[发明专利]粉煤灰基沸石/氧化铝复合吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境技术领域的方法，具体涉及一种以粉煤灰为基础原料制备沸石/氧化铝复合吸附材料的方法。

背景技术

粉煤灰是一种世界范围的固体废物，是由煤炭燃烧后产生的残余灰，其处理早已引起学者及公众的广泛关注。目前，在粉煤灰的再利用方面，主要是用作水泥及混凝土等建材的配料。一方面，建筑行业所用粉煤灰的量毕竟有限，另一方面，从长久可持续的再利用来看，也十分有必要寻求附加价值更高的再利用方法。

经对现有技术的文献检索发现，专利申请号是200410084313.6的中国专利提出了一种以粉煤灰为原料合成沸石的方法，该方法制备的沸石对水中氮磷营养元素的去除具有良好的效果，因此解决了将粉煤灰制备成沸石并用于水处理的高附加值再利用问题，创建了一种粉煤灰的新型利用途径。

但是该方法仍然存在合成过程产生的废碱液问题及沸石产品呈强碱性的问题。在水热法制备沸石过程中，需要使用大量的碱液，碱液浓度一般为1～5M（摩尔浓度）。一般采用的液固比为5～10升/千克，也就是说每生产1吨沸石将产生5～10吨废碱液。尽管原则上废碱液能循环利用于沸石合成，但废碱液的碱浓度低于原碱液，循环利用时如果不调整浓度或浓度调整不准确，将使得产品质量明显变劣或不稳定；废碱液中除碱外，还含有粉煤灰中的碱溶性成分，而且循环利用次数越多，这些成分积累得越多，将对合成沸石的质量产生影响；另外，固液分离后的沸石产品即使经多次洗涤，仍普遍呈现强碱性，限制了其应用，且洗涤过程中还将产生低浓度废碱液问题。但目前尚没有针对废碱液问题和沸石产品呈强碱性问题的很好的解决方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出既解决现有技术工艺中废碱液对环境造成的危害问题，同时对废碱液进行资源化利用的粉煤灰基沸石/氧化铝复合吸附材料的制备方法。具体地说是以粉煤灰为原料通过碱性条件下的水热反应制备沸石，在同一反应釜中，紧接着将废碱液转化为水合氧化铝，经固液分离后得到的固相产品通过热处理制备成沸石/氧化铝复合吸附剂；而经固液分离后得到的无碱废液可以再次用于碱液配制，并循环用于合成沸石工艺过程中，从而实现废液的零排放。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种粉煤灰基沸石/氧化铝复合吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，取金属碱溶液，与粉煤灰混合，反应后冷却，得到沸石和废碱液的混合物；

步骤二，采用连续滴加的方式，在搅拌条件下向所述混合物中加入可溶性铝盐溶液；而后进行固液分离，固相经热处理得到粉煤灰基沸石/氧化铝复合吸附材料。

优选地，步骤二中固液分离后的液相用于配制金属碱溶液，该配制的金属碱溶液用于后续的沸石/氧化铝复合吸附材料的制备。

优选地，步骤一中，所述可溶性金属碱溶液为摩尔浓度为1～5M的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

优选地，步骤一中，所述与粉煤灰混合具体为：按每千克粉煤灰加入1.5～10L金属碱溶液的比例进行混合。

优选地，步骤一中，所述反应的温度为80～200°C，时间为3～24小时。

优选地，步骤二中，所述连续滴加的速度为10～100ml/min。

优选地，步骤二中，所述可溶性铝盐为摩尔浓度为0.5～5M的氯化铝。

优选地，步骤二中，所述固液分离为过滤或离心。

优选地，步骤二中，所述热处理采用的气氛为空气，温度为105～500°C。

本发明采用煤炭燃烧后的粉煤灰为原料，通过对合成沸石工艺的改进，制备沸石/氧化铝复合吸附材料，使得合成工艺中的废碱液得到合理处置和资源化利用。与粉煤灰合成沸石相比，制备的新型吸附材料对水中的氮磷营养盐具有更强的吸附效果。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、粉煤灰基沸石生产过程中的废碱液可以被完全利用，因此不会对环境造成二次污染；

2、与粉煤灰合成沸石相比，制备的沸石/氧化铝复合吸附材料具有更高的脱氨除磷效果。

3、沸石制备（步骤一）和废碱液转化为氧化铝（步骤二）可在同一反应釜中进行，因此制备工艺不复杂，有利于实现低成本运行；

4、使用由粉煤灰制备的复合吸附剂吸附处理污水中污染物，是一项以废治废的工程；