一种粉煤灰合成沸石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种粉煤灰合成沸石及其制备方法和应用。所述粉煤灰合成沸石包括如下重量份的组分：粉煤灰9‑11份，氢氧化钠11‑13份，水120‑130份。本发明专利技术所述的粉煤灰合成沸石具有强吸附和强脱附的特性，不仅能够有效去除废水中硒元素，而且利用吸附饱和产品进行再释放，以实现土壤富硒目的。

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰合成沸石及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种粉煤灰合成沸石及其制备方法和应用，属于硒肥

技术介绍
硒是生态环境中一个十分重要的微量元素，其在土壤中以多种形态存在，其中四价硒(如亚硒酸盐)不仅易溶于水，而且易被植物吸收利用，是土壤硒的主要形态，也是植物吸收土壤无机硒的主要形态。但由于我国大部分土壤含硒量低，需要通过人工技术手段对土壤进行富硒，以使其更广泛应用于农产品中。现有提高土壤里硒含量方法大多是以施肥手段为主，利用含硒元素的活性络合物质均匀赋存在土壤中，以实现土壤富硒效果。如CN104762089A提供一种土壤改良剂，有效提高土壤有机硒的含量，并将富硒土壤中的无效态硒转化为有效态硒。此外，还有一些方法如CN106007813A，其利用粉煤灰和沸石制备得到长效矿物富硒肥，并于秋耕前施肥，能够获得富硒效果。但其对所采用的粉煤灰中硒含量有严格要求，而我国大部分燃煤电厂排放的粉煤灰无法达到此标准。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种新的粉煤灰合成沸石，其具有强吸附和强脱附的特性，不仅能够有效去除废水中硒元素，而且利用吸附饱和产品进行再释放，以实现土壤富硒目的。本专利技术是采用如下技术方案实现的。一种粉煤灰合成沸石，包括如下重量份的组分：粉煤灰9-11份，氢氧化钠11-13份，水120-130份。优选地，所述粉煤灰与氢氧化钠的质量比(简称碱灰比)为1:1.2。所述粉煤灰来自燃煤电厂生产排放的废渣，并过100目筛；所述粉煤灰分为高钙和低钙两种，相应地，所得粉煤灰合成沸石也分为高钙和低钙两种。所述高钙和低钙的具体定义可参考标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)，如，所述高钙是指合成沸石中CaO含量大于15％；所述低钙是指合成沸石中CaO含量小于5％。本专利技术还提供一种粉煤灰合成沸石的制备方法，包括：(1)将粉煤灰与氢氧化钠混合均匀，熔融；(2)所得熔融物粉碎，加水，水浴；(3)水浴后产物进行结晶，水洗至pH为9-10，烘干，粉碎，过筛，得到粉煤灰合成沸石。其中，所述熔融的温度为600-800℃，优选为600℃。所述水浴的温度为70-90℃，优选为80℃。所述结晶的温度为90-110℃，优选为100℃。本专利技术还提供上述粉煤灰合成沸石在废水吸附、土壤富硒中的应用。具体地，一种兼具吸附或脱附的吸附剂，由上述粉煤灰合成沸石或粉煤灰合成沸石与其它助剂混合制得。本专利技术还提供上述吸附剂的使用方法，包括：(1)吸附：将吸附剂投加含硒废水中，得到吸附饱和固体，干燥，研磨成粉末；其中，以吸附剂中粉煤灰合成沸石计算，废水中每mg硒投加0.5g粉煤灰；在吸附前，先将废水pH调节至1-2，更有利于提高吸附效果，经验证，在此条件下，吸附效率(即硒元素去除率)达到96.54％。(2)释放(脱附)：将粉末与水混合，调节pH在6-9，搅拌，均匀喷洒到土壤中。当吸附剂为高钙粉煤灰合成沸石，优选pH在6-7，可获得更好的释放效果；当吸附剂为低钙粉煤灰合成沸石，优选pH在8-9，可获得更好的释放效果。本专利技术所述的粉煤灰合成沸石具有强吸附和强脱附的特性，不仅能够有效去除废水中的硒元素，而且还可利用吸附饱和产品进行硒元素的再释放，以实现土壤富硒目的。附图说明图1为实施例1低钙粉煤灰合成沸石的SEM、XRD。图2为实施例1高钙粉煤灰合成沸石的SEM、XRD。图3为实施例2中不同pH条件下高钙沸石与低钙沸石的吸附量。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1粉煤灰合成沸石的制备1、粉煤灰合成沸石的制备采用碱熔融-水热法合成沸石，具体合成过程如下：准确称取12g氢氧化钠(分析纯)固体和10g粉煤灰，放入粉碎机中混合搅拌均匀，然后将混合物放入600℃马弗炉中熔融3h，待冷却后取出并将熔融物粉碎，称量后按照固液比17.25％的比例将混合物加入到蒸馏水中，再放入恒温水浴锅于80℃下慢速搅拌2h。取出后放入反应釜并置于100℃烘箱中结晶9h。取出固体用蒸馏水清洗至pH9-10，然后置于表面皿内放入100℃烘箱中干燥12h，烘干后研磨粉碎并过100目筛备用。2、粉煤灰合成沸石的表征采用X射线衍射仪(XRD)对粉煤灰及其合成沸石的晶体结构进行分析，扫描速度为1°/min步长0.02°，角度测试范围5°～70°，所用仪器为RikakuD/max-RB,Rikaku。其表面形态由扫描电子显微镜(SEM)测定，所用仪器型号为S-3000N(Hitachi)。化学成分分析采用飞利浦PW2404X射线荧光光谱仪。采用比表面积分析仪在77K下通过氮吸附实验测定其比表面积，所用仪器型号为康塔公司的QuadraSorbSI。粉煤灰及合成沸石的成分分析见表1。表1低钙粉煤灰合成沸石的SEM、XRD如图1；高钙粉煤灰合成沸石的SEM、XRD如图2。实施例2粉煤灰合成沸石作为吸附剂的具体应用1、吸附亚硒酸钠(Na2SeO3)、粉煤灰合成沸石、水按照219:500:10000的比例配置溶液，把溶液的pH调至2.0±0.05。将混合溶液在25℃、恒温震荡培养箱150rpm下震荡吸附6h。震荡吸附平衡后将混合物离心，取出吸附饱和固体并放入恒温烘箱100℃下干燥12h，然后研磨成粉末状备用。2、脱附(释放)将吸附饱和沸石产品和水按照1:200的比例配成溶液，将溶液pH调制7左右，将混合溶液在25℃、恒温震荡培养箱150rpm下震荡释放6h。然后将溶液均匀地喷洒到土壤中即可。下面对粉煤灰合成沸石的吸附及脱附效果进行效果验证试验1、粉煤灰沸石吸附实验准确称取0.5g沸石(高钙、低钙)加入到装有100mL的硒溶液(10mg/L)的锥形瓶中。将混合溶液在25℃、恒温震荡培养箱150rpm下震荡吸附6h。震荡吸附平衡后将混合物离心，取出吸附饱和固体并放入恒温烘箱100℃下干燥12h，然后研磨成粉末状备用。不同pH条件下对硒溶液吸附量如表2和图3所示。表22、饱和沸石缓释实验准确称取0.5g吸附饱和沸石(高钙、低钙)加入到装有100mL的pH分别为6、7、8、9蒸馏水的锥形瓶中。将混合溶液在25℃、恒温震荡培养箱150rpm下震荡释放6h。震荡平衡后，利用0.45μm滤膜过滤取上清液，采用ICP-OES测定硒的浓度。其结果如下表3所示。表3虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉煤灰合成沸石，其特征在于，包括如下重量份的组分：粉煤灰9‑11份，氢氧化钠11‑13份，水120‑130份。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰合成沸石，其特征在于，包括如下重量份的组分：粉煤灰9-11份，氢氧化钠11-13份，水120-130份。2.根据权利要求1所述的粉煤灰合成沸石，其特征在于，所述粉煤灰与氢氧化钠的质量比为1:1.2；优选地，所述粉煤灰分为高钙和低钙两种；相应地，所得粉煤灰合成沸石也分为高钙和低钙两种。3.一种粉煤灰合成沸石的制备方法，其特征在于，包括：(1)将粉煤灰与氢氧化钠混合均匀，熔融；(2)所得熔融物粉碎，加水，水浴；(3)水浴后产物进行结晶，水洗至pH为9-10，烘干，粉碎，过筛，得到粉煤灰合成沸石。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水浴的温度为70-90℃，优选为80℃。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述结晶的温度为90-110℃，优选为100℃。6.权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀晓东，彭绍好，张凡，马媛媛，李鑫媛，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11