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。     

锂渣合成NaX分子筛结构表征和吸附特性研究

采用水洗分离和碱熔消化方法对硫酸法生产碳酸锂过程中排放的废弃锂矿渣(锂渣)进行预处理,然后用水热合成制备NaX分子筛(NaX-1、NaX-2)。分析了原料锂渣中石英含量以及预处理前后锂渣物相变化;用XRD、SEM和TG-DTA等手段对锂渣合成NaX-1、NaX-2分子筛的物相、晶体形貌和热稳定性进行了表征,用真空重量法测定其对水的吸附性能,并与NaX分子筛标样进行了对比。结果表明,原料锂渣中石英含量为14.1%(wt);采用水洗分离石英和碱熔消化后的锂渣均可作为合成NaX分子筛的原料,所合成的NaX-1、NaX-2分子筛均在6.1°、10.0°、15.4°、20.0°、23.3°、26.7°、30.9°等出现NaX分子筛特征衍射峰,其晶体规整,呈八面沸石型;用碱熔消化处理后的锂渣合成的NaX-2分子筛,晶体粒径为1~2μm,比用水洗分离石英后的锂渣合成的NaX-1分子筛晶粒(3~5μm)小;NaX-1、NaX-2分子筛具有良好的热稳定性,在800℃下未发生晶格结构破坏;NaX-1、NaX-2对水的平衡吸附量分别0.3234、0.3208 kg·kg-1,与NaX分子筛标样(0.3303 kg·kg-1)接近。     

劣质煤矸石合成4A沸石分子筛

为了利用高铁高砂型劣质煤矸石来合成4A沸石分子筛,先将该煤矸石在350℃煅烧2 h,然后加入过量10%的浓度为20%的盐酸,在90℃的条件下酸浸3 h,除铁率为95.1%,铝元素浸出率为总铝含量的10%;将除铁后的煤矸石粉在750℃煅烧2 h后,煤矸石中的炭等有机质被除去、高岭石转变为无定形态的偏高岭石;然后向该750℃煤矸石煅烧粉中按照m(煤矸石)∶m(氢氧化钠)=1∶1的比例加入氢氧化钠,混匀后在400℃恒温2 h,煅烧粉中的石英等成分转变为可溶于水的硅酸钠和硅铝酸钠,因此获得了高活性的原料;合成4A沸石分子筛的体系组成为n(SiO2)/n(A12O3)=2.0、n(Na2O)/n(SiO2)=1.7、n(H2O)/n(Na2O)=45,该体系先在40℃老化2 h,然后在95℃水热晶化4 h,最后运用XRD及SEM等手段对晶化产物进行了表征,结果表明:产物为纯净的4A沸石分子筛、晶形完好、平均粒径约为1μm、Ca2+交换量为296 mg CaCO3/g干沸石。     

小晶粒NaX沸石膜的制备与表征

分别以硅溶胶和异丙醇铝为硅源和铝源,采用预涂晶种的方式,用水热合成法在氧化铝载体上合成出小晶粒NaX分子筛膜. 各组分配比为：SiO2:Al2O3=3.85~4.2, Na2O:SiO2=1.2~1.5, H2O:Na2O=40~60,用扫描电镜、Ｘ射线衍射等手段对沸石膜进行了表征,可以看到分子筛膜生长的晶粒细小,沸石晶体的大小在500~800 nm,生长致密良好,覆盖完全,膜厚约为10 mm. 小晶粒NaX沸石膜的H2渗透率为 2.45′10-6 mol×m2/(s×Pa),H2/N2的理想分离系数达到4.21,H2/C3H8的理想分离系数达到7.56,超过对应的努森扩散值3.74和4.69.     

煤矸石碱熔—水热法制备NaX型分子筛及其对Pb2+的吸附特性研究

为实现煤矸石中硅铝组分的高值利用,以煤矸石为原料,采用碱熔水热法合成NaX型分子筛,通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等对产物进行表征,同时采用静态饱和吸水量和钙离子交换量对所制备分子筛进行性能评价。结果表明：硅铝比为3,碱灰比1.2,陈化温度40℃,陈化30 min,水热温度100℃,水热时间5 h, NaOH浓度为2.73 mol/L时合成分子筛的钙离子交换量为283.37 mg/g。将所合成的NaX型分子筛用于吸附液相中的Pb²⁺。在分子筛投加量1 g/L、吸附温度25℃、吸附时间2 h时,吸附容量(Q_e)最高可达483.05 mg/g;分子筛的吸附等温线符合Langmuir模型,饱和吸附容量(Q_m)可达528.31 mg/g。     

煤矸石合成纳米4A沸石分子筛的工艺研究

根据所选用煤矸石的成分特点提出了利用煤矸石合成纳米4A沸石分子筛的碱溶提取法,研究了该工艺,并通过试验优化了该工艺的技术参数,即用碳酸钠与煤矸石混合灼烧活化,以4mol／L的NaOH溶液提取硅铝酸钠,晶化温度为90℃,晶化时间为1h,合成并表征了质量性能优良的纳米4A沸石分子筛。     

煤矸石微波辅助合成沸石分子筛的研究

为探究煤矸石合成沸石分子筛的最优工艺,以煤矸石为主要原料,采用传统水浴加热与微波辅助加热的方法,合成4A型沸石分子筛与P型沸石分子筛,利用电子显微镜和X射线衍射,对其形貌和结构进行分析表征。实验通过制备相同的沸石分子筛,得出制备沸石分子筛的煤矸石需要高岭石含量较高、有害杂质含量较低及较为合适的粒径(3μm～50μm)。相较于传统水浴加热,微波辅助加热得到的沸石分子筛纯度低,但加热时间仅需30 min～40 min,而传统水浴加热合成需要24 h,同时微波辅助加热还提高了沸石分子筛反应速率和分散度。     

粉煤灰合成沸石分子筛的研究进展

粉煤灰是世界排放量最大的工业废渣之一,对环境的污染越来越严重。结合粉煤灰的化学成分及性质,综述了粉煤灰合成沸石分子筛的传统方法及新方法,对不同的合成方法的优缺点进行了评价,展望了粉煤灰制备沸石分子筛的发展方向,为粉煤灰的资源化利用开辟了新途径。     

新型中微孔复合分子筛的合成

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，在水热条件下合成出新型中微孔复合分子筛。对合成分子筛分别进行XRD、IR和吸附脱附等温线表征，在XRD图谱上小角度衍射区和大角度衍射区同时出现较强的衍射峰，分别对应中孔和微孔物相，微孔物相为D型沸石，红外图谱显示有中孔分子筛和微孔分子筛的特征振动峰；N2吸附脱附等温线和孔径分布曲线证明分子筛包含微孔和中孔结构。     

鄂尔多斯煤矸石合成A型沸石吸附剂试验研究

试验以内蒙古鄂尔多斯煤矸石为原料,采用水热法合成A型沸石吸附剂.以氨氮去除率为指标,通过正交试验考察了焙烧温度、焙烧时间、晶化温度、晶化时间对合成A型沸石的影响并确定了最佳合成条件.结果表明:对A型沸石氨氮去除率的影响顺序为晶化温度>晶化时间>焙烧时间>焙烧温度,最佳合成条件为焙烧温度750℃,焙烧时间2.5 h,晶化温度95 ℃,晶化时间8 h.样品经XRD、SEM、BET表征,得到了形态较佳且结晶度较好的A型沸石,且该产品为良好的吸附剂.     

高铝粉煤灰脱硅液与煤矸石制备13X分子筛的工艺研究

以13X分子筛的低成本制备与煤基固废协同利用为目标,利用煤矸石与高铝粉煤灰碱法提铝过程中副产的脱硅液为原料,通过水热反应制备了13X分子筛,实现了两种固废资源的协同利用.考察了水热反应体系水钠比、硅铝比、晶化温度、搅拌速率等因素对合成产物晶型和比表面积的影响规律.通过X射线衍射、红外光谱和扫描电镜等方法对产物结构和形貌的演化过程进行了表征分析.结果表明,在优化工艺为n(SiO2/Al2O3)=3.0,n(Na2O/SiO2)=1.9,n(H2O/Na2O)=60,室温下老化24 h,100 r·min-1下于95 ℃水热晶化8 h制备的13X分子筛比表面积为681.7 m2·g-1,相对结晶度94.59%.通过对水热反应过程分析,13X分子筛合成过程前期主要为煤矸石与脱硅液反应形成无定型凝胶,后期为凝胶相溶解和分子筛晶体的生长.     

煤矸石合成4A沸石过程中除铁方法的研究

研究了除去煤矸石中Fe2O3的几种方法，用NH4Cl干法除Fe2O3可使煤矸石中Fe2O3含量降低到0．1％以上。     

Investigation on the Synthesis of Zeolite NaX from Kerala Kaolin

The synthesis of zeolite NaX from a locally available kaolin has been studied. Two steps are involved in the reaction (1) thermal activation of the kaolin to get a dehydroxylated product called metakaolin (metakaolinisation) and (2) hydrothermal reaction (zeolitisation) of metakaolin in alkaline medium in presence of additional silica to crystallise the zeolite. The metakaolinisation temperature (400–1000°C) is found to have an important role in determining the type of zeolite formed during the hydrothermal reaction. Under specified conditions, the uncalcined kaolin is partially converted to hydroxy sodalite (HS), whereas the metakaolins prepared at 400, 500 and 600°C also change to HS but at a faster rate. Increasing the metakaolinisation temperature to 700°C, zeolite NaX is found to be the product (higher the temperature, faster the reaction). The quantity of additional silica which in turn determines the SiO₂/Al₂O₃ ratio of the reaction mixture and the time given for zeolitisation were also found to influence the formation of zeolite NaX. When metakaolin alone was used in the reaction (SiO₂/Al₂O₃ = 2), the product was X-ray amorphous. Higher ratios were obtained by the addition of sodium silicate. The ratios 3 and 5 gave phase pure NaX whereas 7 resulted in a mixture of NaA, NaP and HS zeolites. The optimum conditions to get phase pure zeolite NaX with good crystallinity from kaolin were found to be metakaolinisation of the clay at 900°C for 1 h, maintaining the mole ratios of SiO₂/Al₂O₃ = 3; Na₂O/SiO₂ = 1.1 and H₂O/Na₂O = 40 in the reaction mixture, an ageing of the reactants at room temperature for 24 h and heating at 87 ± 2°C for 15 h under autogenous pressure. Seeding was not essential for the zeolite crystallisation. X-ray diffraction, electron microscopy, IR and solid state NMR spectral analysis, water adsorption and calcium/magnesium exchange or binding capacity measurements and chemical analysis of the selected products substantiated these findings.     

偏高岭土微波加热合成NaX分子筛及其机理探讨

本文以偏高岭土为主要原料,采用微波加热法合成了静态饱和吸水量超过32.0％的NaY分子筛.进行了单因素实验,考察了晶化时间、胶化时间、n(Na2 O/Al2O3)对合成分子筛的影响.通过静态水吸附测定、XRD、IR和SEM等测试手段考察反应条件对合成NaX分子筛的影响,并对NaY分子筛晶体生长规律进行了探讨研究.实验得...     

从煤矸石中制备聚合氯化铝及应用研究

以煤矸石为原料制备了高效絮凝剂-聚合氯化铝(PAC),确定了制备PAC的最佳反应条件,并对其进行了处理废水实验。结果表明,由煤矸石为原料制得的产品聚合氯化铝比市售PAC处理废水效果更佳。     

煤矸石在废水处理方面的应用研究进展

介绍了煤矸石的基本特性,综述了煤矸石在废水处理方面的应用研究现状,并对其未来发展方向进行了展望。     

机械力化学活化煤矸石强化硅的浸出

以丹东爱阳镇凤煤煤矿未经焙烧的煤矸石为研究对象,采用XRF,XRD,SEM,TG,TPO-MS等分析方法深入研究煤矸石的性质,并考察了球磨机自转公转转数,机械力化学活化时间,浸出用碱量,有无助磨剂等试验条件对硅浸出率的影响.结果表明:采用XQM2-2L型球磨机活化样品时,自转公转转数对硅浸出率有显著影响;延长机械力化学...     

粉煤灰水热法合成沸石及其表征

本文考察了4M氢氧化钠水溶液和121℃条件下水热反应时间对粉煤灰合成产物的影响,用粉末X-射线衍射(PXRD)、扫描电镜(SEM)、差式扫描量热(DSC)以及热重(TG)等手段对产物进行了分析表征.Jade 6.0软件分析表明,粉煤灰水热反应合成了羟基方钠石,其晶胞参数为a=b=c=0.906 nm.随着水热时间的延长,合成羟基方钠石的结晶度和含量增加.合成产物呈表面粗糙的球状,粒度随水热时间延长而增大.热分析结果表明合成羟基方钠石中含有结晶水,其分子式为Na8Al6Si6O24 (OH)2·2H2O.粉煤灰400 min水热合成产物中的二水羟基方钠石纯度约为65.32％.