活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相P型分子筛的制备方法与流程

活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法
技术领域
1.本发明涉及资源综合利用技术领域，尤其涉及一种绿色活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法。


背景技术：

2.目前，粉煤灰是燃煤电厂产生的主要固体废物、每消耗1吨煤就会产生50
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200千克粉煤灰。中国主要以火力发电为主，每年将产生超过7亿吨粉煤灰，其综合利用率为70％。堆砌的粉煤灰不仅占用土地资源，而且会带来环境污染风险。经过多年的研究，目前已经形成了比较完善的分子筛合成工艺。但由于煤经高温燃烧后产生的粉煤灰中硅铝主要以石英和莫来石不溶相存在，所以活化粉煤灰中不溶相一直是研究的重点。为了提高粉煤灰不溶相的活化率，在传统碱溶的基础上，研究者开发了高温碱熔法、微波碱溶法、超声波碱溶法、熔盐法等。这些研究为粉煤灰硅铝不溶相的活化奠定了基础。然而对于在低能耗条件下活化粉煤灰中不溶相方法未能创新以及合成分子筛结晶度不高，因此使用湿磨活化粉煤灰硅铝不溶相降低合成过程能耗同时提升合成分子筛结晶度。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，解决合成分子筛过程中能耗高、相对结晶度低的问题。
4.为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
5.一种活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，其特征在于，以燃煤发电厂产生的固体废弃物粉煤灰为原料，通过湿磨活化合成纯相p型分子筛产品；制备步骤包括原料混合、湿磨、调整固液比、晶化、抽滤洗涤、干燥。
6.进一步地，所述p型分子筛是利用粉煤灰、硅藻土、氢氧化钠和去离子水通过湿磨活化，然后水热晶化过程合成法制备而成，所述使用湿磨
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水热法，具有活化效率高、能耗低的特点。所述p型分子筛为纯相、结晶度高、合成能耗低，具有优秀吸附性和稳定性。
7.如上所述的活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，具体包括如下步骤，
8.(1)原料混合：将粉煤灰(fa)、硅藻土(de)、氢氧化钠按照特定比例进行混合，其中粉煤灰过100目筛。
9.(2)湿磨：将步骤(1)混合好的固体添加一定量的去离子水，固液比为1:1
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1:5，研磨时间为30
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150min，转速为300
‑
670rpm，球粉比为5:1
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25:1，得到活化产物；
10.(3)调整固液比：将步骤(2)中湿磨活化的混合物取出，添加一定量的去离子水调整固液比；
11.(4)晶化：将步骤(3)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于恒温干燥箱中晶化干燥保温；
12.(5)抽滤洗涤：将步骤(4)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，将
残留物使用去离子水清洗2
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3次，得到p型分子筛；
13.(6)取出步骤(5)中得到的p型分子筛，在80℃恒温干燥箱中干燥24h，即得p型分子筛。
14.进一步地，所述步骤(1)中粉煤灰、硅藻土、naoh质量比为m(fa):m(de):m(naoh)＝5:3:7.6(依据p型分子筛的分子式确定比例)。
15.进一步地，所述步骤(2)研磨罐和研磨球均为氧化锆材质，研磨球直径为10mm、6mm和3mm，质量比为5:3:2；湿磨过程中固液比为
16.m(fa+de+naoh):v(h2o)＝1:1/1:2/1:3/1:4/1:5，研磨时间为30
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150min，转速为300
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670rpm，球粉比为m(球):m(fa+de+naoh)＝5:1/10:1/15:1/20:1/25:1。
17.进一步地，所述步骤(3)中添加去离子水调整固液比为1:2～1:6。
18.进一步地，所述步骤(4)中无需陈化，直接晶化，其晶化干燥温度为100
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180℃，晶化干燥时间为12
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60h。
19.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：本发明是利用燃煤发电厂产生的固体废弃物粉煤灰，通过湿磨活化，将原料粒径d90降低103nm，通过核磁共振分析(
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nmr)原料中q4在湿磨90min消失，q3含量在120min达到最小，q0、q1和q2含量之和达到最大，该过程湿磨活化协同naoh很好地将高聚合态硅铝酸盐断裂成短链低聚合态硅铝酸盐。湿磨样品合成p型分子筛不需要陈化，最佳合成条件为晶化温度160℃，晶化时间48h，固液比为1:5，合成的p型分子筛相对结晶度为89.37％，相对纯度为93.54％。该方法使用降低能耗的湿磨工艺，结合水热晶化过程，合成一种纯相高结晶度的p型分子筛，该分子筛用途广泛，是一种友好的吸附剂，可以实现固废资源化低能耗的高效利用。
附图说明
20.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
21.图1为本发明实施例2的流程工艺图。
具体实施方式
22.下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更容易被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界点。
23.实施例1
24.一种绿色活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
25.(1)原料混合：将粉煤灰、硅藻土、naoh按照特质量比5:3:7.6进行混合，其中粉煤灰过100目筛。
26.(2)湿磨：将步骤(1)混合好的固体添加一定量的去离子水，固液比为1:2，研磨时间为150min，转速为600rpm，球粉比为15:1，得到活化产物；
27.(3)调整固液比：将步骤(2)中湿磨活化的混合物取出，添加一定量的去离子水调整固液比为1:5，即添加混合物等质量的去离子水；
28.(4)晶化：将步骤(3)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于160℃恒温干燥箱中保温48h；
29.(5)抽滤洗涤：将步骤(4)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，将残留物使用去离子水清洗3次，得到p型分子筛；
30.(6)取出步骤(5)中得到的p型分子筛，在80℃恒温干燥箱中干燥24h，即得p型分子筛。
31.实施例2
32.一种绿色活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
33.(1)原料混合：将粉煤灰、硅藻土、naoh按照特质量比5:3:7.6进行混合，其中粉煤灰过100目筛。
34.(2)湿磨：将步骤(1)混合好的固体添加一定量的去离子水，固液比为1:2，研磨时间为120min，转速为670rpm，球粉比为15:1，得到活化产物；
35.(3)调整固液比：将步骤(2)中湿磨活化的混合物取出，添加一定量的去离子水调整固液比为1:5，即添加混合物等质量的去离子水；
36.(4)晶化：将步骤(3)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于160℃恒温干燥箱中保温48h；
37.(5)抽滤洗涤：将步骤(4)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，将残留物使用去离子水清洗3次，得到p型分子筛；
38.(6)取出步骤(5)中得到的p型分子筛，在80℃恒温干燥箱中干燥24h，即得p型分子筛。
39.实施例3
40.一种绿色活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
41.(1)原料混合：将粉煤灰、硅藻土、naoh按照特质量比5:3:7.6进行混合，其中粉煤灰过100目筛。
42.(2)湿磨：将步骤(1)混合好的固体添加一定量的去离子水，固液比为1:2，研磨时间为120min，转速为600rpm，球粉比为20:1，得到活化产物；
43.(3)调整固液比：将步骤(2)中湿磨活化的混合物取出，添加一定量的去离子水调整固液比为1:5；
44.(4)晶化：将步骤(3)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于160℃恒温干燥箱中保温48h；
45.(5)抽滤洗涤：将步骤(4)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，将残留物使用去离子水清洗3次，得到p型分子筛；
46.(6)取出步骤(5)中得到的p型分子筛，在80℃恒温干燥箱中干燥24h，即得p型分子筛。
47.实施例4
48.一种绿色活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
49.(1)原料混合：将粉煤灰、硅藻土、naoh按照特质量比5:3:7.6进行混合，其中粉煤灰过100目筛。
50.(2)湿磨：将步骤(1)混合好的固体添加一定量的去离子水，固液比为1:2，研磨时间为120min，转速为600rpm，球粉比为15:1，得到活化产物；
51.(3)调整固液比：将步骤(2)中湿磨活化的混合物取出，添加一定量的去离子水调整固液比为1:5，即添加混合物等质量的去离子水；
52.(4)晶化：将步骤(3)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于160℃恒温干燥箱中保温48h；
53.(5)抽滤洗涤：将步骤(4)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，将残留物使用去离子水清洗3次，得到p型分子筛；
54.(6)取出步骤(5)中得到的p型分子筛，在80℃恒温干燥箱中干燥24h，即得p型分子筛。
55.实施例5
56.一种绿色活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，
57.(1)原料混合：将粉煤灰、硅藻土、naoh按照特质量比5:3:7.6进行混合，其中粉煤灰过100目筛。
58.(2)湿磨：将步骤(1)混合好的固体添加一定量的去离子水，固液比为1:2，研磨时间为120min，转速为600rpm，球粉比为15:1，得到活化产物；
59.(3)调整固液比：将步骤(2)中湿磨活化的混合物取出，添加一定量的去离子水调整固液比为1:4，即添加混合物等质量的去离子水；
60.(4)晶化：将步骤(3)中的硅铝凝胶液置于水热反应釜中，将反应釜放于160℃恒温干燥箱中保温48h；
61.(5)抽滤洗涤：将步骤(4)得到的硅铝凝胶液冷却至室温，抽滤得到固体残留物，将残留物使用去离子水清洗3次，得到p型分子筛；
62.(6)取出步骤(5)中得到的p型分子筛，在80℃恒温干燥箱中干燥24h，即得p型分子筛。
63.选用本实施例4制备p型分子筛为例进行检测分析，湿磨活化产物的粒径分析显示d90为103nm，样品
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nmr分析可以确定原料中q4在湿磨90min消失，q3含量在120min达到最小，q0、q1和q2含量之和达到最大，该过程湿磨活化协同naoh很好地将高聚合态硅铝酸盐断裂成短链低聚合态硅铝酸盐。同时使用jade和origin计算出相对结晶度为89.37％，相对纯度为93.54％。
64.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。