[發明專利]一種粉煤灰ZSM-5分子篩及其制備方法

在審

• 申請號: 201810677694.0
• 申請日: 2018-06-27
• 公開（公告）號: CN108892151A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 宋爍爍;貢潔;繆林靜;楊舒;童霏
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C01B39/40
• 分類號: C01B39/40;C01B37/00
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張文杰

本發明屬于一種ZSM?5分子篩合成領域，具體涉及一種粉煤灰ZSM?5分子篩及其制備方法。本發明以粉煤灰為原料，將其與無水碳酸鈉混合焙燒后，溶解并和無水碳酸鈉用適宜體積的水和氫氧化鈉混合，補充一定量的硫酸鋁、模板劑、硅溶膠，輔助后續晶化后獲得ZSM?5分子篩。本發明的合成過程步驟簡單，解決了固體廢物粉煤灰帶來資源浪費和環境問題，具有顯著的經濟價值和社會效益。

技術領域

本發明屬于一種ZSM-5分子篩領域，具體涉及以工業廢物粉煤灰合成ZSM-5分子篩的方法，即一種粉煤灰ZSM-5分子篩及其制備方法。

背景技術

中國是世界上較大的“排灰國”，粉煤灰主要來源于以煤炭為主要燃料的火力發電廠和大型工礦企業的動力鍋爐等，中國火電行業一年排放的粉煤灰中含有鎘358.75噸、鉻10054.25噸、砷9410噸、汞4.25噸、鉛5345.5噸，總共約2.5萬噸。這些有害物質對自然環境和人類健康都構成了巨大的威脅。為了更好地保護環境，粉煤灰的資源化處理和綜合利用問題引起了人們的廣泛關注，也成為我國環境保護和可再生能源開發領域中的重要研究課題。關于粉煤灰的綜合開發利用，早在20世紀初，美國就發現了粉煤灰資源化利用的特點并對其開始研究。二戰結束后，資本主義國家工業產業發展迅猛，排放了大量煤炭燃燒后的渣滓，更使得粉煤灰資源的綜合利用被人們重視。相比于一些歐洲國家，中國的起步較晚，我國是世界上少數幾個以煤為主要能源的國家之一，導致一些地方環境問題層出不窮。我國粉煤灰利用起始于20世紀50年代，并于60年代設定了專門機構^[9]。目前就國內外粉煤灰綜合利用的情況來看，粉煤灰在建筑材料、工程建設、化學工業、農業、環境保護等方面的應用技術比較成熟。

因其自身性質及其化學成分可以生產含高硅成分的ZSM-5分子篩，而工業上生產ZSM-5分子篩的原料大多是硅源、鋁源的化工原料及各類模板劑，成本較高是目前存在的一個重要問題。本課題采用粉煤灰為原料，分級處理后得到硅源，不僅能夠提高的核心競爭力，還可以解決一定限度的環境污染問題，有效緩解資源的短缺，對加快電力工業發展，促進國民經濟的飛速發展，具有特別重要的意義。

發明內容

本發明屬于一種ZSM-5分子篩合成領域，具體涉及一種以工業廢料粉煤灰制備ZSM-5分子篩的方法。本發明以粉煤灰為原料，將其與無水碳酸鈉混合焙燒后，溶解并和無水碳酸鈉用適宜體積的水和氫氧化鈉混合，補充一定量的硫酸鋁、模板劑、硅溶膠，輔助后續晶化后獲得ZSM-5分子篩。本發明的合成過程步驟簡單，解決了固體廢物粉煤灰帶來資源浪費和環境問題，具有顯著的經濟價值和社會效益。

本發明將采用以下技術方案來實現：

(1)將粉煤灰研磨后過200目篩，取過篩后的粉煤灰加熱后取出，將焙燒后的粉煤灰加入蒸餾水，攪拌，加熱水洗，過濾得濾液和濾渣，將干燥后的濾渣與活化劑Na2CO3以混合加熱焙燒，冷卻后粉碎得活化粉煤灰；將活化的粉煤灰在中加入酸溶液后過濾，濾渣洗滌至中性，干燥后取出，得到硅酸沉淀

(2)按摩爾比TPAOH:H2SiO3(硅酸沉淀):SiO2:H2O:Al2O3＝1:x:6:571:0.005，x＝0.006-0.06補充四丙基氫氧化銨、硅酸沉淀、鋁源和蒸餾水，混合攪拌，晶化后洗至中性，干燥后獲得粉煤灰ZSM-5分子篩。

其中，干燥后的粉煤灰與活化劑Na2CO3的質量比為1:1-1:2；所述過篩后的粉煤灰焙燒溫度為800℃焙燒時間為2h；所述焙燒后的粉煤灰加水后加熱至75℃，水洗0-3h；將干燥后的濾渣與活化劑混合后加熱焙燒溫度為840℃，焙燒時間3h；步驟1中所述干燥溫度為80-120℃

其中，所述酸溶液為鹽酸溶液，溶液濃度為1-5mol/L。

其中，晶化溫度為120-210℃。

其中，晶化時間為12-48h。

其中，所述鋁源為氧化鋁、氫氧化鋁、鋁酸鈉中的一種或兩種以上