專利名稱：粉煤灰采用堿熔-痕量水制備沸石分子篩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粉煤灰廢物利用(處理)的方法，特別涉及一種粉煤灰 采用堿熔-痕量水(非溶劑水)制備沸石分子篩的方法。
背景技術(shù)：
沸石是一種結(jié)晶鋁硅酸鹽，其中的硅、鋁原子均與氧原子形成硅氧四面 體或者鋁氧四面體，四面體之間通過共用氧原子連接成復雜、開放的三維骨 架，結(jié)構(gòu)中分布著規(guī)則的孔道和空腔。這些孔道和空腔可以結(jié)合特定大小的 分子，且其中的陽離子具有可交換性。因此，沸石具有很大的比表面積和優(yōu) 良的吸附、分離、離子交換、催化等性能，在石油化工、環(huán)境保護等領(lǐng)域具 有廣泛的用途。多領(lǐng)域有良好的應用前景，己成為孔材料研究領(lǐng)域新的熱點。
工業(yè)上合成沸石分子篩系采用水玻璃、鋁酸鈉、Al (OH) 39H20、偏鋁酸鈉 等化工原料，成本高且工藝復雜。
我國粉煤灰排放量達到1.6億噸，而且仍然以每年l千萬噸的速度增加， 其利用率在我國還屬于低水平，我國對粉煤灰的利用率僅在30% 40%之 間。目前，綜合利用電廠廢棄物粉煤灰的技術(shù)手段不斷提高，利用粉煤灰生 產(chǎn)有利于國民經(jīng)濟的物資產(chǎn)品已經(jīng)成為使用粉煤灰的主流，其主要用于建筑 制磚、水泥原料、路基材料、土壤改良劑、橡膠填料等，而且使用量遠趕不 上每年粉煤灰的新增加速度，粉煤灰仍需大幅開發(fā)和深入利用，尤其是利用
其中的主要化學成分，以高附加值產(chǎn)品為導向的開發(fā)應用是粉煤灰未來發(fā)展 的一個方向，也是目前業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的熱點問題，例如，利用粉煤灰生 產(chǎn)水泥，氧化鋁已走向工業(yè)化道路，而利用粉煤灰生產(chǎn)白炭黑、分子篩等技 術(shù)還處在工業(yè)的摸索階段。粉煤灰的礦物質(zhì)的組成主要為石英、莫來石、玻璃體和少量的碳、磁鐵
礦等，主要化學組分為Si02、 A1203，兩者含量在70%以上。鑒于粉煤灰的組 成與形成天然沸石的火山灰具有相似性，1985年，Holler1等率先開展了利 用粉煤灰合成沸石分子篩的研究，該研究為粉煤灰綜合利用和尋找合成分子 篩新原料指出了一條可行的途徑，其研究成果一經(jīng)公布便引起了廣泛關(guān)注。 其后，各國研究人員利用不同產(chǎn)地的粉煤灰、通過不同的合成工藝方法制備 出了不同類型的沸石分子篩。根據(jù)國內(nèi)外文獻報道可知，合成沸石的方法主 要有原位水(溶劑)熱合成法2、堿熔融-水(溶劑)熱法34、微波輔助 法56、添加晶種法7等技術(shù)(見參考文獻)。這些方法不但能耗大、對環(huán) 境造成污染大，而且生成沸石的轉(zhuǎn)化率也不高。鑒于此，粉煤灰合成沸石很 難實現(xiàn)工業(yè)化，目前多數(shù)國家還處于實驗研究階段。 參考文獻
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供粉煤灰采用堿熔-痕量水(非溶劑水)制備沸石 分子篩的方法，該方法適合于工業(yè)化將粉煤灰生產(chǎn)成沸石產(chǎn)品，也將會為粉 煤灰的資源化利用開辟一種新的途徑。
為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
粉煤灰采用堿熔-痕量水制備沸石分子篩的方法，其特征在于，具體包 括如下步驟:
步驟一，取粉煤灰球磨，過300目篩；
步驟二，取一定量的NaOH固體，研磨后與等質(zhì)量的過300目篩后的 粉煤灰混合均勻，得到混合物；
步驟四，將混合物裝于坩堝中并置于馬弗爐內(nèi)，于85(TC溫度下熔融2 小時 3小時，生成粉煤灰熟料；
步驟五，取粉煤灰熟料，在煤灰熟料中按粉煤灰熟料水(質(zhì)量/體積) =2: l(單位g/ml)的重量比加入自來水，并放入聚四氟乙烯反應釜中，將反 應釜在室溫到200。C，甚至高于200。C的溫度條件下放置24小時，生成沸石
分子篩。
反應釜的優(yōu)選溫度為100 °C。
本發(fā)明采用堿熔-痕量水法在室溫到200 °C ，甚至高于200 °C的溫度條件 下放置，即可生成沸石產(chǎn)品，與目前國內(nèi)外合成沸石的方法相比，工藝設備 簡單(可以用密封性能較好各種容器)、用時短、能耗小、便于操作、而且 轉(zhuǎn)化率很高、而且避免了水(溶劑)熱合成法造成大量用水對環(huán)境帶來的污染。


圖l是本發(fā)明的工藝流程圖； 圖2是沸石放大20000倍SEM圖； 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式
參見圖1，按照本發(fā)明的粉煤灰采用堿熔-痕量水制備沸石分子篩的方 法，具體包括如下步驟
1、 取粉煤灰球磨，過300目篩，得到超細粉煤灰；然后用XRD和XRF 分析手段對超細粉煤灰進行分析，超細粉煤灰中的化學成分主要是Si02 占54.20%、 A1203占26.40%，其余為其它雜質(zhì)；其主要物相為莫來石和石 英；
2、 取一定量的NaOH固體，研磨后與等質(zhì)量的過300目篩后的粉煤灰 混合均勻，得到混合物；
3、 將混合物置于馬弗爐內(nèi)，于85(TC溫度下熔融2-3小時，生成粉煤 灰熟料；
4、 該粉煤灰熟料為堿熔物，外觀呈綠色顆粒狀，將它記作為物質(zhì)M;
5、 稱取2g物質(zhì)M，放入聚四氟乙烯反應釜中，并加入lmL左右自來 水(偏差不大于lmL)，將反應釜在10(TC條件下放置24小時以內(nèi)，或者在 室溫到20(TC,甚至高于20(TC的溫度條件下放置24小時以內(nèi)，取出反應產(chǎn) 物，將該反應產(chǎn)物記為N;
用XRD測定反應產(chǎn)物N的物相組成，根據(jù)物相檢測XRD分析和SEM 圖形貌觀察可知，所生成的沸石與室溫久置法所生成的沸石物相同，晶粒大 約lpm大小，SEM圖見圖2，可見反應產(chǎn)物N即為沸石分子篩。
權(quán)利要求
1、粉煤灰采用堿熔-痕量水制備沸石分子篩的方法，其特征在于，具體包括如下步驟步驟一，取粉煤灰球磨，過300目篩；步驟二，取一定量的NaOH固體，研磨后與等質(zhì)量的過300目篩后的粉煤灰混合均勻，得到混合物；步驟四，將混合物在馬弗爐內(nèi)于850℃溫度下熔融2小時～3小時，生成粉煤灰熟料；步驟五，取粉煤灰熟料，在煤灰熟料中按質(zhì)量比加入自來水，其比例為，粉煤灰熟料水＝2∶1，加水的偏差在1ml/g以內(nèi)，并放入聚四氟乙烯反應釜中，將反應釜在室溫到200℃，甚至高于200℃的溫度條件下放置24小時以內(nèi)，生成沸石分子篩。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應釜的溫度為100。C。
全文摘要
本發(fā)明公開了粉煤灰采用堿熔-痕量水制備沸石分子篩的方法，該方法以粉煤灰為原料，與固體氫氧化鈉在高溫下熔融，該熔融物在反應釜內(nèi)與很少量的水反應24小時即可生成沸石分子篩。該方法設備簡單，操作簡便，生產(chǎn)過程對環(huán)境不造成污染，是制備微孔結(jié)構(gòu)沸石分子篩一種非常簡便且可行的方法，更適合于批量工業(yè)化生產(chǎn)，該發(fā)明的提出為粉煤灰的綜合利用提供了一條很好的應用途徑。
文檔編號C01B39/00GK101475189SQ200910020998
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者江元汝, 趙亞娟, 趙西成 申請人:西安建筑科技大學