一种粉煤灰基NaP型分子筛及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于煤基固废技术领域。本发明专利技术提供了一种粉煤灰基NaP型分子筛及其制备方法和应用。本发明专利技术将粉煤灰和酸液混合进行酸洗，得到酸洗粉煤灰；将酸洗粉煤灰、氢氧化钠和水混合后利用微波辐射活化，在高温下充分发生熔融反应，使不易溶解的硅铝矿物质转化为硅铝酸盐；然后在超声的空化作用下加快分子剧烈运动，利用超声波来进行预晶化，缩短诱导成核时间，使混合溶液内部反应充分进行，增加传质速率，加快形成更多可溶的，极微小的硅铝凝胶颗粒，从而得到纯度高、粒径均匀的粉煤灰基NaP型分子筛。本发明专利技术提供的制备方法，工艺简单要求低，节约了大量工业级原材料，提高粉煤灰的利用率，促进粉煤灰的高附加值利用，减少粉煤灰对环境的污染。的污染。的污染。

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤灰基NaP型分子筛及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及煤基固废
，尤其涉及一种粉煤灰基NaP型分子筛及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]煤炭推动工业飞速的发展，然而在煤炭燃烧的同时，会产生大量的工业固体废弃物粉煤灰。粉煤灰作为工业的主要固体废弃物之一，大量堆积对资源环境与人类的健康存在严重的威胁与危害。因此，将粉煤灰合理高效的转化为资源化与高附加值材料具有重要的现实意义。
[0003]粉煤灰中含有大量的SiO2、Al2O3组分(含量约占50％～80％)，也包含Fe2O3、Na2O、CaO、CuO等一些少量金属氧化物。粉煤灰为无定型的多孔材料，分子筛为一种无机的硅铝酸盐晶体，两者仅在晶体结构上存在着较大的差异，这就为粉煤灰制备粉煤灰基分子筛提供了可行性。粉煤灰原材料的利用，不仅成本低，还可以变废为宝，使粉煤灰实现价值最大化利用的有效途径，实现经济效益与环境效益双向发展。
[0004]目前，制备粉煤灰基NaP分子筛尚在实验室研究阶段，至今以粉煤灰为原料制备NaP型分子筛的研究和相关报道很少。NaP分子筛为一种水合结晶态硅铝酸盐，具有无限延展的硅铝四面体的三维网络结构，由[SiO4]4‑
四面体和[AlO4]5‑
四面体通过共享氧原子，以不同的排列方式形成的三维骨架结构。其基本结构单元是[SiO4]4‑
四面体和[AlO4]5‑
四面体构成的八元环，构成较为规则的孔穴、孔道，而且NaP型分子筛的孔尺寸较小，拥有独特的八元环二维孔道斜方钙(GIS)骨架拓扑结构，异于常见的X、Y型等粉煤灰基分子筛，在吸附领域和离子交换领域有着良好的发展前景。
[0005]在现有文献记载中，Liu等用粉煤灰通过酸洗除杂，采用水热条件制备P型分子筛，最后优化后的比表面积为42m2/g，孔径为6nm。(LiuY,Luo Q,Wang G,et al.Synthesis and characterization of zeolite from coal fly ash[J].Materials Research Express,2018,5(5):055507.)，Meng等以红辉沸石为硅源，采用水热法通过控制SiO2和Al2O3摩尔比，合成NaP沸石，实验结果表明，在SiO2/Al2O3和H2O/Na2O条件下，可以获得高质量的NaP沸石。BET表面积和总表面积为17.1359m2。(Meng X,Guo X,ZhongY,et al.Synthesis of a high
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quality NaP zeolite from epidesmine by a hydrothermal method[J].Bulletin of Materials Science,2019,42(5):1
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8.)。但这些工艺技术存在分子筛前驱物易于沉积于反应釜底部，在晶核生长的过程中发生集聚，相间传质效率差，合成时间长、成本高等缺点。
[0006]传统的利用粉煤灰制备分子筛的方法中，碱熔水热法能使粉煤灰中的有效成分得到充分活化，并且可以通过调节硅铝比得到不同种类的沸石分子筛产品，但是水热合成法所需的时间较长，能量消耗大，前驱物在成核的时候相间传质效率差，不易形成晶型较好的分子筛。微波
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超声波辅助合成法不仅可以缩短活化时间，使粉煤灰中的惰性组分充分释放，提供充足的硅源和铝源，还具有减小能耗，降低生产成本，制备效率高，分子筛晶型良好
等一系列优点。授权公告号为CN201611233693.4的中国专利技术专利公开了“一种P型分子筛的微波制备方法”，采用微波法合成了P型沸石产品，该方法是以正硅酸乙酯、氢氧化钠、水按照一定的摩尔比混合均匀得到混合物A；偏铝酸钠、氢氧化钠、水按照一定的摩尔比混合均匀得到混合物B；将混合物B逐渐加入到混合物A中并在60℃下均匀搅拌1h得到P型分子筛母液；将P型分子筛母液移到微波反应釜中，采用微波加热方式先在100℃下一次晶化3h，再在180℃下二次晶化3h，并将晶化所得的固体产物过滤，水和乙醇洗涤多次至pH值接近中性、100℃下干燥3h，得到P型分子筛。该方法虽然纯度较高，但是制备过程繁琐，另外，在此基础上所消耗的原料通过提纯的方法得到，增加了成本，且易产生二次污染，不易于工业化生产趋势。预晶化过程作为制备粉煤灰基NaP分子筛前驱液生成的关键过程，关系晶核形成及分子筛晶粒大小。因此，如何提供一种以粉煤灰为原料制备NaP型分子筛成为了亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种粉煤灰基NaP型分子筛及其制备方法和应用。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种粉煤灰基NaP型分子筛的制备方法，包含下列步骤：
[0010](1)将粉煤灰和酸液混合后干燥，得到酸洗粉煤灰；
[0011](2)将酸洗粉煤灰、氢氧化钠和水混合后微波煅烧，得到活化粉煤灰；
[0012](3)将活化粉煤灰和水混合后顺次进行超声、晶化和干燥，即得所述粉煤灰基NaP型分子筛。
[0013]作为优选，步骤(1)中所述酸液为盐酸溶液或硝酸溶液，所述酸液的浓度为1～3mol/L；
[0014]所述粉煤灰和酸液的质量比为1：2～6。
[0015]作为优选，步骤(1)中所述混合的搅拌速度为50～100rpm，搅拌时间为24～26h，搅拌温度为20～30℃；
[0016]步骤(1)中所述干燥的温度为100～110℃，时间为12～13h。
[0017]作为优选，步骤(2)中所述酸洗粉煤灰和氢氧化钠的质量比为1：0.5～2；
[0018]将酸洗粉煤灰、氢氧化钠和水混合后的混合物中氢氧化钠的浓度为1.25～3.75mol/L。
[0019]作为优选，步骤(2)中所述微波煅烧的温度为700～800℃，时间为1～2h，频率为30～35kHz。
[0020]作为优选，步骤(3)中所述活化粉煤灰和水的质量体积比为1g：2～4mL。
[0021]作为优选，步骤(3)中所述超声的频率为30～35kHz，温度为50～60℃，时间为1～4h；
[0022]所述晶化的温度为100～110℃，时间为12～48h。
[0023]作为优选，步骤(3)中所述干燥的温度为105～115℃，真空度为
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40～
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80KPa，时间为12～13h。
[0024]本专利技术还提供了所述制备方法获得的粉煤灰基NaP型分子筛。
[0025]本专利技术还提供了所述粉煤灰基NaP型分子筛在二氧化碳吸附中的应用。
[0026]本专利技术提供了一种粉煤灰基NaP型分子筛的制备方法。本专利技术以粉煤灰为原料，采用微波
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超声波辅助方法制备得到了NaP型分子筛。本专利技术将粉煤灰和酸液混合进行酸洗，得到酸洗粉煤灰；将酸洗粉煤灰、氢氧化钠和水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰基NaP型分子筛的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：(1)将粉煤灰和酸液混合后干燥，得到酸洗粉煤灰；(2)将酸洗粉煤灰、氢氧化钠和水混合后微波煅烧，得到活化粉煤灰；(3)将活化粉煤灰和水混合后顺次进行超声、晶化和干燥，即得所述粉煤灰基NaP型分子筛。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述酸液为盐酸溶液或硝酸溶液，所述酸液的浓度为1～3mol/L；所述粉煤灰和酸液的质量比为1：2～6。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合的搅拌速度为50～100rpm，搅拌时间为24～26h，搅拌温度为20～30℃；步骤(1)中所述干燥的温度为100～110℃，时间为12～13h。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述酸洗粉煤灰和氢氧化钠的质量比为1：0.5～2；将酸洗粉煤灰、氢氧化钠和水混合后的混合物中氢氧化钠的浓度为1....

【专利技术属性】
技术研发人员：窦金孝，周腾腾，余江龙，柳懿轩，肖鑫鑫，田露，赵永奇，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：