[发明专利]利用煤矸石制备活性炭-4A型分子筛复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭-4A型分子筛复合材料的方法，特别是一种利用煤矸石制备活性炭-4A型分子筛复合材料的方法。

背景技术

煤矸石是在煤炭形成过程中与煤共生、伴生的岩石，是煤炭生产和洗选加工过程中产生的固体废弃物，是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石的大量堆放，不仅会侵占耕地，而且会对大气、土壤、水造成各种污染，给人类的生活带来巨大的危害。煤矸石的综合利用，已经成为全球关注的一个问题。国内外对煤矸石的综合利用十分重视，并且做了系统的研究。

中国专利CN94113062.2，CN96115531.0，CN96115532.9，CN99119981.2等分别公开了利用煤矸石制备氢氧化铝，硫酸铝，活性白炭黑，沸石等的方法，但只利用了煤矸石中的部分成分，存在二次污染问题。为了充分利用煤矸石中的硅、铝和碳三种主体成分，唐颐（唐颐，董安钢，高滋，中国专利申请号：00119588.3，已公开）、马静红（马静红，杜雄伟，崔杏雨，李瑞丰，中国专利申请号：200710185227.8，已公开）等分别提出了利用高岭石含量高的煤矸石为原料制备活性炭-分子筛复合材料。但是，目前对于利用富含石英煤矸石制备活性炭-4A型分子筛复合材料的研究未见报道。利用我国富有的富含石英煤矸石制备具有亲水性和亲油性的高吸附性能的吸附剂具有潜在巨大的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用煤矸石制备活性炭-4A型分子筛复合材料的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下反应机理：

1）焙烧过程中煤及有机物转化为活性炭；

2）焙烧过程中部分低活性的高岭土转化为高活性偏高岭土：

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O→Al₂O₃·2SiO₂+2H₂O            （1）

同时，石英、氧化铝、还有一部分高岭土与氢氧化钠反应生成硅铝酸盐和硅酸盐：

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O +NaOH→NaAlSiO₄ + Na₂SiO₃ +H₂O

SiO₂+2NaOH→Na₂SiO₃+H₂O

Al₂O₃+2NaOH→2NaAlO₂ +H₂O

Al₂O₃+SiO₂+2NaOH→2NaAlSiO₄+H₂O         （2）

3）陈化过程中碱液与高活性物质进一步反应：

Al₂O₃·2SiO₂+NaOH→Na₂SiO₃+NaAlO₂                         （3）

同时（2）的反应物与（3）的反应物进行反应，即生成硅铝凝胶；

NaAlSiO₄+Na₂SiO₃+NaAlO₂→Na_x（AlO₂）_y·（SiO₂）_z·NaOH·2H₂O

4）陈化和晶化后得到活性炭-4A型分子筛复合材料。

根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案：