一种双孔沸石微球及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双孔沸石微球及其制备方法，所述的微球的直径在4-6?mm，吸水率为18-24?%，表观密度为610-630?kg∕m3，抗压强度为≥6Mpa。本发明专利技术与现有技术相比，所制备的超轻微介双孔沸石微球，具备一定抗压强度、易流化、不易出水流失，具有微孔和介孔双模型孔分布，可以缩短分子的扩散路径，比表面积大、较高的吸附交换能力、不仅可以工业废水的深处处理，亦可以用作水（废水）处理领域的好氧（厌氧/光催化）流化床反应器的好氧(厌氧)微生物/光催化剂的载体。对于扩展工业废弃物粉煤灰在环境保护领域的应用提供新的"绿色"高效方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用粉煤灰超轻微介双孔沸石微球材料及制备方法，属于将工业固体废弃物粉煤灰制备成水(废水)处理领域的好氧(厌氧/光催化)流化床反应器的好氧(厌氧)微生物/光催化剂的载体。
技术介绍
利用粉煤灰合成沸石分子筛的报道，最早可以追溯到30多年前Holler和wrisching [ Holler,WirsehingU.Zeolite formation from fly ash.Forchr.Miner.，1985，63:21 43]的研究工作，多年来，粉煤灰基沸石分子筛用于去除废水中的固体颗粒、重金属离子和有机污染物方面进行吸附处理，以及生物大分子和酶的固定化方面等方面作了一系列应用研究，具有成本低廉、工艺简单、操作方便等优点。但是粉煤灰基沸石分子筛有两个严重不足，首先它们的孔道尺寸均小于1.3 nm,这一点使其只能用于那些涉及小分子的应用，并不适合对有机大分子或生物大分子的吸附作用，应用领域受到很大限制。其次，在实际操作中沸石大都是粉末状，粒径太小则易随出水流失，不仅增大装置的水头损失而且不易回收。
技术实现思路
本专利技术的第I个目的在于提供一种超轻微介双孔沸石微球。本专利技术的第2个目的在于提供上述微球的制备方法。本专利技术解决技术问题的 技术方案为:一种双孔沸石微球，直径在4-6 mm,吸水率为18-24 %，堆积密度为610-630 kg / m3，抗压强度为彡6Mpa。所述的双孔沸石微球，其Si/Al比为10 150，介孔孔道尺寸2 5 nm,比表面积^ 30 m2/m3。该微球的介孔孔道丰富，XRD分析表明主要为NaX型沸石和NaA型沸石的混合相。本专利技术的双孔沸石微球的制备方法，包括以下几个制备步骤:a、取一定量的粉煤灰去掉块状物及悬浮渣子，用水洗去堆积吸附物，过滤后在105°C下烘干并碾细，过200目筛；b、按照粉煤灰(g):煤粉(g) =Fe2O3 (g) =Na2CO3 (g):水(ml)=24:7:2:1:24 的比例，将粉煤灰、Na2C03、Fe203和煤粉进行充分混合后进行手工成球，直径在5_8毫米，烧结成为粉煤灰微球，烧结曲线的设置:第一段是从0_200°C升温5分钟，第二段是从200_550°C升温10分钟，第三段是从550-950°C升温10分钟，第四段是从950-1150°C升温10分钟，第五段是在1150°C时保温10分钟；C、将粉煤灰微球置于摩尔浓度为12 mol/L的盐酸溶液中浸泡6小时之后，洗涤干燥，得到除铁粉煤灰微球；d、将除铁粉煤灰超轻微球和摩尔浓度为6 mol/L的NaOH溶液装入反应釜中晶化温度110°C水热合成2天，洗涤干燥，得到粉煤灰超轻沸石球；除铁粉煤灰超轻微球与NaOH溶液的体积/体积为1:1.5-2 ；e、再将粉煤灰超轻沸石球置于马福炉550°C烧结5分钟，自然冷却得到超轻微介双孔沸石微球。本专利技术所制备的超轻微介双孔沸石微球，具备一定抗压强度、易流化、不易出水流失，具有微孔和介孔双模型孔分布，可以缩短分子的扩散路径，比表面积大和较高的吸附交换能力。本专利技术以粉煤灰为主要原料，由于粉煤灰中的Fe2O3被莫来石包裹，因此需添加少量的Fe2O3和煤粉作为成孔剂，另再添加微量的Na2CO3，在特定曲线下烧结成具有一定抗压强度的Na2O-Al2O3-SiO2共熔体作为沸石球骨架。再将粉煤灰超轻微球置于稀盐酸溶液中反应一定时间之后洗涤烘干除铁，再和一定浓度的NaOH溶液装入反应釜中进行水热合成，洗涤后烘干后，再在马弗炉中二次煅烧，得到超轻微介双孔沸石微球。本专利技术与现有技术相比，所制备的超轻微介双孔沸石微球，具备一定抗压强度、易流化、不易出水流失，具有微孔和介孔双模型孔分布，可以缩短分子的扩散路径，比表面积大、较高的吸附交换能力、不仅可以工业废水的深处处理，亦可以用作水(废水)处理领域的好氧(厌氧/光催化)流化床反应器的好氧(厌氧)微生物/光催化剂的载体。对于扩展工业废弃物粉煤灰在环境保护领域的应用提供新的〃绿色〃高效方法。附图说明图1实施例1所制的双孔沸石微球材料内部SEM图片(X 3000倍)图2实施例1所制的双孔沸石微球材料内部SEM图片(X 15000倍)图3实施例1所制的双孔沸石微球材料表面SEM图片(X 5000倍)图4实施例1所制的双孔沸石微球材料表面SEM图片(X 35000倍)图5实施例1所制的双孔沸石微球材料能谱EDS图。图6实施例1所制的双孔沸石微球材料孔径分布图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作详细的说明。实施例1:步骤1:粉煤灰预处理:取50g工业粉煤灰于水中，去掉块状物及悬浮渣子，用水洗去堆积吸附物，过滤后在105 °C下烘干并碾细，过200目筛，得到产品Δ，置于干燥器备用。步骤2:马福炉烧结曲线的设置:第一段是从0-200°C升温5分钟，第二段是从200-550°C升温10分钟，第三段是从550-950°C升温10分钟，第四段是从950_1150°C升温10分钟，第五段是在1150°C时保温10分钟。步骤3:取产品A24g，煤粉8g，Fe2O3 2g，Na2CO3 Ig和水24ml，充分混合。将混合样用手工成球，直径在5-8毫米，置于马福炉，按照步骤2，进行焙烧成粉煤灰超轻微球(产品B)。步骤4:将产品S置于12 mol/L的盐酸溶液中浸泡6小时，再充分洗涤干燥得到产品步骤5:将产品￡和浓度为6 mo 1/L的NaOH溶液装入反应釜中晶化温度11 (TC进行水热合成2天，再充分洗涤干燥得到产品^产品￡与NaOH溶液的体积/体积比为1:1.5 2。步骤6:将产品D置于马福炉550°C烧结5分钟，自然冷却得到超轻微介双孔沸石微球。实施例1所制的材料如图1-6所示，本专利技术的直径在4-6 mm,介孔孔道尺寸2 5nm。实施例21、构建反应器:反应器为有机玻璃加工而成，直径60 _，柱高700 _，设有一个取样孔，压缩空气从底部经曝气扩散器进入反应器，用空气流量计调节曝气量，采用下向流进水，气水逆向接触反应。2、配置试验用水:采用人工配水，试验模拟用水中COD质量浓度为126 316 mg/L, ΝΗ:-Ν 质量浓度为 45 77 mg/L, pH 7.2 8.0。3、硝化菌液的 富集培养及固定:将实施例1中的超轻微介双孔沸石微球进行高温灭菌，按照文献(杨红艳，龙秀娟，李清华.硝化细菌富集培养及处理富营养化水体应用研究.环境保护科学，2007，33 (6))配置培养基和富集培养硝化细菌，在反应器里装入超轻微介双孔沸石微球，填充高度450 mm,倒入硝化细菌悬液，将硝化细菌细胞吸附在超轻微介双孔沸石微球的表面及载体内的空隙中，在反应器底部曝气培养2 d，再更换新鲜菌液和培养基，反复运行15d后，氨氮去除率达到65 %，固定化结束。4、调试和运行:水力负荷维持在0.72 m3/(m2-h),气水体积比为(4飞):1，水温为20^250C ο运行周期一般为36 h，进水COD负荷2.5 3.5 kg/m3.(!，氨氮负荷0.65 1.5 kg/m3.d，对超轻微介双孔沸石微球流化床反应器对氨氮的平均去除率可以达到85-95 %。实施例3:实施例1所制的材料的性能检测如下:1、沸石球的物理性质(堆积密度、吸水率)测试方法参见文献(CJ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双孔沸石微球，其特征在于：所述的微球的直径在4?6?mm，吸水率为18?24?%，表观密度为610?630?kg∕m3，抗压强度为≥6Mpa。

【技术特征摘要】
1.一种双孔沸石微球，其特征在于:所述的微球的直径在4-6 _，吸水率为18-24 %，表观密度为610-630 kg / m3，抗压强度为彡6Mpa。2.根据权利要求1所述的一种双孔沸石微球，其特征在于:其Si/Al比为10 150，介孔孔道尺寸2 5 nm,比表面积> 30 m2/m3。3.权利要求1所述的双孔沸石微球的制备方法，包括以下几个制备步骤: a、取一定量的粉煤灰去掉块状物及悬浮渣子，用水洗去堆积吸附物，过滤后在105V下烘干并碾细，过200目筛； b、按照粉煤灰(g): 煤粉(g)=Fe2O3 (g) =Na2CO3 (g):水(ml) =24:7:2:1:24 的比例，将粉煤灰、Na2C03> Fe2O3、煤粉和水进行充分混合后进行手工...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：