一种利用粉煤灰制备沸石分子筛的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种活性炭的制造方法，特别是涉及一种利用粉煤灰制备沸石分子筛的方法。
【背景技术】
[0002]传统的活性炭生产方法是采用木炭、果壳、无烟煤和石油焦等作为原料，经过高温活化制造出多孔、不同孔结构的炭材料。以木炭为原料需要消耗大量的木材，以果壳为原料则存在原料收集困难的问题，而已无烟煤和石油焦为原料，制造成本较高。
[0003]粉煤灰是煤或煤粉燃烧后的细粒分散状残余物，主要产生于电厂生产所用的煤粉炉以及沸腾炉。随着经济的飞速发展，煤炭用量增加，粉煤灰排放量也与日俱增。我国是世界煤炭消耗量最大的国家，2006年消耗标准煤约17亿，t排放粉煤灰近2亿t。这些固体废弃物的排放对空气、水源等生态环境造成了严重污染。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种利用粉煤灰制备沸石分子筛的方法。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
[0006]一种利用粉煤灰制备沸石分子筛的方法，包括以下步骤:
[0007](I)粉煤灰焙烧预处理过程
[0008]将粉煤灰与200目的碳酸钠以质量比1: 1.5充分混合，置于刚玉坩埚中，在马弗炉中升温至830°C，恒温Ih。
[0009](2)浸取
[0010]经焙烧预处理的粉煤灰焙烧产物，用去离子水以液固比为5: I浸取，加热搅拌，使可溶性硅酸盐充分溶解，过滤。
[0011](3)沸石分子筛的合成
[0012]用不同浓度的NaOH溶液浸取滤渣，搅拌下加热至沸，使焙烧产物中的硅铝酸盐在OH-作用下分解为硅酸盐和铝酸盐，过滤。
[0013](4)晶化与洗涤干燥
[0014]用盐酸或C02调节滤液的pH值至11?14，生成沸石的前驱体硅铝酸盐凝胶，在100°c下晶化完全。得到的沸石分子筛用去离子水洗涤至pH为10，110°C烘干。
[0015]进一步地，在步骤(4)混胶过程中加入少量的晶种或液态晶化导向剂。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]本发明以电厂排放的固体废弃物粉煤灰作为主要原料制造沸石分子筛，既解决了粉煤灰的综合利用问题，又可以实现资源的循环利用，同时以粉煤灰为原料制造沸石分子筛极大地降低了分子筛的生产成本。
【具体实施方式】
[0018](I)粉煤灰焙烧预处理过程
[0019]将粉煤灰与200目的碳酸钠以质量比1: 1.5充分混合，置于刚玉坩埚中，在马弗炉中升温至830°C，恒温lh。焙烧产物为浅黄色粉体。
[0020]粉煤灰与碳酸钠焙烧后，粉煤灰中的硅铝玻璃体以及石英和莫莱石晶体结构被分解生成硅酸钠和硅铝酸钠，前者极易溶于水，后者在强碱性溶液中可溶。因此用少量去离水浸取焙烧分煤灰，可使焙烧分煤灰中的硅酸钠先溶出，脱出粉煤灰中部分硅。
[0021]⑵浸取
[0022]经焙烧预处理的粉煤灰焙烧产物，用去离子水以液固比为5: I浸取，加热搅拌，使可溶性硅酸盐充分溶解，过滤。
[0023]粉煤灰碱溶过程中，硅酸盐和铝酸盐聚合生成硅铝酸盐凝胶，且沉积在粉煤灰颗粒的表面，阻碍了硅铝的进一步溶出，这也是传统粉煤灰制备沸石的一步合成法晶化率不高的主要原因。在实验中发现，在强碱性条件下硅铝酸盐凝胶的形成是缓慢的，因而提高粉煤灰的溶解活性是解决这个问题的一种有效途径。本试验采用碳酸钠焙烧活化粉煤灰，生成碱溶活性高的Na2Si03和NaAlSi04。由于高硅粉煤灰中大量溶出的硅酸盐离子会阻碍铝的溶出，且较高的硅铝比对合成高铝沸石(如A型和低硅X型)也是不利的。因而在实验中预先用少量水溶出焙烧产物中的硅酸盐，再用碱液来浸取脱硅后的粉煤灰，结果表明粉煤灰溶出液中铝的浓度有了较大的提高。
[0024](3)沸石分子筛的合成
[0025]用不同浓度的NaOH溶液浸取滤渣，搅拌下加热至沸，使焙烧产物中的硅铝酸盐在OH-作用下分解为硅酸盐和铝酸盐，过滤。
[0026]尽管溶液中硅铝共存的平衡浓度较低，但在强碱溶液中硅铝的聚合反应是缓慢的。当在过饱和期内过滤时，由于溶液的温度迅速降低，滤液中的硅铝的聚合变得更慢，实验证明需要静置几天才能逐渐形成凝胶。为了使滤液中的硅铝加速聚合形成沸石的前驱物，并且调节适合沸石生长的PH值，实验采用加入盐酸或通入C02来消耗多余的碱。
[0027]在混胶过程中也可添加晶化导向剂来加快晶化速度，如添加X型沸石晶化导向齐U，提高了 X型沸石的晶化速度，使A型和P型的杂晶得到抑制，从而有利于在较短的晶化时间内合成纯度高的X型沸石。
[0028](4)晶化与洗涤干燥
[0029]用盐酸或C02调节滤液的pH值至11?14，使其中的硅铝聚合，生成沸石的前驱体硅铝酸盐凝胶，在100°c下晶化完全。为了提高晶化的方向和速度，在混胶过程中可加入少量的晶种或液态晶化导向剂。得到的沸石分子筛用去离子水洗涤至PH为10，110°C烘干。
[0030]通过本研究表明，Ikg粉煤灰可制出310?560g沸石分子筛产品。
【主权项】
1.一种利用粉煤灰制备沸石分子筛的方法，包括以下步骤: (1)粉煤灰焙烧预处理过程 将粉煤灰与200目的碳酸钠以质量比1: 1.5充分混合，置于刚玉坩埚中，在马弗炉中升温至830°C，恒温Ih。 (2)浸取 经焙烧预处理的粉煤灰焙烧产物，用去离子水以液固比为5: I浸取，加热搅拌，使可溶性硅酸盐充分溶解，过滤。 (3)沸石分子筛的合成 用不同浓度的NaOH溶液浸取滤渣，搅拌下加热至沸，使焙烧产物中的硅铝酸盐在OH-作用下分解为硅酸盐和铝酸盐，过滤。 (4)晶化与洗涤干燥 用盐酸或C02调节滤液的pH值至11?14，使其中的硅铝聚合，在100°C下晶化完全。得到的沸石分子筛用去离子水洗涤至PH为10，110°C烘干。
2.根据权利要求所述的一种利用粉煤灰制备沸石分子筛的方法，其特征在于，在步骤(4)混胶过程中加入少量的晶种或液态晶化导向剂。
【专利摘要】本发明涉及一种利用粉煤灰制备沸石分子筛的方法，包括以下步骤：(1)焙烧预处理。将粉煤灰与200目的碳酸钠以质量比1∶1.5充分混合，置于刚玉坩埚中，在马弗炉中升温至830℃，恒温1h。(2)浸取。经焙烧预处理的粉煤灰焙烧产物，用去离子水以液固比为5∶1浸取，加热搅拌，使可溶性硅酸盐充分溶解，过滤。(3)合成。用不同浓度的NaOH溶液浸取滤渣，搅拌下加热至沸，过滤。(4)晶化与洗涤干燥。用盐酸或CO2调节滤液的pH值至11～14，生成硅铝酸盐凝胶，在100℃下晶化完全。得到的沸石分子筛用去离子水洗涤至pH为10，110℃烘干。本发明以电厂排放的固体废弃物粉煤灰作为主要原料制造沸石分子筛，既解决了粉煤灰的综合利用问题，又可以实现资源的循环利用，同时以粉煤灰为原料制造沸石分子筛极大地降低了分子筛的生产成本。
【IPC分类】C01B39-02
【公开号】CN104743565
【申请号】CN201310755156
【发明人】杨治平
【申请人】杨治平
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月27日