[发明专利]一种粉煤灰基介孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化循环利用及新材料的制备领域，具体涉及一种粉煤灰基介孔材料及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是火力发电厂燃煤锅炉从烟囱排放经收尘器获得的一种粉状工业废渣。近年来，我国火力发电厂迅猛发展，粉煤灰产量快速增加。“十二五”末，粉煤灰年排放量将达到5.7亿吨，粉煤灰的综合利用正面临着十分严峻的形势。国家发展改革委员会就新修订发布《粉煤灰综合利用管理办法》表明，鼓励对粉煤灰进行高附加值和大掺量利用。我国粉煤灰资源化技术总体上仍以低端建工建材利用为主，市场效益不显著，亟待加快粉煤灰资源化基础理论和技术研发，推动利用方式由传统建工建材为主向多组分协同提取、制备复合材料、控制污染与生态利用等高附加值技术方向转型。随着世界性能源危机、资源枯竭和环境污染等日益严重，粉煤灰综合利用已成为当前的研究热点^[1]。利用粉煤灰制备化学激发胶凝材料是研究的主要方向之一^[2-4]。另外，张耀君^[5,6]等的中国专利(ZL201010153262.3，ZL201110276342.2)公开了将化学激发粉煤灰基复合胶凝材料用于染料降解及新能源研究。近年来，一些专利文献公开了利用固体废弃物制备具有机械大孔特征的材料。如于衍真^[7]等的中国专利申请(CN101708399A)公开了一种多孔粉煤灰滤料及其制备方法，按照粉煤灰30-80％、粘土15-50％、成孔剂5-20％(煤矸石、淀粉、锯末、碳酸钙，其中的一种)的原料重量百分比搅拌均匀，撒水成型制得生料球，经干燥、400-700℃预热处理、然后在1000-1300℃焙烧得到多孔粉煤灰滤料，该专利公开了采用该方法制备的水渣滤料的特性是多孔，且孔径大。巢启^[8]等的中国专利申请(CN102603355A)公开了一种碱基地质聚合物多孔材料，由浆料(水玻璃20-50份、粉煤灰20-50份、粉煤灰10-20份、偏高岭土10-20份、聚丙烯纤维0.1-1.5份、以及由聚乙烯醇粉末、醋酸乙烯酯、乙烯共聚胶粉组成的可再分散乳胶粉0.3-1.0份)和复合发泡剂(复合发泡剂由下述重量份原料组成：双氧水24-35份、水64-75份、稳泡剂0.5-1份、动物性发泡助剂1-1.5份)按照重量比9-38:1的比例组合而成；该发明专利制备的发泡块强度介于0.5-8MPa之间，该方法取材复杂，制备的材料具有宏观大孔的特征。田建军^[9]等的中国专利申请(CN102584318A)公开了一种含Cr粉煤灰制备多孔保温材料的方法，以含Cr粉煤灰、粉煤灰为原料料，废玻璃、粘土和膨润土为粘结剂，石灰石、SiC、碳粉、石蜡、硬脂酸、有机纤维和小米为扩孔剂，将质量比40％-70％含Cr粉煤灰、10％-40％粘结剂和5％-30％造孔剂，通过破碎、混料、成形、脱模700-1300℃烧结，从专利给出的扫描电镜图片中可见，利用该方法获得的是具有机械大孔的保温材料。

介孔材料是一类孔径介于微孔与大孔之间的材料，按照国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义^[10],可以根据孔径的大小将多孔材料分为微孔材料(孔径小于2nm)、介孔材料(孔径介于2～50nm)和大孔材料(孔径大于50nm)。由于孔在空间的排列分布特征不同，介孔材料又可分为有序和无序的两种^[11]。利用阳离子表面活性剂作为结构模板剂是合成M41S系列有序介孔材料的经典方法^[12，13]而溶胶-凝胶法是制备无序氧化物介孔材料的典型方法。无序介孔材料具有孔形状复杂、不规则，且互不连通，孔径分布较宽的特点。

综上所述，申请人通过大量的文献资料及其国内外专利的检索，没有发现利用固体废弃物粉煤灰制备介孔材料的文献及专利报导。

以下是发明人给出的主要参考文献：

[1]M.Ahmaruzzaman,A review on the utilization of fly ash，Progress in Energy and Combustion Science36(2010)327–363。