一种粉煤灰基磁性分子筛及其制备方法

1.本发明属于分子筛技术领域，更确切的说，涉及一种粉煤灰基磁性分子筛的制备方法。
技术背景
2.粉煤灰是发电厂等现代工业的固体废弃物，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰堆存，不仅会占用土地资源，而且会导致粉尘污染、侵蚀和污染土壤、破坏生态平衡，引发严重的环境问题。目前常将粉煤灰应用于建筑材料、矿山复垦材料和矿山充填材料等。但这些方法对粉煤灰的利用价值低，充分开发利用粉煤灰资源，提高其利用的附加值，是当前高技术领域迫切需要解决的问题。
3.分子筛作为一种多孔材料，其硅氧四面体结构使其具有很大的比表面积，因而具有很高的阳离子交换容量和强大的吸附能力。但传统的分子筛合成方法通常以偏铝酸钠、氢氧化铝作为铝源，以二氧化硅、硅酸钠作为硅源，以氢氧化钠或氢氧化钾等作为碱源，成本往往较高。
4.现有技术方案一，主要是以粉煤灰为原料通过水热合成法制备分子筛，主要合成方法如下：根据粉煤灰原料的含量，通过添加硅铝配料，调节粉煤灰中的化学成分比例；将调好的混合原料加入氢氧化钾溶液在一定温度下加热晶化，制得分子筛晶体；将分子筛晶体进行干燥处理制得粉煤灰分子筛。该技术的缺点1：在合成分子筛的晶化步骤前，未对粉煤灰进行活化，导致粉煤灰合成的分子筛纯度较低，性能较差。缺点2：合成分子筛未进行磁性化，在进行吸附应用的时候可能会增加分离操作的难度，提高使用成本。
5.现有技术方案二主要是以粉煤灰为原料，加入添加剂后通过高温焙烧和水热合成法制备分子筛，主要合成方法如下：先将粉煤灰加入纯碱、氢氧化铝进行混合，然后通过高温焙烧，将焙烧得到的烧渣进行水热合成，并补充碱度，进行晶化，得到的分子筛晶粉加粘结剂经成型、活化得到分子筛。该技术的缺点是制作分子筛成品的步骤相对较繁琐，没有对合成分子筛进行磁性化，需要添加粘结剂，提高了分子筛的成本。
6.现有技术方案三，主要是以粉煤灰为原料,在水热合成分子筛的过程中加入制取的fe3o4磁性材料，制备磁性沸石分子筛，主要合成方法如下：首先利用氯化亚铁和氯化铁制备fe3o4磁性材料，然后将粉煤灰与碱的水溶液混合，再加入fe3o4磁性材料，在一定温度下进行水热合成，制得磁性分子筛。该技术的缺点是在水热合成分子筛的步骤前，未对粉煤灰中的组分进行活化，导致粉煤灰中有效组分低，合成的分子筛纯度较低，性能较差。


技术实现要素：

7.本发明为了解决细小粉末状产品在应用中与所处理液难分离的问题，采用磁性载体技术，利用粉煤灰制备磁性分子筛，可大大改善后期固液难分离的问题。与普通分子筛相比，磁性分子筛具有可以利用磁场方便分离的特性，其粉末状产品不用成型就可以直接在
溶剂或溶液中使用。磁性沸石分子筛不仅可保持优异的吸附性能，同时又具有磁性微粒特有的磁性能，通过外加磁场将饱和的磁性吸附剂与作用体系分离，不仅操作简单，而且大大提高了吸附剂的循环利用率，具有更为显著的应用价值。
8.将粉煤灰合成的磁性分子筛应用于污染物的去除和治理，不仅符合对粉煤灰进行高附加值精细化利用原则，而且有效解决粉煤灰的污染问题，变废为宝，是当前粉煤灰污染治理的重要发展方向之一，具有显著的应用前景。
9.本发明提供一种利用粉煤灰合成磁性分子筛的制备方法。该方法通过高温碱融活化粉煤灰中的组分，能有效提高合成分子筛的纯度，从而提高其吸附性能；同时，该方法在合成分子筛过程中通过将磁性微粒负载在分子筛中，提高其磁性能，从而提高其分离性能。
10.具体技术方案为：
11.一种粉煤灰基磁性分子筛的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
12.步骤1：粉煤灰的活化：取粉煤灰，同时加入硅源或者铝源，将其进行混合，使得到的混合物中的sio2：al2o3比例达到1.0～2.0，在混合物中加入活化剂，混合均匀，并研磨至80
‑
100目后，在高温下活化；活化完成后冷却至室温，研磨至粒径为100目，得到活化熟料；
13.步骤2：磁性微粒的制备：取氯化铁和醋酸钠，将其溶解于乙二醇溶液中；将溶解后得到的溶液在密封环境下加热后，取出冷却、过滤、洗涤、干燥得到磁性微粒；
14.步骤3：磁性分子筛的制备：将所述步骤1得到的活化熟料和所述步骤2得到的磁性微粒以及蒸馏水以混合搅拌，搅拌完成后将混合物密封环境下晶化后，取出冷却、过滤、洗涤、干燥后得到磁性分子筛。
15.所述的步骤1中，硅源为二氧化硅或硅酸钠中的一种或两种，铝源为铝酸钠、三氧化二铝或氢氧化铝中的一种或几种。
16.所述的步骤1中，活化剂为氢氧化钠或者碳酸钠中的一种或两种，活化剂与粉煤灰硅铝混合物的质量比为0.8～1.5。
17.所述的步骤1中，活化温度为650～800℃，活化时间为0.5～2h。
18.所述的步骤2中，氯化铁和醋酸钠的质量比为1:3，加入乙二醇的液固比为8l/kg。
19.所述的步骤2中，溶液加热的温度为200℃，加热时间为10h。
20.所述的步骤3中，磁性微粒、活化熟料、蒸馏水的质量比例为1～3:10:100，搅拌的时间为24h。
21.所述的步骤3中，晶化的温度为100℃，晶化的时间为6h。
22.步骤2中磁性微粒的合成，除了采用本发明中的方案合成外，还可采用且不限于以下的方案合成得到：将适量浓度的铁盐和亚铁盐可溶物溶于水，并加入碱液，调节ph，在一定的速度下搅拌一段时间，形成四氧化三铁的磁性微粒。
23.粉煤灰是以二氧化硅和氧化铝为主要成分的废渣，利用廉价的粉煤灰合成分子筛，可以解决分子筛合成的原料问题，显著降低分子筛的合成成本。
24.本发明的优点在于：
25.本发明技术方案合成的磁性沸石分子筛，通过对粉煤灰进行碱熔活化处理，对粉煤灰的利用程度高，得到的分子筛纯度高，吸附性能好。本发明中，磁性微粒在分子筛的晶化合成过程中嵌入，得到的磁性分子筛磁性效果好，产品性能稳定。
具体实施方式
26.结合实施例说明本发明的具体技术方案。
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.以粉煤灰为原料，制备粉煤灰基磁性分子筛，粉煤灰的组成如表1：
30.表1粉煤灰的组成
[0031][0032]
粉煤灰基磁性分子筛的制备方法步骤如下：
[0033]
步骤1：粉煤灰的活化：取粉煤灰10g，加入铝酸钠3g，得到的混合物中的sio2与al2o3的摩尔比为1.8，加入氢氧化钠13g后混合均匀，并研磨至100目。将混合物在温度为700℃的马弗炉中焙烧1h，取出冷却至室温，并研磨至粒径为100目，得到活化熟料。
[0034]
步骤2：磁性微粒的制备：取氯化铁和醋酸钠，将其溶解于乙二醇溶液中；氯化铁和醋酸钠的质量比为1:3，加入乙二醇的液固比为8l/kg。将溶解后得到的溶液在密封反应釜中加热，溶液加热的温度为200℃，加热时间为10h。取出冷却、过滤、洗涤、干燥得到磁性微粒。
[0035]
步骤3：磁性分子筛的制备：将所述步骤1得到的活化熟料和所述步骤2得到的磁性微粒以及蒸馏水以混合搅拌，磁性微粒、活化熟料、蒸馏水的质量比例为2:10:100，搅拌的时间为24h。搅拌完成后将混合物密封在温度为100℃的反应釜中晶化6h，取出冷却、过滤、洗涤、干燥后得到所述磁性分子筛。
[0036]
实施例2
[0037]
以粉煤灰为原料，制备粉煤灰基磁性分子筛，粉煤灰的组成如表2：
[0038]
表2粉煤灰的组成
[0039][0040]
粉煤灰基磁性分子筛的制备方法步骤如下：
[0041]
步骤1：粉煤灰的活化：取粉煤灰10g，加入铝酸钠4g，得到的混合物中的sio2与al2o3的摩尔比为1.8，加入碳酸钠12g后混合均匀，并研磨至100目。将混合物在温度为650℃的马弗炉中焙烧1h，取出冷却至室温，并研磨至粒径为100目，得到活化熟料。
[0042]
步骤2：磁性微粒的制备：将浓度为0.1mol/l的氯化铁溶液50ml和0.1mol/l的硫酸亚铁溶液100ml，并加入1mol/l的氢氧化钠60ml碱液，在氮气保护下搅拌30分钟，形成磁性微粒。
[0043]
步骤3：磁性分子筛的制备：将所述步骤1得到的活化熟料和所述步骤2得到的磁性微粒以及蒸馏水以混合搅拌，磁性微粒、活化熟料、蒸馏水的质量比例为1:10:100，搅拌的时间为24h。搅拌完成后将混合物密封在温度为100℃的反应釜中晶化6h，取出冷却、过滤、洗涤、干燥后得到所述磁性分子筛。
[0044]
本发明具有的技术效果：(1)粉煤灰的活化：在合成分子筛前，通过加入活化剂将粉煤灰活化，提高粉煤的利用效率，使得到的分子筛纯度更高。(2)磁性微粒的负载：通过在分子筛合成过程中加入磁性微粒，让其更好地结合到分子筛的孔隙中去，增加磁性分子筛的稳定性。