一種利用粉煤灰制備沸石分子篩的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種活性炭的制造方法，特別是涉及一種利用粉煤灰制備沸石分子篩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的活性炭生產(chǎn)方法是采用木炭、果殼、無(wú)煙煤和石油焦等作為原料，經(jīng)過(guò)高溫活化制造出多孔、不同孔結(jié)構(gòu)的炭材料。以木炭為原料需要消耗大量的木材，以果殼為原料則存在原料收集困難的問(wèn)題，而已無(wú)煙煤和石油焦為原料，制造成本較高。
[0003]粉煤灰是煤或煤粉燃燒后的細(xì)粒分散狀殘余物，主要產(chǎn)生于電廠生產(chǎn)所用的煤粉爐以及沸騰爐。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，煤炭用量增加，粉煤灰排放量也與日俱增。我國(guó)是世界煤炭消耗量最大的國(guó)家，2006年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約17億，t排放粉煤灰近2億t。這些固體廢棄物的排放對(duì)空氣、水源等生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用粉煤灰制備沸石分子篩的方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0006]一種利用粉煤灰制備沸石分子篩的方法，包括以下步驟:
[0007](I)粉煤灰焙燒預(yù)處理過(guò)程
[0008]將粉煤灰與200目的碳酸鈉以質(zhì)量比1: 1.5充分混合，置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中升溫至830°C，恒溫Ih。
[0009](2)浸取
[0010]經(jīng)焙燒預(yù)處理的粉煤灰焙燒產(chǎn)物，用去離子水以液固比為5: I浸取，加熱攪拌，使可溶性硅酸鹽充分溶解，過(guò)濾。
[0011](3)沸石分子篩的合成
[0012]用不同濃度的NaOH溶液浸取濾渣，攪拌下加熱至沸，使焙燒產(chǎn)物中的硅鋁酸鹽在OH-作用下分解為硅酸鹽和鋁酸鹽，過(guò)濾。
[0013](4)晶化與洗滌干燥
[0014]用鹽酸或C02調(diào)節(jié)濾液的pH值至11?14，生成沸石的前驅(qū)體硅鋁酸鹽凝膠，在100°c下晶化完全。得到的沸石分子篩用去離子水洗滌至pH為10，110°C烘干。
[0015]進(jìn)一步地，在步驟(4)混膠過(guò)程中加入少量的晶種或液態(tài)晶化導(dǎo)向劑。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]本發(fā)明以電廠排放的固體廢棄物粉煤灰作為主要原料制造沸石分子篩，既解決了粉煤灰的綜合利用問(wèn)題，又可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，同時(shí)以粉煤灰為原料制造沸石分子篩極大地降低了分子篩的生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0018](I)粉煤灰焙燒預(yù)處理過(guò)程
[0019]將粉煤灰與200目的碳酸鈉以質(zhì)量比1: 1.5充分混合，置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中升溫至830°C，恒溫lh。焙燒產(chǎn)物為淺黃色粉體。
[0020]粉煤灰與碳酸鈉焙燒后，粉煤灰中的硅鋁玻璃體以及石英和莫萊石晶體結(jié)構(gòu)被分解生成硅酸鈉和硅鋁酸鈉，前者極易溶于水，后者在強(qiáng)堿性溶液中可溶。因此用少量去離水浸取焙燒分煤灰，可使焙燒分煤灰中的硅酸鈉先溶出，脫出粉煤灰中部分硅。
[0021]⑵浸取
[0022]經(jīng)焙燒預(yù)處理的粉煤灰焙燒產(chǎn)物，用去離子水以液固比為5: I浸取，加熱攪拌，使可溶性硅酸鹽充分溶解，過(guò)濾。
[0023]粉煤灰堿溶過(guò)程中，硅酸鹽和鋁酸鹽聚合生成硅鋁酸鹽凝膠，且沉積在粉煤灰顆粒的表面，阻礙了硅鋁的進(jìn)一步溶出，這也是傳統(tǒng)粉煤灰制備沸石的一步合成法晶化率不高的主要原因。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)堿性條件下硅鋁酸鹽凝膠的形成是緩慢的，因而提高粉煤灰的溶解活性是解決這個(gè)問(wèn)題的一種有效途徑。本試驗(yàn)采用碳酸鈉焙燒活化粉煤灰，生成堿溶活性高的Na2Si03和NaAlSi04。由于高硅粉煤灰中大量溶出的硅酸鹽離子會(huì)阻礙鋁的溶出，且較高的硅鋁比對(duì)合成高鋁沸石(如A型和低硅X型)也是不利的。因而在實(shí)驗(yàn)中預(yù)先用少量水溶出焙燒產(chǎn)物中的硅酸鹽，再用堿液來(lái)浸取脫硅后的粉煤灰，結(jié)果表明粉煤灰溶出液中鋁的濃度有了較大的提高。
[0024](3)沸石分子篩的合成
[0025]用不同濃度的NaOH溶液浸取濾渣，攪拌下加熱至沸，使焙燒產(chǎn)物中的硅鋁酸鹽在OH-作用下分解為硅酸鹽和鋁酸鹽，過(guò)濾。
[0026]盡管溶液中硅鋁共存的平衡濃度較低，但在強(qiáng)堿溶液中硅鋁的聚合反應(yīng)是緩慢的。當(dāng)在過(guò)飽和期內(nèi)過(guò)濾時(shí)，由于溶液的溫度迅速降低，濾液中的硅鋁的聚合變得更慢，實(shí)驗(yàn)證明需要靜置幾天才能逐漸形成凝膠。為了使濾液中的硅鋁加速聚合形成沸石的前驅(qū)物，并且調(diào)節(jié)適合沸石生長(zhǎng)的PH值，實(shí)驗(yàn)采用加入鹽酸或通入C02來(lái)消耗多余的堿。
[0027]在混膠過(guò)程中也可添加晶化導(dǎo)向劑來(lái)加快晶化速度，如添加X(jué)型沸石晶化導(dǎo)向齊U，提高了 X型沸石的晶化速度，使A型和P型的雜晶得到抑制，從而有利于在較短的晶化時(shí)間內(nèi)合成純度高的X型沸石。
[0028](4)晶化與洗滌干燥
[0029]用鹽酸或C02調(diào)節(jié)濾液的pH值至11?14，使其中的硅鋁聚合，生成沸石的前驅(qū)體硅鋁酸鹽凝膠，在100°c下晶化完全。為了提高晶化的方向和速度，在混膠過(guò)程中可加入少量的晶種或液態(tài)晶化導(dǎo)向劑。得到的沸石分子篩用去離子水洗滌至PH為10，110°C烘干。
[0030]通過(guò)本研究表明，Ikg粉煤灰可制出310?560g沸石分子篩產(chǎn)品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用粉煤灰制備沸石分子篩的方法，包括以下步驟: (1)粉煤灰焙燒預(yù)處理過(guò)程 將粉煤灰與200目的碳酸鈉以質(zhì)量比1: 1.5充分混合，置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中升溫至830°C，恒溫Ih。 (2)浸取 經(jīng)焙燒預(yù)處理的粉煤灰焙燒產(chǎn)物，用去離子水以液固比為5: I浸取，加熱攪拌，使可溶性硅酸鹽充分溶解，過(guò)濾。 (3)沸石分子篩的合成 用不同濃度的NaOH溶液浸取濾渣，攪拌下加熱至沸，使焙燒產(chǎn)物中的硅鋁酸鹽在OH-作用下分解為硅酸鹽和鋁酸鹽，過(guò)濾。 (4)晶化與洗滌干燥 用鹽酸或C02調(diào)節(jié)濾液的pH值至11?14，使其中的硅鋁聚合，在100°C下晶化完全。得到的沸石分子篩用去離子水洗滌至PH為10，110°C烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的一種利用粉煤灰制備沸石分子篩的方法，其特征在于，在步驟(4)混膠過(guò)程中加入少量的晶種或液態(tài)晶化導(dǎo)向劑。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用粉煤灰制備沸石分子篩的方法，包括以下步驟：(1)焙燒預(yù)處理。將粉煤灰與200目的碳酸鈉以質(zhì)量比1∶1.5充分混合，置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中升溫至830℃，恒溫1h。(2)浸取。經(jīng)焙燒預(yù)處理的粉煤灰焙燒產(chǎn)物，用去離子水以液固比為5∶1浸取，加熱攪拌，使可溶性硅酸鹽充分溶解，過(guò)濾。(3)合成。用不同濃度的NaOH溶液浸取濾渣，攪拌下加熱至沸，過(guò)濾。(4)晶化與洗滌干燥。用鹽酸或CO2調(diào)節(jié)濾液的pH值至11～14，生成硅鋁酸鹽凝膠，在100℃下晶化完全。得到的沸石分子篩用去離子水洗滌至pH為10，110℃烘干。本發(fā)明以電廠排放的固體廢棄物粉煤灰作為主要原料制造沸石分子篩，既解決了粉煤灰的綜合利用問(wèn)題，又可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，同時(shí)以粉煤灰為原料制造沸石分子篩極大地降低了分子篩的生產(chǎn)成本。
【IPC分類(lèi)】C01B39-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104743565
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310755156
【發(fā)明人】楊治平
【申請(qǐng)人】楊治平
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2013年12月27日