[發明專利]一種粉煤灰合成方沸石的方法

有效

• 申請號: 201611090719.4
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106745027B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 劉勇;王璐;郭宵琳;王國棟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明涉及一種粉煤灰合成方沸石的方法；將原料粉煤灰采用粉碎性研磨機進行研磨，用此作為合成沸石的原料；在550?850℃下煅燒，得到除碳后的原料；浸泡于鹽酸溶液中，攪拌反應，隨后過濾，然后放入烘箱干燥；加硅酸鈉、氫氧化鈉、濃硫酸和蒸餾水；混合物料在室溫下攪拌陳化，然后水熱反應，過濾固體產物，干燥得到方沸石。合成的方沸石進行熱分析，從常溫到800℃，由TG?DSC曲線可以推出，原始樣品較為干燥，初期只是少量的自由水脫除，而隨著溫度的升高，結合水開始脫除，樣品出現失重。由煅燒后的掃描電鏡照片可以看出，煅燒后的方沸石晶體形貌并沒有坍陷，說明該合成方沸石具有一定的耐高溫性能。

技術領域

本發明涉及利用煤碳燃燒后排放產生的粉煤灰中的硅、鋁源制備方沸石的方法，具體地說，是一種粉煤灰合成方沸石的方法；屬于固體廢物處理與資源化領域。

背景技術

我國煤炭資源豐富而油氣資源相對平乏，隨著原油產量逐年下降，煤炭資源在我國能源生產中可達約70％的比重。我國1/3以上的煤炭用于發電，粉煤灰是煤粉燃燒后從煙氣中收集的細粒狀殘余物，主要來源于電廠的粉煤爐和沸騰爐。2015年我國粉煤灰的年排放量已達6.2億噸，其中僅有15％的粉煤灰在水泥、混凝土等建材行業得以利用，而剩余的大量粉煤灰則被作為固體廢棄物堆積處理或者就地填埋，這不僅占用大量土地,而且也造成了嚴重的環境污染。如何開發具有高附加值的產品是粉煤灰未來發展的一個重要方向。

沸石為一種具有多孔結構的硅鋁酸鹽，具有良好的離子交換性能、吸附性能和催化等性能，廣泛應用于含重金屬離子廢水的處理和氣體干燥等領域。方沸石(Analc ime)為含水的鈉鋁硅酸鹽，其化學式為Na(Si₂Al)O₆·H₂O，晶體為等軸晶系，折射率為1.48～1.49。晶體呈偏方三八面體、二十四面體和變立方體，也以塊狀、粒狀和致密狀集合體產出。大部分的方沸石有固定的化學組成，僅有少量的鉀或鈣取代鈉，以及部分鋁取代硅。方沸石在金屬離子吸附篩分分離、氣體分離、醇水分離等方面存在巨大的市場潛在價值。方沸石經過化學改性處理后，顯示出獨具特色的分子篩特性，對的重金屬離子如Cu、Zn、Ni、Pb等具有很好的吸附性能，可用來處理含此類重金屬的廢水。

在傳統方沸石分子篩的制備過程中，基本上使用化學純度較高的藥品與試劑，很少使用價格低廉的低純度原料。我國粉煤灰產量巨大且廉價，其主要成分為SiO₂和Al₂O₃，與沸石的化學組分相似，可方便地作為合成方沸石的原料，為合成方沸石提供硅源和鋁源。這不僅解決了粉煤灰的環境污染問題，同時也降低了合成沸石的原材料成本。相對于傳統制備方沸石水熱時間長、利用模板劑等諸弊端，本專利介紹了如何在無模板劑的情況下將粉煤灰制備成方沸石分子篩的方法。

發明內容

本發明的目的是提供粉煤灰合成方沸石的方法，可為粉煤灰的治理和資源化利用提供技術選擇。

本發明的技術方案如下：

一種粉煤灰合成方沸石的合成方法，其步驟如下：

1)研磨處理：將原料粉煤灰采用粉碎性研磨機進行研磨，用此作為合成沸石的原料；

2)高溫煅燒：將步驟1)研磨好的粉煤灰在550-850℃下煅燒，得到除碳后的原料；

3)酸溶處理：將步驟2)煅燒后的粉煤灰浸泡于鹽酸溶液中，攪拌反應，隨后過濾，然后放入烘箱干燥；

4)水熱合成：向步驟3)處理后的粉碎物中加硅酸鈉、氫氧化鈉、濃硫酸和蒸餾水；混合物料在室溫下攪拌陳化，然后轉移至水熱反應釜中，密封；再將水熱反應釜放入烘箱中，反應完成后，取出水熱反應釜，冷卻至室溫，倒掉上清液，過濾固體產物，并用蒸餾水對濾餅進行洗滌，直至洗滌溶液pH至8.5-10，過濾后放入烘箱干燥，得到方沸石。

優選步驟1)研磨條件為：研磨后顆粒粒徑范圍在100目-200目。