外，固液分離后的沸石產品即使經多次洗滌，仍普遍呈現強堿性，限制了其應用，且洗滌過程中還將產生低濃度廢堿液問題。但目前尚沒有針對廢堿液問題和沸石產品呈強堿性問題的很好的解決方法。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出既解決現有技術工藝中廢堿液對環境造成的危害問題，同時對廢堿液進行資源化利用的粉煤灰基沸石/氧化鋁復合吸附材料的制備方法。具體地說是以粉煤灰為原料通過堿性條件下的水熱反應制備沸石，在同一反應釜中，緊接著將廢堿液轉化為水合氧化鋁，經固液分離后得到的固相產品通過熱處理制備成沸石/氧化鋁復合吸附劑；而經固液分離后得到的無堿廢液可以再次用于堿液配制，并循環用于合成沸石工藝過程中，從而實現廢液的零排放。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明涉及一種粉煤灰基沸石/氧化鋁復合吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一，取金屬堿溶液，與粉煤灰混合，反應后冷卻，得到沸石和廢堿液的混合物；

步驟二，采用連續滴加的方式，在攪拌條件下向所述混合物中加入可溶性鋁鹽溶液；而后進行固液分離，固相經熱處理得到粉煤灰基沸石/氧化鋁復合吸附材料。

優選地，步驟二中固液分離后的液相用于配制金屬堿溶液，該配制的金屬堿溶液用于后續的沸石/氧化鋁復合吸附材料的制備。

優選地，步驟一中，所述可溶性金屬堿溶液為摩爾濃度為1～5M的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。

優選地，步驟一中，所述與粉煤灰混合具體為：按每千克粉煤灰加入1.5～10L金屬堿溶液的比例進行混合。

優選地，步驟一中，所述反應的溫度為80～200°C，時間為3～24小時。

優選地，步驟二中，所述連續滴加的速度為10～100ml/min。

優選地，步驟二中，所述可溶性鋁鹽為摩爾濃度為0.5～5M的氯化鋁。

優選地，步驟二中，所述固液分離為過濾或離心。

優選地，步驟二中，所述熱處理采用的氣氛為空氣，溫度為105～500°C。

本發明采用煤炭燃燒后的粉煤灰為原料，通過對合成沸石工藝的改進，制備沸石/氧化鋁復合吸附材料，使得合成工藝中的廢堿液得到合理處置和資源化利用。與粉煤灰合成沸石相比，制備的新型吸附材料對水中的氮磷營養鹽具有更強的吸附效果。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、粉煤灰基沸石生產過程中的廢堿液可以被完全利用，因此不會對環境造成二次污染；

2、與粉煤灰合成沸石相比，制備的沸石/氧化鋁復合吸附材料具有更高的脫氨除磷效果。

3、沸石制備（步驟一）和廢堿液轉化為氧化鋁（步驟二）可在同一反應釜中進行，因此制備工藝不復雜，有利于實現低成本運行；

4、使用由粉煤灰制備的復合吸附劑吸附處理污水中污染物，是一項以廢治廢的工程；