一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，该方法为：一、粉磨煤矸石后，利用氯化铵高温焙烧活化煤矸石；二、采用FeCl

Method for preparing magnetic 4A molecular sieve by using coal gangue

The invention discloses a method for preparing a magnetic 4A molecular sieve by using coal gangue. The method is as follows: first, after grinding coal gangue, activated gangue is calcined by ammonium chloride at high temperature; two, FeCl is adopted;

【技术实现步骤摘要】
一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法
本专利技术属于4A分子筛制备
，具体涉及一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法。
技术介绍
煤矸石是我国年排放量和累计堆存量最多的工业固体废弃物之一，由于其燃烧值较低，不能作为燃料使用。煤矸石弃置不用、堆积对环境产生很大的危害。一是占用大片土地，破坏了生态环境；二是煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体；矸石山还会自燃引起火灾，或在雨季崩塌，堵塞河流造成灾害；此外，矸石山的淋溶水可污染地下水源和江河，影响农作物和水产养殖业；矸石山在雨季发生崩塌，造成河流的堵塞；更有些矸石山滑坡，威胁人员安全。煤矸石的主要化学成分为Al2O3、SiO2和C，根据煤矸石的组成和性质，开辟煤矸石的综合利用的新途径，既可以减少煤矸石带来的环境问题，也可以使有限的资源效益最大化。目前，部分大型煤矿通过开展煤矸石的综合利用，有效的延长了产业链条，经济效益可达20％～30％。根据煤矸石组成和结构性质，煤矸石已被用于制取多种化工产品。但是，这些技术只利用了煤矸石中的一部分成分，不仅利用率低，而且存在二次污染。由于磁性4A分子筛具有良好交换吸附性能和磁稳定性，可通过磁分离技术将磁性4A分子筛与反应体系分离。因此可考虑将煤矸石用于制备磁性4A分子筛，节约磁性4A分子筛的成本，该制备目前国内外相关的研究还较少。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法。该制备方法采用煤矸石为原料，在超声波振动加热作用下制备磁性4A分子筛，制备的磁性4A分子筛具有高的比表面积，强的吸附性能，通过外加磁场容易使产物固液分离等优点，并且解决了分子筛成本合成高的问题，同时对于区煤矸石资源化，精细化，高效利用提供新的途径，达到变废为宝的效果，实现了环保低碳的要求。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将煤矸石粉磨至300目～325目后置于灰皿中，然后向灰皿中再加入氯化铵，在温度为840℃～860℃的条件下焙烧2h～3h后研磨，得到预处理样品；所述煤矸石与氯化铵的质量比为(1.5～2)∶1；步骤二、将FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O加入到蒸馏水中，在氮气保护条件下以500r/min～1000r/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌的同时升温至75℃～85℃，接着加入NH3·H2O继续搅拌20min～40min，得到固液混合物，自然冷却后利用磁铁对固液混合物中的磁性物质进行吸附，之后对所吸附的磁性物质进行反复洗涤，在温度为65℃～75℃的条件下干燥5h～6h，得到磁性Fe3O4；步骤三、向步骤二中所述磁性Fe3O4中加入蒸馏水，搅拌均匀后得到四氧化三铁分散液；所述四氧化三铁分散液与所述蒸馏水的体积比为(0.1～0.3)∶1；步骤四、将步骤一中所述预处理样品和氢氧化钠按照质量比为1∶(1～1.5)的比例混合，加入蒸馏水搅拌10min～20min，再加入步骤三中所述四氧化三铁分散液，得到反应液，将所述反应液放置在超声波清洗器内持续超声振动，并在温度为60℃的条件下反应2h～3h后，升温至80℃晶化处理2h～6h，自然冷却后抽滤，洗涤至产物的pH值为9～10，然后在温度为110℃的条件下干燥5h～6h，得到磁性4A分子筛；所述蒸馏水的加入量为步骤一中所述煤矸石的质量的7～10倍，所加入的四氧化三铁分散液的体积为所述蒸馏水的体积的10％～30％。上述的一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，其特征在于，步骤二中所述FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O和NH3·H2O的加入量为：每升蒸馏水中对应加入18.75g～31.25g的FeCl2·4H2O，56.25g～68.75g的FeCl3·6H2O，20mL的NH3·H2O。上述的一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，其特征在于，步骤三中所述磁性Fe3O4与所述蒸馏水的质量比为0.10∶1。上述的一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，其特征在于，步骤四中所述蒸馏水的加入量为步骤一中所述煤矸石的质量的8～9倍。上述的一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，其特征在于，步骤四中所加入的四氧化三铁分散液的体积为所述蒸馏水的体积的15％～25％。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的该磁性4A分子筛采用煤矸石为原料四氧化三铁在超声波振动制备而成。本专利技术将煤矸石用于制备磁性分子筛，解决了分子筛合成的高成本问题，同时对于煤矸石资源化，精细化，高效利用提供了新途径，达到变废为宝的效果，实现了环保低碳的要求。2、本专利技术大大的降低了分子筛的制备及应用成本。在制备过程中采用煤矸石为原料并超声波振动加热，大大缩短了反应时间，降低了晶化温度，节约了能耗；同时利用磁分离，提高了分子筛的利用率，具有很强的商业竞争力，可大力推动我国分子筛的迅猛发展。3、本专利技术能够有效解决分子筛应用中的和反应液难分离问题。由吸附铅离子实验，磁性分子筛的吸附率都大于92％以上，而且利用外加磁场很容易和反应液分离，将大大提升磁性分子筛在吸附行业中的应用。4、本专利技术利用煤矸石制备的磁性分子筛呈立方体结构，形貌规则，晶粒大小均匀，引入了磁性四氧化三铁颗粒，基本没有破坏分子筛的晶体结构，获得了结晶度较好、粒度较均匀的磁性4A分子筛。5、本专利技术制备的磁性分子筛具有比表面积高，吸附性能强，通过外加磁场容易和反应液分离等优点。下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的磁性4A分子筛的XRD图。图2是本专利技术实施例1制备的磁性4A分子筛的SEM图片。图3是本专利技术实施例1制备的磁性4A分子筛的红外光谱图。图4是本专利技术实施例2制备的磁性4A分子筛的SEM图片。图5是本专利技术实施例3制备的磁性4A分子筛的SEM图片。图6是本专利技术实施例4制备的磁性4A分子筛的SEM图片。图7是本专利技术实施例5制备的磁性4A分子筛的SEM图片。图8是本专利技术实施例6制备的磁性4A分子筛的SEM图片。具体实施方式本实施例1～6所用的煤矸石为陕西澄合矿区产的煤矸石。经检测，所述煤矸石的主要化学成分见表1：表1煤矸石的主要化学成分(wt％)组分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO重量含量(％)59.0527.247.841.50.26实施例1本实施例利用煤矸石制备磁性4A分子筛包括以下步骤：步骤一、将煤矸石粉磨至320目后置于灰皿中，然后向灰皿中再加入氯化铵，在温度为850℃的条件下焙烧2.5h后研磨，得到预处理样品；所述煤矸石与氯化铵的质量比为1.8∶1；步骤二、将FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O加入到蒸馏水中，在氮气保护条件下以750r/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌的同时升温至80℃，接着加入NH3·H2O后继续搅拌30min，得到固液混合物，自然冷却后利用磁铁对固液混合物中的磁性物质进行吸附，之后对所吸附的磁性物质进行反复洗涤，在温度为70℃的条件下干燥5.5h，得到磁性Fe3O4；所述FeCl2·4H2O、FeCl3·6H2O和NH3·H2O的加入量为：每升蒸馏水对应加入25g的FeCl2·4H2O，62.5g的FeCl3·6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将煤矸石粉磨至300目～325目后置于灰皿中，然后向灰皿中再加入氯化铵，在温度为840℃～860℃的条件下焙烧2h～3h后研磨，得到预处理样品；所述煤矸石与氯化铵的质量比为(1.5～2)∶1；步骤二、将FeCl

【技术特征摘要】
1.一种利用煤矸石制备磁性4A分子筛的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将煤矸石粉磨至300目～325目后置于灰皿中，然后向灰皿中再加入氯化铵，在温度为840℃～860℃的条件下焙烧2h～3h后研磨，得到预处理样品；所述煤矸石与氯化铵的质量比为(1.5～2)∶1；步骤二、将FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O加入到蒸馏水中，在氮气保护条件下以500r/min～1000r/min的搅拌速率进行搅拌，搅拌的同时升温至75℃～85℃，接着加入NH3·H2O继续搅拌20min～40min，得到固液混合物，自然冷却后利用磁铁对固液混合物中的磁性物质进行吸附，之后对所吸附的磁性物质进行反复洗涤，在温度为65℃～75℃的条件下干燥5h～6h，得到磁性Fe3O4；步骤三、向步骤二中所述磁性Fe3O4中加入蒸馏水，搅拌均匀后得到四氧化三铁分散液；所述磁性Fe3O4与所述蒸馏水的质量比为(0.05～0.25)∶1；步骤四、将步骤一中所述预处理样品和氢氧化钠按照质量比为1∶(1～1.5)的比例混合，加入蒸馏水搅拌10min～20min，再加入步骤三中所述四氧化三铁分散液，得到反应液，将所述反应液放置在超声波清洗器内持续超声振动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建利，杜美利，李刚，于春侠，刘静，杨梦茹，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61