[发明专利]一种以粉煤灰为原料的NaA分子筛的制备方法

说明书

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技术领域

本发明属于一种NaA分子筛领域，具体涉及一种以工业废物粉煤灰合成NaA 分子筛的方法。

背景技术

我国现今后相当长一段时期内，煤炭燃烧是燃煤电站的主体。伴随煤炭的燃烧过程，煤中无机组分在锅炉内高温热动力条件下，经过一系列复杂的物理化学过程，主要转为飞灰、底灰或炉壁沉积等固体产物中。底灰是粉煤灰本身颗粒较大或相互粘结为较大的颗粒下沉，结渣则是粉煤灰在锅炉受热面上选择性沉积导致。全球每年产生的粉煤灰约5～6亿吨，而且预测其产生量还将不断增加。由于目前缺乏有效的综合治理手段，对粉煤灰的处理主要是堆积在沉积场中或直接排入农田和江河之中。这不仅占用了大量的土地，而且在出渣、装运及其堆存过程中，易对大气环境造成扬尘污染；若将其排入河流湖泊中，将造成极其严重的水资源污染。因此，粉煤灰的综合利用和无害化处理已引起人们的高度关注。

粉煤灰的利用途径主要有两种：一种是凝聚性应用，如作为水泥、混凝土或陶瓷的生产原料；另一种是分散(体积)性应用，如作道路路基的填充材料、矿区的矿井填充物、或者土壤改良物质等。目前，粉煤灰的利用率只有30％左右，且其技术含量和附加值都较低。分子筛是一种硅铝酸盐结晶体，而粉煤灰中的主要成分为SiO₂，将其用作分子筛的合成原料，可以有效的实现资源再生。

发明内容

本发明将以工业废料粉煤灰制备NaA分子筛。本发明以取自火力发电厂燃烧后的粉煤灰筛选后作为原料，将其与无水碳酸钠混合焙烧后，溶解并和无水碳酸钠用适宜体积的水和氢氧化钠混合，补充一定量的铝酸钠，得到凝胶，晶化后获得NaA分子筛。本发明的合成过程步骤简单，解决了固体废物粉煤灰带来资源浪费和环境问题，具有显著的经济价值和社会效益。

本发明将采用以下技术方案来实现：

(1)将粉煤灰在60目和80目的筛中筛分，取中间层煤粉灰即过了60目筛未过80目筛的粉煤灰作为原料，将粉煤灰与碳酸钠以一定质量比混合,置于坩埚中，在马弗炉中600～900℃焙烧，恒温0.1～3h。将焙烧物取出并与4-10倍体积的蒸馏水，于室温下60～120Hz超声混合0.1～1h后，加入一定体积的氢氧化钠，超声混合0.1～1h后，过滤得到含硅酸钠的滤液。

(2)按摩尔比1Na₂O:1Al₂O₃:2SiO₂(滤液):60H₂O，补充铝源、碱源和蒸馏水，所述SiO₂中的Si元素来自步骤(1)中的得到含硅酸钠的滤液，混合搅拌0.1～3h，放入不锈钢反应釜中于70～200℃下晶化一定时间，取出洗至中性，干燥后获得样品。

步骤(1)中粉煤灰与碳酸钠的质量比为1:1-1:2；步骤(1)中氢氧化钠的加入体积为0-20mL；步骤(2)中晶化时间为5-10h；步骤(2)中的铝源为、氧化铝、氢氧化铝、铝酸钠中的一种或两种以上；碱源为氢氧化钠、氧化钠。

优选步骤(1)中所述在马弗炉中焙烧温度为830℃，恒温时长为l h，将焙烧物取出并与5倍体积的蒸馏水，于室温下99Hz超声混合30min；加入一定体积的氢氧化钠溶液所述氢氧化钠浓度为0.15mol/L，超声混合30min后，过滤得到含硅酸钠的滤液。

步骤2中搅拌时间为1h，不锈钢反应釜中晶化温度为80℃。

本发明的有益效果是：开发了一种以工业废料粉煤灰制备NaA分子筛的方法，解决了固体废物的资源浪费及带来的环境问题，具有一定的经济效益和社会价值。

附图说明

图1：实施例1、4、7中晶化时间分别为5、8、10h获得的样品的XRD图，由图中可以得出晶化时间越长，其结晶度越高。

图2：实施例2、6、7中粉煤灰与碳酸钠混合比例为1:1、1:1.5、1:2时焙烧的条件下获得的样品的XRD图，其图谱皆显示出NaA分子筛的XRD标准衍射峰。

图3：实施例3、5、7中0.15mol/LNaOH添加量分别为0、10、20mL条件下获得的样品的XRD图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术解决方案，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。

实施例1：