一種粉煤灰制備菱沸石的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境、化工、材料技術領域，具體地說是一種用粉煤灰制備菱沸石的方法。
【背景技術】
[0002]粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物，其中含有70%的硅、鋁元素。隨著我國電力工業的不斷發展加之我國主要以煤為能源，粉煤灰的排放量逐年增加。而大量的粉煤灰若不處理，便會產生揚塵，污染大氣；若排入水系則會造成河流淤塞，其中的有毒化學物質還會對人體和生物產生危害。目前，粉煤灰的處理方式還是靠征地儲存，這樣不僅造成了嚴重的環境問題，同時，也增加了投入成本。因此，對粉煤灰的處理是目前我國亟待解決的資源、環境和經濟問題。
[0003]沸石是一種應用廣泛的硅鋁酸鹽礦石，可作為吸附劑、干燥劑、催化劑和洗滌劑等，其種類多種多樣。菱沸石(CHA)就是其中一種，它的硅鋁比一般在1.6~3之間，并且其比表面積大，內部孔道的孔徑尺寸均一，具有獨特的吸附性和離子交換性的沸石，在吸附二氧化碳方面有較高的選擇性吸附性，對未來的碳捕捉技術有著極其重要的貢獻。但是天然沸石產量有限，價格昂貴，因此，人工合成沸石已成為化工、材料領域一個重要的分支。
[0004]粉煤灰制備沸石就是一種既節約了資源，減少了環境污染，又降低了沸石成本的有效途徑。目前，粉煤灰合成沸石的技術已比較成熟，并且已經成功制備出了多種沸石。中國專利CN101993089授權了一種制備納米粉煤灰沸石的方法，該方法以粉煤灰和濃海水為原料，合成了 X型沸石和方鈉石；中國專利CN103046111A授權了一種用粉煤灰制備納米方沸石的方法，該方法也是以粉煤灰為原料制備方沸石；中國專利CN103204518授權了循環流化床粉煤灰及底灰合成沸石的方法，該方法以循環流化床鍋爐粉煤灰為原料合成了 A型、X型、P型沸石。但目前尚未發現合成菱沸石的方法。
[0005]基于以上內容，本發明以粉煤灰為原料，添加Si02為硅源，采用堿融水熱法制備菱沸石，顯著提高了粉煤灰的產品附加值，降低了菱沸石的生產成本。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于用粉煤灰制備能夠吸附二氧化碳的菱沸石。
[0007]發明的具體內容，有如下步驟:
(1)將粉煤灰和氫氧化鉀(Κ0Η)固體以1.0:1.4~2.7混合，并攪拌均勻，得到混合物；
(2)將步驟(1)中所得的混合物放入在55(T700°C下煅燒30~120分鐘，得到堿融物；
(3)將步驟(2)中煅燒好的堿融物研細后，加入水，使得超純水與固體的比例為4~16；
(4)再在步驟(3)中加入水的物質中加入Si02粉末，使得混合物中的硅鋁比為1~4，并攪拌均勻；
(5)將步驟(4)中攪拌均勻的混合液放置烘箱內的溫度為8(T10(TC，保溫時間為2~8
天。; (6)保溫結束后，取出，并反復洗滌至中性，過濾、干燥后得到菱沸石。
[0008]為了獲得更佳的使用效果，本發明還采用以下措施:步驟(1)所述的粉煤灰經過800°C煅燒2小時的預處理。
[0009]有益效果:
本發明以固體廢棄物粉煤灰為原料制備了菱沸石，從而使廢物再利用，降低了污染，并且還降低了菱沸石的生產成本，因此，本發明具有很高的環保性和經濟性。
【附圖說明】
[0010]圖1為粉煤灰制備菱沸石的流程圖。
[0011]圖2為合成的菱沸石的X射線衍射圖譜。
【具體實施方式】
[0012]實施例1:
用電子天平準確地稱取5g粉煤灰和10.08g氫氧化鉀固體；將兩種固體混合均勻，并在650°C下高溫爐中煅燒2小時，取出煅燒好的堿融物，研細后加入60mL超純水，再稱取2.43gSi02加入其中，在恒溫磁力攪拌器上攪拌均勻，然后將攪拌好的混合液置于烘箱中90°C下保溫4天。4天后取出，反復洗滌至中性，過濾、干燥得到菱沸石產品。所得的菱沸石的結晶度為75%，其X射線衍射圖譜如圖2所示。
[0013]實施例2:
用電子天平準確地稱取5g粉煤灰和10.08g氫氧化鉀固體；將兩種固體混合均勻，并在700 V下高溫爐中煅燒1小時，取出煅燒好的堿融物，研細后加入60mL超純水，再稱取2.43gSi02加入其中，在恒溫磁力攪拌器上攪拌均勻，然后將攪拌好的混合液置于烘箱中90°C下保溫4天。4天后取出，反復洗滌至中性，過濾、干燥得到菱沸石產品。所得的菱沸石的結晶度為68%。
[0014]實施例3:
用電子天平準確地稱取5g粉煤灰和10.08g氫氧化鉀固體；將兩種固體混合均勻，并在650°C下高溫爐中煅燒1小時，取出煅燒好的堿融物，研細后加入60mL超純水，再稱取4.86gSi02加入其中，在恒溫磁力攪拌器上攪拌均勻，然后將攪拌好的混合液置于烘箱中90°C下保溫4天。4天后取出，反復洗滌至中性，過濾、干燥得到菱沸石產品。所得的菱沸石的結晶度為72%。
[0015]實施例4:
用電子天平準確地稱取5g粉煤灰和12g氫氧化鉀固體；將兩種固體混合均勻，并在650°C下高溫爐中煅燒1小時，取出煅燒好的堿融物，研細后加入60mL超純水，再稱取2.43gSi02加入其中，在恒溫磁力攪拌器上攪拌均勻，然后將攪拌好的混合液置于烘箱中90°C下保溫4天。4天后取出，反復洗滌至中性，過濾、干燥得到菱沸石產品。所得的菱沸石的結晶度為73%。
【主權項】
1.一種粉煤灰制備菱沸石的方法，其特征在于以下步驟: (1)將粉煤灰和氫氧化鉀(KOH)固體攪拌均勻，得到混合物； (2)將步驟(I)中所得混合物放入高溫爐中煅燒，得到堿融物； (3)將步驟(2)中所述的煅燒好的堿融物研細； (4)向步驟(3)中所述的研細后的物質中加入水和二氧化硅粉末，并攪拌均勻； (5)將步驟(4)中攪拌均勻的混合液放置烘箱中保溫； (6)保溫結束后，取出，并反復洗滌至中性，過濾、干燥后得到菱沸石。2.按照權利I所述的方法，其特征在于:步驟(I)中粉煤灰經過800°C煅燒2小時的預處理。3.按照權利I所述的方法，其特征在于:粉煤灰與KOH混合的質量比為1.0:1.Γ2.7，并在55(T70(TC下煅燒30~120分鐘。4.按照權利I所述的方法，其特征在于:步驟(4)中加入的水與固體的比例為4~16。5.按照權利I所述的方法，其特征在于:加入的二氧化硅使得混合物中的硅鋁比為I?4。6.按照權利I所述的方法，其特征在于:步驟(5)中烘箱內的溫度為8(Ti0(rc，保溫時間為2~8天。
【專利摘要】本發明提供一種以粉煤灰為原料制備菱沸石的方法，包括：1）將粉煤灰和氫氧化鉀固體攪拌均勻；2）將攪拌均勻的混合物放入高溫爐中煅燒；3）將煅燒好的堿融物研細；4）在研細后的物質中加入水和二氧化硅（SiO2-）粉末，并攪拌均勻；5）將攪拌均勻的混合液放置烘箱中保溫；6）保溫結束后，取出，并反復洗滌至中性，過濾、干燥后得到菱沸石。本發明不僅制備了價廉，性能優良的菱沸石，而且提供了一種粉煤灰有效利用的途徑，節約了資源，減少了污染排放。
【IPC分類】C01B39/02
【公開號】CN105314645
【申請號】CN201410336219
【發明人】杜濤, 劉麗影, 李生璐, 房鑫, 車帥, 宋延麗
【申請人】東北大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年7月16日