[發明專利]一種粉煤灰制備SSZ-13分子篩的方法

在審

• 申請號: 201910339940.6
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110040743A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 王建成;馬領軍;韓麗娜;李淑珍;常麗萍;鮑衛仁
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B39/48
• 分類號: C01B39/48
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張宇峰

本發明涉及一種粉煤灰制備SSZ?13分子篩的方法，屬于固體廢棄物綜合利用領域。所述方法包括如下步驟：(1)將粉煤灰與稀堿溶液混合在反應釜中進行活化處理，處理后進行過濾操作得到濾餅和濾液；(2)將所述濾餅與補充硅源、堿溶液及模板劑混合均勻，陳化后得到反應前驅體；(3)將所述反應前驅體進行晶化；(4)將所述晶化后的反應物進行冷卻、固液分離、水洗、干燥、焙燒，得到SSZ?13分子篩。本發明解決了如何高效利用粉煤灰的問題，提高粉煤灰產品的附加值，能夠將該類固體廢棄物變廢為寶，制備出高硅鋁比的SSZ?13分子篩，成本及能耗低，適用于工業化推廣和應用。

技術領域

本發明涉及一種粉煤灰制備SSZ-13分子篩的方法，屬于固體廢棄物綜合利用領域。

背景技術

煤炭作為我國最重要的一次能源，占我國一次能源消費總量的70％以上。煤炭燃燒發電會產生大量的固體副產品粉煤灰。2017年，我國的粉煤灰產生量已超過6億噸。預計到2020年，我國粉煤灰的累計堆積量將超過30億噸。堆存的粉煤灰，占用農田，造成水體和大氣污染。因此，對粉煤灰的高效處置和綠色綜合利用一直備受關注。

粉煤灰的化學組成與燃煤類型有很大關系，因此受煤的產地、煤的燃燒方式和程度不同的影響，其化學成份也有很大不同。我國粉煤灰的化學成分主要是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣等組成，其中氧化硅和氧化鋁的含量占60％以上，這為粉煤灰合成沸石提供了可能性。目前，以粉煤灰為原料已合成出方鈉石(SOD型)，A型、X型、P型、W型、F型、Y型、MFI型、ABW型、鈣十字沸石等十多種沸石分子篩。

粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃主要以非晶礦物玻璃體形式存在，其表面是致密的玻璃質外殼，阻礙了內部SiO₂和Al₂O₃的溶出，粉煤灰利用的關鍵問題是如何使硅和鋁被充分活化，并得到有效利用。因此，對粉煤灰高效活化是粉煤灰制備沸石的一個關鍵步驟。目前，粉煤灰的活化方式主要有以下幾種：1)機械研磨，通過機械能破壞粉煤灰的內部結構，增加反應的接觸點，增加硅鋁的無序程度，從而提高其反應活性。該方法硅鋁活化效果低，易造成粉塵污染；2)水熱活化，通常是在堿溶液或酸溶液條件下，還可輔以微波或超聲作用，促使硅鋁被溶出。其缺點是堿或酸的用量較大，周期較長；3)高溫活化，包括堿熔融和鹽熔融，二者都是以堿為活化劑，其中鹽熔融是堿和鹽的混合物，鹽作為穩定劑使用。在高溫下(500～800℃)，硅鋁的活化效果好，利用率高。但是堿(鹽)用量大，后處理工藝增加，成本增高。

SSZ-13分子篩具有三維八元環孔道結構，比表面積高、水熱穩定性好，酸性可調節，離子交換性能優異。目前，SSZ-13分子篩已廣泛應用于汽車尾氣NOx脫除、CO₂吸附分離以及甲醇制烯烴(MTO)中，均展現出優異的催化、分離以及水熱穩定性能。工業上合成SSZ-13沸石分子篩通常采用水玻璃、鋁酸鈉或氫氧化鋁等化工原料和昂貴的模板劑，成本相對較高，其價格在25萬元/噸左右，而用于高效脫除NOx的Cu-SSZ-13沸石分子篩的價格在38萬元/噸左右。

目前，對于SSZ-13分子篩制備研究工作而言，為降低合成成本，大多停留于降低合成分子篩的模板劑成本，對降低原料成本的研究甚少，此外，目前粉煤灰的資源化綜合利用中，利用粉煤灰合成低、中硅鋁比沸石分子篩的研究較多，但是用其合成菱沸石的研究幾乎沒有。

發明內容

本發明的目的是提供一種粉煤灰制備SSZ-13分子篩的方法，解決了如何高效利用粉煤灰的問題，提高粉煤灰產品的附加值，能夠將該類固體廢棄物變廢為寶，制備出高硅鋁比的SSZ-13分子篩，成本及能耗低，適用于工業化推廣和應用。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種粉煤灰制備SSZ-13分子篩的方法，包括如下步驟：