一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法，包括以下步骤：将粉煤灰原料高温焙烧，冷却至室温后，研磨、过筛；将焙烧后的粉煤灰进行酸处理；将酸处理后的粉煤灰在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，之后烘干、研磨、过筛，制得预处理后的粉煤灰备用；将碱液作为反应液，置于水热合成反应釜中，之后加入预处理后的粉煤灰，搅拌至充分混合均匀；将所述反应釜中的混合物进行晶化处理；将晶化处理后的产物冷却至室温，在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，烘干、研磨、过筛，即得到粉煤灰合成沸石。该方法不仅能够降低生产成本，还能够有效地提高粉煤灰的利用率，降低固废污染。

A preparation method of zeolite from fly ash

The present invention discloses a method for preparing zeolite using fly ash, which comprises the following steps: baking fly ash raw material at high temperature, grinding and sifting after cooling to room temperature; treating the baked fly ash by acid treatment; after filtering the fly ash treated with acid in the filter, then washing to neutral with deionized water and then using deionized water. Drying, grinding, sieving and preparing the pre treated fly ash; using the alkaline solution as a reaction liquid, in the hydrothermal synthesis reactor, and then adding the pre treated fly ash and stirring to the full mixing; the mixture in the reactor is crystallized, and the crystallized products are cooled to room temperature. The filter is filtered and washed with deionized water to neutral, drying, grinding and sieving. This method can not only reduce the production cost, but also effectively improve the utilization rate of fly ash and reduce the pollution of solid waste.

【技术实现步骤摘要】
一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法
本专利技术涉及一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法。
技术介绍
随着我国煤电、冶金、石油等行业的不断发展，粉煤灰的排放量逐年增加，由此引起了一系列环境问题。粉煤灰是一种主要成分为硅铝酸盐的固体废物，为了达到“以废治废”的目的，对粉煤灰的再利用也越来越多，特别是对粉煤灰的精细化利用是未来发展的趋势。一些研究者利用粉煤灰中含量较高的铝、硅等元素制备氯化铝和炭黑等，并开发了一系列提取硅、铝的工艺技术路线(JiangZhouqing,YangJing,MaHongwen.ReactionbehaviourofAl2O3andSiO2inhighaluminacoalflyashduringalkalihydrothermalprocess[J].Trans.NonferrousMet.Soc.China,2015,(25):2065-2072.)。目前，粉煤灰中硅铝的提取主要有烧结法、酸法和其他方法。但是烧结法容易造成能耗、产生较多的硅渣和温室气体等(付克明,朱虹,路迈西等.不同煅烧方式对粉煤灰水热合成沸石的影响[J].人工晶体学报,2007,36(4):943-946.)；而酸法虽易于实现硅铝的有效分离，但容易产生氟化氢等污染性气体(NayakN,PandaCR.AluminiumextractionandleachingcharacteristicsoftalcherthermalpowerstationflyashwithsulphuricAcid[J].Fuel,2010,89(1):53-58.)。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法，采用碱法利用粉煤灰合成沸石，不仅能够降低生产成本，还能够有效地提高粉煤灰的利用率，降低固废污染。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法，包括以下步骤：1)粉煤灰的预处理a.将粉煤灰原料高温焙烧，冷却至室温后，研磨、过筛；b.将焙烧后的粉煤灰进行酸处理；c.将酸处理后的粉煤灰在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，之后烘干、研磨、过筛，制得预处理后的粉煤灰备用；2)粉煤灰合成沸石的制备a.将碱液作为反应液，置于水热合成反应釜中，之后加入步骤1)中制得的预处理后的粉煤灰，搅拌至充分混合均匀；b.将所述反应釜中的混合物进行晶化处理；c.将晶化处理后的产物冷却至室温，在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，烘干、研磨、过筛，即得到粉煤灰合成沸石。优选地，步骤1)中所述焙烧条件为在500-800℃温度下焙烧1-3h。优选地，步骤1)中所述焙烧条件为在600℃温度下焙烧1h。优选地，步骤1)中所述酸处理条件为在50-90℃下，用2mol·L-1的盐酸酸处理1-5h。优选地，步骤1)中所述酸处理条件为在80℃下，用2mol·L-1的盐酸酸处理2h。优选地，步骤1)和2)中所述烘干条件为在100-200℃温度下，于真空恒温干燥箱中干燥至恒重。优选地，步骤1)和2)中所述烘干条件为在105℃温度下，于真空恒温干燥箱中干燥至恒重。优选地，步骤1)和2)中所述过筛是用200目的筛网过筛。优选地，步骤2)中所述碱液为NaOH溶液或者KOH溶液。优选地，步骤2)中所述碱液的浓度为1-5mol·L-1。优选地，步骤2)中所述碱液的浓度为3mol·L-1。优选地，步骤2)中所述碱液与预处理后的粉煤灰的液固比为(5-15)：1。优选地，步骤2)中所述碱液与预处理后的粉煤灰的液固比为10：1。优选地，步骤2)中所述搅拌时长为0.5-2h。优选地，步骤2)中所述搅拌时长为0.5h。优选地，步骤2)中所述晶化处理条件为于50℃-200℃温度下晶化5-10h。优选地，步骤2)中所述晶化处理条件为于150℃温度下晶化8h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.采用碱法从粉煤灰中合成沸石，一方面能够降低沸石的生产成本，在制备沸石过程中产生的酸和碱均可重复使用；另一方面可以有效的提高粉煤灰的利用率，降低固废污染。2.该方法通过焙烧和酸处理步骤，就能够除去粉煤灰中未反应的有机物、灰分及铁、钾、钙等金属杂质离子，使粉煤灰中的碳和硫充分氧化、盐类分解完全，减少了除杂投入成本。3.采用本专利技术的制备方法制得的粉煤灰合成沸石的阳离子交换量(CEC值)高达147.7cmol·kg-1，能够更好地除去粉煤灰中的重金属离子。附图说明图1为粉煤灰原料及实施例1-3制备的粉煤灰合成沸石的SEM图，其中图(a)为粉煤灰原料的SEM图，图(b)、(c)和(d)分别为实施例1-3制备的粉煤灰合成沸石的SEM图。图2为粉煤灰原料及实施例1-3制备的粉煤灰合成沸石的XRD图，其中图(a)为粉煤灰原料的XRD图，图(b)、(c)和(d)分别为实施例1-3制备的粉煤灰合成沸石的XRD图。图3为粉煤灰中铝硅在碱液中的溶出规律，其中图(a)-(e)分别对应碱液浓度为1mol·L-1、2mol·L-1、3mol·L-1、4mol·L-1和5mol·L-1。具体实施例下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明，应当理解的是，这些具体实施例仅用于解释和说明本专利技术，而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的粉煤灰原料来自山西某供热厂；NaOH溶液、KOH溶液及其它实验试剂均为分析纯。本专利技术中，采用醋酸铵法测定粉煤灰及粉煤灰合成沸石的阳离子交换容量(CEC)，采用下述公式计算阳离子交换容量：式中，CEC为阳离子交换容量，cmol·kg-1；W为待测样品质量，g；VNH4为待测溶液的体积，mL；CNH4为按纳式试剂法测定的氨浓度，mg·mL-1；n为180，mg·cmol-1。本专利技术的制备方法所涉及的反应主要有：SiO2+2NaOH＝Na2SiO3+H2OA12O3+2NaOH＝2NaAlO2+H2O8Na++6AlO2-+6SiO32-+10H2O＝Na8A16Si6O24(OH)2·4H2O+10OH-或者：SiO2+2KOH＝K2SiO3+H2OA12O3+2KOH＝2KAlO2+H2O8K++6AlO2-+6SiO32-+10H2O＝K8A16Si6O24(OH)2·4H2O+10OH-实施例11)粉煤灰的预处理a.将粉煤灰原料在600℃温度下焙烧1h，冷却至室温后，研磨、200目筛网过筛；b.将焙烧后的粉煤灰在80℃下，用2mol·L-1的盐酸酸处理2h；c.将酸处理后的粉煤灰在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，在105℃的温度下，于真空恒温干燥箱中干燥至恒重，之后研磨、200目筛网过筛，制得预处理后的粉煤灰备用；2)粉煤灰合成沸石的制备a.将3mol·L-1的NaOH溶液作为反应液，置于水热合成反应釜中，之后加入步骤1)中制得的预处理后的粉煤灰，搅拌0.5h至充分混合均匀，所述NaOH溶液与预处理后的粉煤灰的液固比为10:1；b.将所述反应釜中的混合物在90℃的温度下晶化8h；c.将晶化处理后的产物冷却至室温，在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，在105℃的温度下，于真空恒温干燥箱中干燥至恒重，之后研磨、200目筛网过筛，即得到粉煤灰合成沸石。实施例2制备过程同实例1，不同在于步骤2)中晶化温度为120℃，得到粉煤灰合成沸石。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)粉煤灰的预处理a. 将粉煤灰原料高温焙烧，冷却至室温后，研磨、过筛；b. 将焙烧后的粉煤灰进行酸处理；c. 将酸处理后的粉煤灰在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，之后烘干、研磨、过筛，制得预处理后的粉煤灰备用；2)粉煤灰合成沸石的制备a. 将碱液作为反应液，置于水热合成反应釜中，之后加入步骤1）中制得的预处理后的粉煤灰，搅拌至充分混合均匀；b. 将所述反应釜中的混合物进行晶化处理；c. 将晶化处理后的产物冷却至室温，在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，烘干、研磨、过筛，即得到粉煤灰合成沸石。

【技术特征摘要】
1.一种利用粉煤灰合成沸石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)粉煤灰的预处理a.将粉煤灰原料高温焙烧，冷却至室温后，研磨、过筛；b.将焙烧后的粉煤灰进行酸处理；c.将酸处理后的粉煤灰在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，之后烘干、研磨、过筛，制得预处理后的粉煤灰备用；2)粉煤灰合成沸石的制备a.将碱液作为反应液，置于水热合成反应釜中，之后加入步骤1）中制得的预处理后的粉煤灰，搅拌至充分混合均匀；b.将所述反应釜中的混合物进行晶化处理；c.将晶化处理后的产物冷却至室温，在过滤器中过滤后，用去离子水洗涤至中性，烘干、研磨、过筛，即得到粉煤灰合成沸石。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述焙烧条件为在500-800℃温度下焙烧1-3h；优选地，步骤1）中所述焙烧条件为在600℃温度下焙烧1h。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述酸处理条件为在50-90℃下，用2mol•L-1的盐酸酸处理1-5h；优选地，步骤1）中所述酸处理条件为在80℃下，用2mol•L-1的盐酸酸处理2h。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓晶，周慧，王中慧，高淑娟，
申请(专利权)人：吕梁学院，
类型：发明
国别省市：山西,14