粉煤灰为原料水热合成ZSM-5沸石的工艺条件

以工业废弃物粉煤灰为初始原料,经酸处理除杂、碱处理活化后,采用常规水热法合成高纯ZSM-5沸石。考察酸处理过程的温度、时间和酸浓度等对酸浸取效果的影响,以及碱处理过程的焙烧温度和碱灰质量比等对碱熔活化的影响,采用XRF、XRD、SEM以及N2吸附-脱附等手段对各阶段样品进行表征。结果表明,盐酸处理可以除去粉煤灰中氧化钙、氧化铁等绝大部分碱性氧化物杂质,最适宜酸处理条件下所得粉煤灰中氧化硅和氧化铝质量分数之和由51.51%上升到处理后的85.37%;以最适宜高温氢氧化钠碱熔活化条件下所得活性硅铝溶液为原料,水热合成类似球状结构并具有较高比表面积和相对结晶度的高纯ZSM-5沸石,进而获得粉煤灰水热合成ZSM-5沸石的最佳工艺条件。     

粉煤灰分步溶出硅铝制备纯沸石分子筛的研究

研究了一种由粉煤灰合成纯沸石分子筛的新工艺,粉煤灰与碳酸钠混合焙烧生成硅酸钠和硅铝酸钠,用少量水浸取其中的硅酸钠,含硅铝酸钠的残余物用碱液浸取.实验发现,在碱溶过程中溶液中的硅铝存在过饱和现象,在过饱和期内实现固液分离,可提取粉煤灰中的硅铝用于合成X型、A型、P型纯沸石产品.1 kg粉煤灰合成310～560 g纯沸石.晶化导向剂和晶种对沸石晶型和晶化时间有很大影响.经仪器和化学分析方法对沸石产品从矿物组成和阳离子交换容量进行表征,制得产品的阳离子交换容量可达3.2～ 4.7meq/g,纯度较高.     

水淬渣-粉煤灰基4A沸石的制备及性能表征

粉煤灰因其主要成分为二氧化硅、三氧化二铝常被用来当作合成沸石的原材料,合成的沸石类型主要有X型、Y型、A型、ZSM-5型等,相关合成技术也已非常成熟。水淬渣是高炉炼铁水淬急冷产生的高炉渣,对其主要利用方式是作为水泥、路基材料,均属低附加值利用。通过碱熔水热法利用水淬渣、粉煤灰混合原料合成4A型沸石。初步探究硅铝物质的量比（简称硅铝比）、熔融温度、熔融时间、晶化时间对制备的沸石样品品质造成的影响,得到最佳制备条件：硅铝比为1.0、碱灰质量比为1.5、碱熔时间为1 h、碱熔温度为600 ℃、老化时间为12 h、灰水质量比为1∶5、晶化温度为90 ℃、晶化时间为16 h。对合成的沸石进行X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）等表征,结果表明利用水淬渣、粉煤灰合成的4A型沸石各方面性能良好,具有超高的工业化生产价值。     

粉煤灰碱熔融-水热法合成A型沸石及吸附性能研究

为利用粉煤灰中的铝、硅资源制备高性能吸附材料,本研究以贵州某地粉煤灰为原料,采用“碱熔融-水热合成法”合成A型沸石,并考察了合成沸石对溶液中Cu2的吸附性能.研究运用单因素法考察不同碱灰比、焙烧时间、晶化温度及晶化时间对沸石合成效果的影响,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对合成沸石表面形貌和晶体特征进行表征.在此基础上,考察了粉煤灰合成沸石对模拟料液中Cu2的吸附效果.结果 表明:当粉煤灰原灰中铝硅比约为1∶1,在碱灰比为1.3∶1、焙烧温度650℃、焙烧时间60 min、晶化温度100℃、晶化时间8h条件下,合成了晶型较为理想的A型沸石产品,合成沸石对Cu2吸附效果较好,对溶液中Cu2+的去除率大于95％.     

燃煤飞灰合成磁性沸石对脱硫废水中Hg2+吸附性能

煤燃烧是全球最主要的人为汞排放源,燃煤电厂含汞脱硫废水大量排放对人类健康和生态环境造成严重威胁,亟需开发高效、经济的脱硫废水汞离子脱除技术。对燃煤副产物飞灰进行活化后提取铝硅矿物,并利用飞灰中的铁质矿物制备了磁性沸石汞吸附剂,解决吸附剂吸附汞后难以从废水中分离,造成汞二次释放问题。采用BET、XRD、TEM等表征手段对合成的磁性沸石进行表征分析,系统研究了固液比、溶液初始pH、振荡时间等参数对磁性沸石汞离子吸附性能的影响,对磁性沸石吸附汞离子过程进行动力学研究,结果表明合成的磁性沸石为球形核壳结构,磁核被沸石均匀包裹,磁性沸石的比表面积为4.46 m²/g,最可几孔径为18.25 nm,属于介孔范围,磁性沸石表现出磁化滞后,其矫顽力约10 000 A/m,可通过外加磁场从脱硫废水中分离。试验最佳吸附条件为固液比5 g/L、最佳初始pH为5、振荡时间90 min,在此条件下Hg²⁺脱除率达92%。动力学研究结果表明,准一级动力学模型能较准确描述Hg²⁺吸附量随时间的变化,拟合的平衡吸附容量为23.24 mg/g,优于商业活...     

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。     

熔融水热法合成A型沸石及其吸附性能研究

以略阳粉煤灰为原料,在粉煤灰中加入Al（OH）,固体和NaOH固体,研究熔融温度对试样物相的影响,水热时间对合成A型沸石的影响。结果表明在700℃保温1h物相为硅铝酸钠,在800℃保温1h有霞石产生;在80℃,水热2h,合成A型沸石;水热3h后,有方钠石生成;水热9h,产物主要为方钠石。对A型沸石、天然沸石和粉煤灰吸附性能进行了研究,结果表明：合成的A型沸石吸附能力最好,吸附率为99．83％。     

粉煤灰制备高纯度X型沸石及其对含铅废水处理的研究

采用经碱熔融-离心提取处理的粉煤灰为原料,经水热反应法研究合成高纯度X型沸石的过程,探讨了碱灰比、焙烧温度对硅铝熔出量的影响,研究了碱度、陈化时间、晶化时间与硅铝比对合成的影响以及其对含Pb2＋废水的吸附性能。结果表明：碱灰比为2．3∶1,焙烧温度为680℃时可获得最佳的硅铝熔出量;当SiO2／Na2 O＝1（摩尔比）,SiO2／Al2O3＝3．5（摩尔比）,陈化时间为5 h,晶化时间为16 h时可获得高纯度X型沸石。合成沸石表现出对含Pb2＋废水较强的吸附能力,在投加0．23 g／100 mL含Pb2＋500 mg／L溶液中,调节pH值为5,常温下30 min,Pb2＋去除率可达99．6％;吸附容量达到了216．8 mg／g。     

Processing and kinetics studies on the alumina enrichment of coal fly ash by fractionating silicon dioxide as nano particles

Coal fly ash produced in the northern China is a potential bauxite substitute for aluminum production because of its high alumina content. However, this industrial application has been limited for its high silicon content. Alumina enrichment by removing silicon becomes a key technology for its utilization. A novel process was developed to fractionate the coal fly ash into high purity nano silicon particles and aluminum enriched residual ash. The procedure has major steps as sodium silicate dissolution with sodium hydroxide, first carbonation to remove impurities, second carbonation to precipitate silicon, and silicon precipitate recovery as a mesospheric nano particles product. Morphological and X-ray diffraction evidences indicated the glassy amorphous silicon content of the ash was dissolved in the sodium hydroxide solution whereas mullite remained in the residue. Kinetics study indicated that the second carbonation was a kinetically second order medium fast multi-phase reaction in which sodium silicate was precipitated as silicic acid. It was found that the reaction was controlled by the mass transferring resistance in the liquid membrane. These nano silicon dioxide particles were in size of 50 nm with a purity of 96%. Alumina content in process residue was slightly increased from 42.00 to 49.20%. Silicon dioxide content was reduced from 48.89 to 30.26%. Ratio of alumina/silica was increased from 0.86 to 1.63.     

Synthesis of zeolite Na-P1 from coal fly ash produced by gasification and its application as adsorbent for removal of Cr(VI) from water

The coal fly ash produced by gasification is estimated to be over 80 million ton per year in China by 2021. It has mainly been disposed as solid waste by landfill. There is lack of study focused on its utilization. In this paper, the coal fly ash produced by gasification was at first analyzed and then applied to synthesize zeolite as an adsorbent. The effects of synthesis conditions on the cation exchange capacity (CEC) of zeolite were investigated. The results from X-ray diffraction and scanning electron microscope indicated that the crystallinity of the synthesized zeolite is the most important factor to affect the CEC. When the synthesized zeolite with the highest CEC (275.5 meq/100 g) was used for the adsorption of Cr(VI) from aqueous solution, the maximum adsorption capacity for Cr(VI) was found to be 17.924 mg/g. The effects of pH, contact time and initial concentration on the adsorption of Cr(VI) were also investigated. The adsorption kinetics and isotherms can be well described by the pseudo-second-order model and Langmuir isotherm model, respectively.     

氧化钙添加剂对碳酸钠活化粉煤灰的影响及机理

碳酸钠焙烧粉煤灰是一种反应温度低、氧化铝溶出率高,且可同步实现铝、硅高效分离的活化方式,然而该活化过程中所需助剂耗量较大,成为其大规模产业化应用的瓶颈.借鉴高温(1200~1300 ℃)碱石灰烧结活化粉煤灰工艺,在中温(600~1000 ℃)条件下,采用正交实验和单因素实验方法,分别研究了氧化钙添加对碳酸钠焙烧活化粉煤灰后氧化铝溶出率的影响.结果表明,在中温条件下可通过添加一定比例的氧化钙来部分替代碳酸钠,当m(CFA:Na2CO3:CaO)=1:0.6:0.2时,即可使粉煤灰中的氧化铝溶出率达90%以上.通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)进一步研究发现,氧化钙之所以可以部分替代碳酸钠,主要是由于低聚合度的硅酸钙形成所导致的.     

煤粉炉和循环流化床锅炉飞灰吸附汞动力学及其吸附机制

在固定床吸附反应器内对两台300MW等级燃煤发电机组循环流化床锅炉和煤粉锅炉飞灰样品进行气相零价汞吸附实验,通过改变实验工况研究温度、入口汞浓度和入口气体流量对飞灰汞吸附能力的影响。采用颗粒内扩散模型、准一阶和准二阶动力学模型、耶洛维奇（Elovich）模型对实验数据分别进行拟合,从动力学的角度探讨两种锅炉飞灰对气相零价汞吸附的影响机制以及两种锅炉飞灰与气相零价汞之间吸附动力学行为差异。结果表明：相同工况下循环流化床锅炉飞灰汞吸附过程的穿透时间和平衡吸附量远大于煤粉锅炉飞灰。吸附温度为150℃时,两种锅炉飞灰对气相零价汞的平衡吸附量最大。由于外扩散阻力随气体入口流量的增加而减小,入口汞浓度的增加可提高传质推动力,飞灰对汞的吸附得以增强。动力学分析表明飞灰的零价汞吸附由外扩散、内扩散和表面化学吸附共同控制,其中表面化学吸附是该吸附过程中的控制步骤;准二阶动力学模型和Elovich动力学模型更适合于描述该吸附过程。相同实验条件下,循环流化床锅炉飞灰吸附过程拟合所得的颗粒内扩散系数、准一阶动力学常数和初始吸附速率均大于煤粉锅炉飞灰。     

粉煤灰沸石的合成及其对Pb~（2＋）的吸附研究

以驻马店热电厂粉煤灰为原料,在水热条件下合成了沸石,利用FT-IR对合成沸石进行表征。利用正交试验法研究了所合成沸石吸附Pb2＋的性能,考察了粉煤灰预处理方法、吸附条件（pH值、吸附时间、沸石用量等）对吸附的影响。结果表明：采用加碱焙烧预处理合成的沸石,在pH=7、吸附时间45 min、投加量为1.2 g时,对Pb2＋有很好的吸附作用。该条件下Pb2＋的去除率在83.5%左右。     

粉煤灰合成沸石除磷机理研究

利用粉煤灰合成沸石，考察了其对模拟废水中磷酸盐的去除效果，并着重研究了其除磷机理。结果表明，粉煤灰合成沸石有优良的除磷效果，其磷酸吸收系数几乎是原料粉煤灰的4倍，比原料粉煤灰有更高的吸附磷的潜力。粉煤灰合成沸石对磷酸盐的去除机理包括化学沉淀作用和吸附作用，且吸附作用随着平衡溶液的pH值的增大而减弱。粉煤灰合成沸石中沸石成分的骨架结构没有磷吸附作用，粉煤灰只能通过化学沉淀作用去除磷酸盐，粉煤灰合成沸石对磷的吸附作用主要来源于粉煤灰合成沸石过程中产生的无定型非晶体的中间体物质。     

利用粉煤灰制备分子筛及对水体中六价铬的吸附研究

以粉煤灰为原料,采用湿法加碱煅烧法合成了4A分子筛,研究了粉煤灰与烧碱配比、煅烧温度、煅烧时间对合成4A分子筛的影响,结果表明粉煤灰与烧碱配比1.0:0.8,煅烧温度700℃,煅烧时间1 h有利于4A分子筛的合成.利用合成的4A分子筛对水体中六价铬进行了吸附研究,实验确定的最佳吸附条件为:分子筛投加量为0.3 g,溶液pH值为6～7,吸附时间为30 min,吸附温度为10～25℃.最佳吸附条件下分子筛对六价铬有较好的去除效果.吸附以物理吸附为主,符合Freundlich等温吸附式.同时对4A分子筛的再生性进行了研究,2次循环使用后其吸附能力仍能保持初次吸附能力的90.0％以上.