利用粉煤灰制备沸石分子筛及对含铜废水的处理

以粉煤灰为原料,在温和条件下水热合成粉煤灰基沸石分子筛,并通过正交试验研究了碱浓度、晶化时间、晶化温度对粉煤灰吸附重金属Cu2+性能的影响,确定在晶化时间10 h、晶化温度80℃、NaOH的质量浓度为8％的工艺条件下合成的分子筛对Cu2+吸附效果最好.经X射线衍射仪分析表明,合成的产物含有NaP1型微孔沸石分子筛.通过比表面积分析仪分析测定样品的比表面积为45.98 m2/g.用优化工艺合成的分子筛去除含铜废水,1500 mg/L的沸石处理该废水30 min,去除率达到93.9％,结果表明,合成的分子筛具有良好的吸附性能.因此,本实验合成工艺简单,条件温和,降低了能源成本和最小化环境影响,有利于工业大规模生产.     

粉煤灰基X型沸石分子筛的合成制备及其去除氨性能研究

粉煤灰是燃煤电站的主要副产物,是全球性的重大环境问题,对公众健康和环境污染构成威胁.本研究提出了一种利用工业废弃物粉煤灰合成制备X型沸石分子筛的有效工艺,系统分析了不同条件下,固体碱预处理和引入晶种对合成X型沸石分子筛性能的影响,探讨了X型沸石分子筛对铵离子去除率的影响.结果表明:OH-浓度、Si/Al比、固液比、陈化时间和晶化时间对合成X型沸石分子筛的最化条件分别为0.75 mol/L、2.8、9 mL/g、0.5 h和10 h,实现了对NH+4的高效去除.有效降低了分子筛制备成本,实现了粉煤灰的资源化、高值化利用,实现"以废治废"双赢目标.     

粉煤灰合成13X型沸石的实验研究

利用工业废渣粉煤灰为原料,探讨了合成13X型沸石分子筛的工艺条件,并对该工艺下制得的13X型沸石分子筛产品进行了分析测试.在合成沸石产品的过程中,晶化温度、晶化时间、反应物液固比、碱液的浓度等对合成产品的质量具有明显影响, 实验确定的最佳工艺条件为:晶化时间8 h,晶化温度100 ℃,NaOH浓度1.4832 mol/L,液固比4∶1.     

赤泥基Na型分子筛的制备及其去除氨氮性能研究

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣.以赤泥为原料合成沸石分子筛,考察合成分子筛去除氨氮的效果,实现"以废治废"的目的.系统分析了Si/Al比、Na/Si比、陈化时间、晶化温度和晶化时间等参数对合成沸石分子筛及其对相应水溶液中氨氮去除率的影响.结果表明:合成制备分子筛的最佳条件为Si/Al比、Na/Si比、陈化时间、晶化温度和晶化时间的最佳合成条件分别为4.5、1.3、10 h、120℃和16 h.与原赤泥相比,合成的沸石具有较好的吸附性能,在最佳实验条件下,氨氮去除率由6.31％提高到42.86％.合成分子筛是废水中氨氮去除的有效吸附材料.     

混碱改性粉煤灰制备NaP1型沸石

本文通过对粉煤灰进行酸处理与不同浓度的NaOH和KOH混碱改性,采用水热晶化法合成了单一的NaP1型沸石.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线荧光光谱仪(XRF)进行测试表征,结果表明:在硅铝比和晶化时间一定的情况下,单一NaP1型沸石的合成主要取决于混碱浓度和晶化温度;在硅铝摩尔比为1.5,晶化时间为8h的条件下,制备单一NaP1型沸石的最佳混碱浓度和晶化温度分别是10 mol/L、120℃.     

粉煤灰中硅铝溶出规律及定向合成X型沸石研究

采用分光光度法测定水热合成条件下大同塔山电厂粉煤灰中硅、铝溶出量,据此调配粉煤灰水热合成沸石凝胶体系的硅铝比,在研究优化室温陈化时间、晶化温度和晶化时间等工艺参数的基础上,定向制备出X型沸石;采用氮气吸附仪、X射线衍射仪、醋酸铵法等表征沸石的比表面积、物相组成及阳离子交换容量.结果表明:水热合成条件下大同煤粉煤灰中硅、铝溶出量随时间延长先增大后减小,在14～16 min达到峰值,此时硅、铝溶出率分别为16.9％、9.1％,凝胶体系硅铝比为3.9,适宜制备X型沸石;室温陈化24 h、100℃晶化8h工艺条件下制备的沸石性能较好,比表面积为97.5 m2/g,阳离子交换容量为214.2 cmol/kg,产物主要为NaX型沸石.     

粉煤灰合成分子筛的研究

在中国,粉煤灰合成分子筛是处理粉煤灰的一个重要方法,粉煤灰正成为沸石合成的一个重要原料.比较了水浴合成和微波合成制备分子筛的特点.XRD和SEM分析表明,微波晶化合成的沸石外观形状更加规则,均为圆形或者椭圆形的小球,且微波晶化合成的沸石分布均匀,结构致密.微波晶化可以快速晶化产生沸石,但随着晶化时间的推移,由于微波晶化的晶化反应太过剧烈,不利于核的增长.     

水热法合成4A沸石分子筛的影响因素及其合成机理

采用水热法制备了4A沸石分子筛,研究了煅烧温度、氢氧化钠浓度、凝胶形成时间、晶化时间等因素对4A沸石分子筛的晶型的影响.高岭土煅烧温度小于900℃时得到A型沸石,高于950℃时得囊P型沸石;氢氧化钠浓度小于5 mol/L时以P型沸石为主,大于5 mol/L时出现了一种新的沸石(Na6[A1SiO4]6·4H2O);凝胶形成时间长对X型沸石形成有利;晶化时间大于14 h时,出现的几乎全是P型沸石相,仅有少量的X型沸石相.     

L沸石合成及其影响因素的研究

采用水热合成法成功合成出高结晶度的L沸石.合成初始凝胶(物质的量)组成为5.4K2O:5.7Na2O:1Al2O3:30SiO2:500H2O,反应温度为175℃,反应时间为24 h.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对合成的沸石分子筛进行了表征.XRD检测结果表明:制备的沸石具有L沸石典型特征峰,结晶度较高.SEM检测结果表明:合成的L沸石分子筛呈圆柱状,粒径约为1 μm,大小均匀.由于L沸石晶化区间相对狭窄,合成过程中须严格控制反应条件,所以又全面考察了水热合成条件对L沸石晶化的影响,结果表明:nSiO2/nAl2O3、Nh2o/n(Na2O+K2O)、nNa2O/n(Na2O+K2O)对结晶过程影响很大;陈化可以较好地减小晶粒尺寸,增加晶粒均匀度.     

废FCC催化剂合成柱形13X沸石分子筛及其吸附性能研究

废FCC催化剂研磨后与高岭土进行混合、成型,制得柱形前驱体,在3.5 mol/L氢氧化钠溶液中室温陈化24 h,在80℃水热条件下晶化24 h,制备柱形13X沸石分子筛。考察了晶化时间、温度、碱度和陈化时间对合成13X沸石分子筛的影响,同时发现添加晶种可以加快晶化速率。对合成的柱形13X沸石分子筛进行BET、SEM、静态吸水率测试、气体吸附测试等表征,结果表明其具有较高的结晶度,较大的比表面积,晶体外形规则,静态吸水率能达到25.8%,对CO_2/N_2、CO_2/CH_4有较好的吸附分离能力,能够达到柱形13X沸石的国家标准。     

碱法水热-偶联剂强化改性粉煤灰及表面性能研究

采用碱溶液水热处理和接枝硅烷偶联剂方法对粉煤灰进行表面改性,以提高其在聚合物基体中的界面相容性。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（FT-IR）和接触角测试等方法表征粉煤灰微观形貌、组成及表面性能。氢氧化钠浓度由0 mol/L提至4.0 mol/L时,粉煤灰表面呈花瓣状多级结构,生成分子筛类复盐Na₆（AlSiO₄）₆·4H₂O,比表面积由12.2 m²/g提高至46.4 m²/g,反应活性位点增多,有利于接枝硅烷偶联剂,提高与聚合物的界面相容性。     

分子筛固载化三氯化铁的制备及催化性能研究

采用萘与异丙醇的烷基化合成路线,考察了改性分子筛的催化性能以及反应条件对异丙基化反应的影响。以分子筛为载体,采用离子交换法制备了固载FeCl₃的HM（H-SAPO-11、HZSM-5）分子筛催化剂,采用XRD、扫描电镜/X射线能谱仪（SEM/EDS）、BET、FT-IR对催化剂做了表征;在微分反应器上考察了改性分子筛的催化性能和反应条件对萘异丙基化反应的影响。当FeCl₃在HM上的固载量（质量分数,下同）从10%增至50%时,萘的转化率也随之增大。对50%Fe/HM分子筛催化剂,在原料配比为n（萘）∶n（异丙醇）∶n（环己烷）=1∶2∶10、催化剂质量为2 g、质量空速为1 h^-1、反应温度为280 ℃的条件下,萘转化率为61.4%,2,6-DIPN的收率为38.4%,β,β-DIPN选择性为84.6%。     

垃圾焚烧飞灰中氯元素存在形态及深度脱氯的研究

垃圾焚烧飞灰中的氯含量影响其在水泥窑协同处置生料中的占比,因此需要对飞灰做脱氯处理。利用XRD对飞灰氯元素的存在形态研究表明：氯元素以水溶性氯和非水溶性氯2种形态存在于飞灰中,炉排炉飞灰的水溶性氯化物为CaCl₂·Ca（OH）₂·H₂O、CaClOH、CaCl₂·2H₂O、KCl和NaCl,非水溶性氯化物为AlOCl和Ca₁₀（Si₂O₇）₂（SiO₄）Cl₂（OH）₂等;流化床飞灰的水溶性氯以CaCl₂·2H₂O和KCl形式存在,非水溶性氯以AlOCl、Ca₁₀（Si₂O₇）₂（SiO₄）Cl₂（OH）₂和Ca₄OCl₆等形式存在。对水洗脱除水溶性氯的研究结果显示：对于炉排炉飞灰,控制液固比（mL/g,下同）为10+4+2、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达97.01%;对于流化床飞灰,控制液固比组合6+6+4、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达99.17%;酸、碱洗及高温煅烧均能降低飞灰非水溶性氯含量,其中煅烧处理后的炉排炉飞灰残氯质量分数为0.36%、流化床飞灰为0.45%。     

分子筛基CH4-N2分离材料的研究进展

实现CH₄-N₂高效分离能够极大地推动常规天然气和非常规天然气这一类绿色低碳能源的利用,分子筛基吸附剂和膜材料具有优良的气体分离特性,而且对CH₄-N₂的分离颇具应用潜力。本文从对N₂具有优先选择性吸附的N₂/CH₄分离（高浓度CH₄纯化脱氮）和对CH₄具有优先选择性吸附的CH₄/N₂分离（低浓度CH₄富集脱氮）两方面综述了国内外分子筛吸附剂及分子筛膜的研究进展。详细地分析了分子筛骨架和平衡阳离子与其CH₄-N₂吸附分离性能之间的构效关系,并结合本文作者课题组的工作,提出了电中性（近中性）骨架分子筛对CH₄-N₂分离具有较好的分离效果。最后总结和展望了CH₄-N₂分离用分子筛吸附剂及分子筛膜的未来发展趋势。     

粉煤灰基沸石的制备及应用研究进展

粉煤灰是燃煤电厂产生的固体废弃物,其主要成分中包含大比例的SiO₂、Al₂O₃,是合成沸石的理想原料。粉煤灰合成沸石的方法随着研究的深入而逐渐成熟,从起初的一步水热法到现在的复合水热法,从以未经处理的粉煤灰为原料到现在使用预处理过的粉煤灰为原料,粉煤灰合成沸石的工艺一直在进步。从粉煤灰的预处理、合成沸石方法、产物应用领域三方面综述了研究进展,并对其整体发展趋势进行了展望。     

Alkaline hydrothermal zeolites synthesized from high SiO2 and Al2O3 co-disposal fly ash filtrates

A co-disposal reaction was used wherein fly ash (FA) was reacted with acid mine drainage (AMD), to collect filtrates for zeolite synthesis. Raw fly ash as well as fly ash leached with HCl were subjected to the same alkaline hydrothermal zeolite synthesis conditions, as for the co-disposal filtrates, in order to evaluate the zeolitic material obtained. The Si and Al contents of the fly ash (FA) filtrates were used as precursor species for the alkaline hydrothermal conversion of the fly ash filtrates into zeolites. These filtrates were then analysed by XRF spectrometry for quantitative determination of SiO₂ and Al₂O₃. The [SiO₂]/[Al₂O₃] ratio obtained in the filtrates range from 1.4 to 2.5. The [SiO₂]/[Al₂O₃] ratio was used to predict whether the fly ash filtrates could successfully be converted into faujasite zeolitic material by the adopted synthesis procedures. If the [SiO₂]/[Al₂O₃] ratio is higher than 1.5 in the co-disposal filtrates, it favours the formation of faujasite. The zeolite synthesis included an alkaline fusion of the co-disposal filtrates, followed by aging for 8 hours and hydrothermal conversion by crystallisation at 100 °C. Different variables were investigated during the synthesis of zeolite to ascertain their influence on the end product. These variables include adding different amounts of deionised water to the FA-related starting material, using different compositions of FA related starting material and different FA:NaOH ratios in fusing the starting material.     

硅锰渣复合粉煤灰水热合成NaA沸石及其表征

对硅锰渣进行高温煅烧预处理,并复合粉煤灰作为原料,采用水热法合成了结晶度良好的NaA沸石。研究了硅铝比(n(SiO₂)/n(Al₂O₃))、碱度(c(NaOH))、水热温度以及水热时间等条件对合成产物的影响。结果表明:在煅烧硅锰渣与粉煤灰以质量比为1∶1,n(SiO₂)/n(Al₂O₃)=2.2,反应温度为90 ℃,碱度为2 mol/L,反应时间为4 h的条件下即可合成结晶度良好且具备一定热稳定性的NaA沸石。相较于传统的以粉煤灰为原料合成NaA沸石,本实验掺入硅锰渣形成复合体系,为硅锰渣的资源化利用提供了新途径。     

前驱体结构对多环芳烃选择性开环Pt/Beta催化剂的影响

以海绵铂为原料合成出［Pt（NH₃）₆］Cl₄络合物,采用热重分析（TG）、扫描电镜-能谱（SEM-EDS）、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、质谱（MS）、X射线光电子能谱（XPS）等手段确定了［Pt（NH₃）₆］Cl₄的结构组成;以H₂PtCl₆、Pt（NH₃）₄Cl₂和［Pt（NH₃）₆］Cl₄为前驱体,采用等体积浸渍法制得Pt/Beta催化剂,采用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、氨程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢氧滴定（H₂-O₂）、透射电镜（TEM）、氢气程序升温脱附（H₂-TPD）等表征了Pt/Beta催化剂的物化性质,并考察了Pt/Beta催化剂的多环芳烃选择性开环性能。结果表明,［Pt（NH₃）₆］Cl₄络合物具有更高的“抗自还原”能力,可从前驱体结构上降低铂氨前驱体受热分解时的自还原现象。前驱体结构对铂纳米颗粒的几何尺寸及分布有较大影响,一方面络合物的价态显著影响前驱体与分子筛间的静电作用,进而影响铂纳米颗粒的落位与尺寸;另一方面络合物的空间结构影响前驱体在分子筛微孔中的分布,影响铂纳米颗粒的Ostwald熟化速率。前驱体结构可调变Pt/Beta催化剂的双功能匹配关系,显著影响Pt/Beta催化剂转化甲基萘的活性、稳定性,采用［Pt（NH₃）₆］Cl₄前驱体制备的Pt/Beta催化剂具有更优的活性及长周期稳定性。     

T型分子筛膜的制备及其对含酸乙腈-水的分离性能

石化医药行业会产生大量乙腈废液,通过无机分子筛膜分离技术进行回收可以创造可观的经济价值。然而,乙腈废液水含量较高,并且具有一定的酸性,目前应用比较广泛的NaA型分子筛膜不能在该体系下长期使用。使用自制的平均粒径为600 nm的T型分子筛作为晶种,采用真空涂敷法将晶种负载在α-Al₂O₃载体管表面,在150 ℃下水热晶化16 h制备出T型分子筛膜,并对其做膜性能评价实验。结果表明,自制的T型分子筛膜在进料流量为3.5 L/h、温度为100 ℃条件下对含有1%（质量分数）乙酸和10%水（质量分数）的乙腈混合溶液进行膜分离脱水实验,渗透通量为2.51 kg/（m ²·h）;在120 h长时间运行过程中,分离系数保持在2 250以上,T型分子筛膜性能基本保持不变。     

煤层气回收及CH4/N2分离PSA材料的研究进展

我国煤层气蕴藏丰富,在面临能源危机时代煤层气可作为天然气能源的有效补充。本文介绍了低浓煤层气回收即CH₄/N₂分离几种常见技术：低温技术、水合物技术、溶解技术、膜分离和变压吸附技术（PSA）的分离原理、技术开发和研究的现状,并分析了各项技术目前存在的问题。讨论了多孔材料,如活性炭、碳分子筛、沸石分子筛和新型金属有机骨架材料（MOFs）等对CH₄/N₂吸附分离效果的研究进展,由于MOFs材料的吸附性能随温度或压力的改变出现飞跃,预示了其在PSA领域广阔的应用前景。