粉煤灰基沸石分子筛的合成及应用进展

煤炭在燃烧利用过程中产生大量的粉煤灰。我国粉煤灰产量高居世界第1位,由于综合利用率只有70%,仍有大量粉煤灰露天堆存,造成严重的环境污染和资源浪费。消除粉煤灰的环境污染、提高其资源化利用率对我国循环经济的发展具有重要的现实意义。我国粉煤灰的利用由早期的粗放型规模化利用逐渐向精细型高值化利用转变。由于粉煤灰中富含硅铝元素,以粉煤灰为原料合成沸石分子筛是近年来粉煤灰高值化利用的研究热点。从4个方面对粉煤灰基沸石分子筛的合成及应用展开论述。首先,介绍了粉煤灰的形成、物化性质及其危害和治理利用现状。粉煤灰是一些矿物组成不同、形态不同的颗粒的机械混合物,其性质与原煤的成分、产地和燃烧方式有关。而粉煤灰的特性是决定其综合利用方式的关键。其次,论述了粉煤灰的3种主要活化方式,包括机械活化、水热活化和碱(盐)融活化。粉煤灰中的硅铝元素主要以非晶矿物玻璃体形式存在,其表面是致密的玻璃质外壳,粉煤灰合成沸石分子筛的关键问题是如何使硅和铝被充分活化,并得到有效利用。相比于机械研磨活化和碱(盐)熔融活化,水热活化有更高的活化效率和较低的能耗。第3部分论述了粉煤灰基沸石分子筛放入水热合成方法,重点介绍了直接水热合成法、碱融-水热合成法、微波/超声波-水热合成法、晶种法和转晶法。粉煤灰合成沸石分子筛一般均基于水热合成过程,多步水热处理可提高产物纯度,辅以超声、微波、碱熔融和添加晶种等方法可提高产率、晶化速率和结晶度。转晶法可极大拓展粉煤灰基沸石的骨架类型和酸性位,是更有利的粉煤灰基沸石分子筛的制备技术。最后,概述了粉煤灰基沸石分子筛的应用。粉煤灰基沸石分子筛的应用尚处于探索阶段,主要用于环境治理领域,包括工业废水中重金属离子的吸附脱除、大气污染物的吸附脱除以及温室气体CO2吸附。     

不同原料配比粉煤灰合成A型分子筛的研究

粉煤灰在燃煤电厂是一种固体废弃物,本文研究把粉煤灰合成A型分子筛,保护环境、变废为宝,增加了一种粉煤灰资源化处理的方式。采用水热合成法合成A型分子筛,研究了不同原料配比对合成产物的影响,具体从改变硅铝比、钠硅比、氢氧化钠浓度三个方面进行研究,旨在找出不同原料配比下合成A型分子筛的规律,为粉煤灰合成A型分子筛提供参考。     

利用粉煤灰制备X型分子筛的研究进展

粉煤灰如何资源化利用已成为人们研究的热点,因其组成中含有大量的硅和铝成分,粉煤灰被开发用来制备高附加值的沸石产品.本文综述了X型分子筛的特点与应用情况,介绍了合成原理.总结了利用粉煤灰合成NaX型分子筛的传统方法和新工艺,如水热合成法,碱熔融法,碱熔-脱硅法等.分析了沸石合成过程中的影响因素,主要包括粉煤灰组成、加碱煅烧、反应配比、晶化时间和温度.探讨了未来研究的方向,上述分析为今后应用粉煤灰合成X型分子筛提供理论依据.     

制备因素对粉煤灰-锰渣制备沸石分子筛钙离子交换能力的影响

以粉煤灰和锰渣为原料,采用碱熔融-水热合成法制备沸石分子筛.研究了煅烧温度、原料组成、硅铝比、碱浓度、水热时间和温度对钙离子吸附能力的影响,并利用XRD、SEM-EDS、FT-IR和TG-DSC等手段表征了产物的晶体形貌、骨架结构和热稳定性.结果表明,制备沸石分子筛的最佳工艺条件为:煅烧温度800 ℃,锰渣掺量40%,硅铝比3.5,碱浓度3 mol· L-1,水热温度90 ℃,水热时间16 h,在此条件下制备的NaX型沸石分子筛结晶度较高,700℃下骨架结构未发生坍塌,具有较好的热稳定性,钙离子交换量高达392.58 mgCaCO3/g.     

调控ZSM-5分子筛酸性的方法研究进展(I)原位合成及后处理

主要对原位合成及后改性方法对ZSM-5分子筛酸性的调控进行归纳总结。原位合成法包括调控硅铝比、控制分子筛表面及体相铝分布,其中可通过改变模板剂类型、合成体系中有无钠离子以及改变硅源、铝源等方式控制铝分布来调控酸性;后处理法包括高温焙烧、水热处理、化学处理等脱铝方式和晶体外延生长、化学硅沉积、外表面毒化等控制外表面酸性来调控分子筛酸性。对分子筛酸性调控方法进行梳理,有利于深入理解不同反应对分子筛酸性的不同要求以及各改性方法对酸性的影响,为合理使用以上方法调控ZSM-5酸性达到最佳的催化性能提供借鉴。     

调控ZSM-5分子筛酸性的方法研究进展(Ⅰ)原位合成及后处理

主要对原位合成及后改性方法对ZSM-5分子筛酸性的调控进行归纳总结。原位合成法包括调控硅铝比、控制分子筛表面及体相铝分布,其中可通过改变模板剂类型、合成体系中有无钠离子以及改变硅源、铝源等方式控制铝分布来调控酸性;后处理法包括高温焙烧、水热处理、化学处理等脱铝方式和晶体外延生长、化学硅沉积、外表面毒化等控制外表面酸性来调控分子筛酸性。对分子筛酸性调控方法进行梳理,有利于深入理解不同反应对分子筛酸性的不同要求以及各改性方法对酸性的影响,为合理使用以上方法调控ZSM-5酸性达到最佳的催化性能提供借鉴。     

微波辅助合成NaA型沸石及对铯离子的吸附研究

针对放射性含铯废水,运用河南某电厂粉煤灰为原材料,对粉煤灰进行酸化、碱熔等预处理后,调整硅铝比、陈化时间和温度,运用微波辅助-水热合成法合成NaA型沸石分子筛,缩短其合成时间。其最优合成条件为:微波反应温度90℃、反应时间30 min、硅铝比为1.5、碱度2 mol·L~(-1)、水热陈化温度为120℃、陈化时间8 h。对产物进行XRD、SEM等分析,其结晶良好。在pH8的条件下,平衡吸附时间为120 min,对1 g·L~(-1)的Cs~(2+)溶液中的铯离子的去除率为98.45%,沸石的选择吸附性顺序为Cs~(2+)Sr~(2+)Al~(3+)Ca~(2+)Cu~2。     

粉煤灰和煤矸石合成沸石分子筛的研究进展

简述了粉煤灰和煤矸石的组成、分类、性质和制取分子筛的方法。指出了应加强煤矸石分类的研究,从而指导煤矸石的利用。生产分子筛是粉煤灰和煤矸石的高附加值化工利用的有效途径之一,粉煤灰水热合成分子筛研究较多,但是反应时间太长,微波辅助合成分子筛可以加快粉煤灰中的硅和铝溶解,从而降低活化时间,但需要解决微波合成分子筛的工程放大问题。     

AFI型分子筛的合成及应用研究进展

综述了近年来AFI型分子筛在合成和应用方面的研究进展。AFI型分子筛因具有独特的孔道结构和可调变的酸性而受到关注,常用的合成方法包括水热合成法、离子热合成法、无溶剂合成法和干胶转化法等,微波加热技术与水热合成法、离子热合成法等方法的耦合为合成AFI型分子筛拓宽了思路。AFI型分子筛用途广泛,可以用于催化、吸附、分离和制备碳纳米管等,近年来发现AFI型分子筛也可应用于传感器方面,未来可能有更多新的应用被发现。     

粉煤灰合成分子筛主要工艺的研究进展

粉煤灰中含有大量的Si、Al元素,可作为合成分子筛的主要原料.通过对粉煤灰合成分子筛的主要工艺进行比较分析,研究了各工艺的优缺点以及合成过程中的主要影响因素.粉煤灰合成分子筛的工艺已由一步水热法开发出:二步水热法、碱熔融法、有机/无机模板剂法、微波/超声波辅助加热法和无溶剂体系法.其中二步水热法、有机/无机模板剂法可通过在原料中添加了硅铝源或模板剂来控制反应方向,提高目标沸石的结晶度;碱熔融法可有效提高粉煤灰中有效物质的活性;微波/超声波辅助加热法可降低合成过程的能耗;无溶剂体系法可有效降低合成过程的水耗.每种合成工艺中可通过控制硅铝比、液固比、碱的种类和浓度、晶化温度等因素来降低合成成本.     

粉煤灰沸石的合成及应用研究进展

将粉煤灰合成沸石是有效利用资源的途径之一。综述了以粉煤灰为原料合成沸石的方法、影响沸石合成的因素、沸石的潜在应用领域。合成粉煤灰沸石的方法主要有一步水热合成法、两步水热合成法、碱熔融水热合成法、微波辅助合成法、添加晶种法、盐热合成法。影响粉煤灰沸石合成的因素主要有粉煤灰种类、碱液的量及浓度、反应温度、反应时间等。水处理、气体分离与净化、土壤改良是粉煤灰沸石的潜在应用领域。     

微波水热法合成硅酸锆纳米粉体的研究

以氧氯化锆和硅酸乙酯为原料,NaF为矿化剂,采用微波水热法(Microwave-Hydrothermal,M-H)在160-200℃下成功的制备出了高纯的硅酸锆纳米粉体。并利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所合成的硅酸锆粉体进行了研究。结果表明:微波水热可使ZrSiO4的结晶温度降低到160℃,合成时间可缩短到30min,大大的降低硅酸锆粉体的合成能耗。微波水热法合成的硅酸锆粉体颗粒呈圆片状,外形规则,粒度分布均匀(约为400nm),ZrSiO4晶体尺寸小(约为20nm)。在950℃下煅烧微波水热合成的粉体,结果表明:煅烧有利于进一步提高该粉体的结晶程度,该粉体颗粒形状及粒度均未产生显著的变化。结合测试分析,对纳米硅酸锆粉体的微波水热合成反应机理进行了初步探讨。     

微波技术在沸石分子筛材料合成中的应用研究进展

综述微波技术在多种常规沸石分子筛、纳米沸石分子筛以及分子筛膜合成过程中的研究进展。微波较常规水热合成能够大大缩短反应时间,有利于生成晶粒尺寸更小的晶体。对国内外开展微波合成沸石分子筛材料的反应设备进行简述,结合作者前期开展的微波合成β分子筛试验,分析并讨论微波和常规水热合成之间的主要区别以及反应机理,对微波加热技术未来应用于实际工业生产进行展望。     

粉煤灰沸石合成机理、方法及改性技术的研究

首先根据人工合成沸石的空间结构,分析了粉煤灰沸石离子交换性和吸附分离性特性;对粉煤灰合成沸石的合成机理--液相转变机理进行了分析;对水热合成法、碱处理法、盐热法、混碱气相合成法等粉煤灰合成沸石工艺进行了综述,并归纳总结了粉煤灰组成、液固比、碱的种类和浓度、反应温度与反应时间等因素对沸石合成的影响;最后,对粉煤灰合成沸石...     

粉煤灰合成沸石的研究

燃煤电厂产生大量的副产物粉煤灰,但目前只有少量粉煤灰在水泥、混凝土行业得以利用.开发具有应用开发价值的高附加值产品是粉煤灰未来发展的一个方向.利用粉煤灰合成沸石的研究日益得到关注.综述了粉煤灰合成沸石的原理,传统的水热法、两步法和盐熔法等合成工艺,以及各种方法存在的问题、合成沸石的分析表征技术,并探讨了粉煤灰沸石在废水处理、催化等方面的应用开发前景.     

Effects of step change of heating source on synthesis of zeolite 4A from coal fly ash

Effects of step change of heating sources on the crystallization of zeolite 4A from coal fly ash by hydrothermal reaction were investigated with emphasis on the change in the crystallinity of the synthesized zeolite 4A. Most of the Si and Al components were effectively transformed into zeolite 4A by step change of the first conventional heating and then the second microwave heating of synthesis mixture dissolved from coal fly ash, and maximum crystallinity of zeolite 4A obtained was 91%. The first conventional heating also plays an important role in enhancing the nuclei formation that Si and Al in synthesis mixture reacted to form ring-like structures for combining sodalites, and further to small zeolite 4A seeds. The second microwave heating increases the crystallization rates from small zeolite 4A nuclei to more zeolite 4A crystals.The cation exchange capacity (CEC) of the zeolite 4A crystallized by step change of heating source from the conventional to the microwave was 5.5 meq/g compared to 5.7 meq/g for commercial zeolite 4A. Test results showed that removal efficiency of heavy metals by zeolite 4A synthesized from fly ash was more than 98% and similar to commercial zeolite 4A.     

4A分子筛合成研究

本实验主要以化学原料、高岭土和凹凸棒石粘土为原料,通过酸化,碱化,成胶,晶化这一工艺过程,利用传统水热法成功合成了4A分子筛,并通过微波法进行对比。实验过程使用光学显徽镜进行观察;产品通过X射线粉末衍射、NEXUS670型傅里叶红外光谱仪进行了表征。结果表明,传统水热法与微波法均能合成出4A分子筛,并且微波法合成出的样品粒度小且均匀,合成时间大幅减少,降低了能耗。     

分子筛膜制备技术

综述了近十余年来分子筛膜制备技术的进展，详细介绍了评述了分子筛膜的制备方法如原位水热合成法，二次生长法，汽相法等合成方法及其优缺点，此外还介绍了膜上缺陷的形成及其去除方法。     

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。     

MFI型沸石分子筛膜的研究进展及应用

综述了MFI型沸石分子筛膜制备方法的研究进展,突出介绍了较为成熟的水热合成法、微波合成法以及气相转移法,讨论了MFI型沸石分子筛膜在应用方面具有优势的有机物提纯、气体分离以及催化反应的研究进展,并提出了MFI型沸石分子筛膜制备和应用方面一些亟待解决的问题。