CN101538046A - 利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，属于固体废弃物的高效能资源化利用和化工材料制备技术领域。先将粉煤灰进行高温活化处理，再与氢氧化钠水溶液进行水热合成反应，用一定浓度的硫酸对水玻璃进行催化，或者将溶液进行阳离子交换树脂交换后再进行碱催化处理，获得SiO2凝胶，用醇类/烷烃类溶剂及三甲基氯硅烷混合溶液对水凝胶进行溶剂替换/表面改性处理后，在常压干燥条件下获得SiO2气凝胶。用粉煤灰与NaOH反应后过滤所得的滤渣进一步与NaOH反应，即可合成粉煤灰沸石。本发明不仅是固体废弃物高效能回收利用的一条新途径，而且也是SiO2气凝胶和沸石低成本制备的一条新的工艺方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉煤灰的高效能资源化利用方法，即利用廉价的工业废渣粉煤灰来制备SiO2气凝胶和沸石的方法，特别涉及由粉煤灰同时制备气凝胶和粉煤灰沸石的工艺方法。
背景技术
粉煤灰是煤粉在锅炉中高温燃烧后，由除尘器收集到的细小颗粒状物质。粉煤灰的主要化学成分是硅、铝的氧化物和少量的钙、铁等氧化物及部分炭。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，目前粉煤灰年排量约1.8亿多吨，今后随着新建和扩建燃料发电、城市集中供热工程的增多，粉煤灰的产生量也必将会随之快速增多，因此，加大对粉煤灰的妥善处理和综合利用的研究和开发显得日益重要。粉煤灰是一种主要含有硅、铝化学成分的特殊资源，发达国家已将粉煤灰作为一种新的资源来利用，目前利用粉煤灰来制备沸石材料已有报道，沸石是结晶的铝硅酸盐，它是由[SiO4]4-和[AlO4]5-四面体通过共用氧原子形成，这些四面体在空间形成三维网络结构，并富含大量的孔穴和通道，这也是沸石可以用来吸附分子的原因。
利用粉煤灰制备高附加值的产品具有重要意义，不仅可以解决废弃粉煤灰带来的一系列环境污染问题，而且可以变废为宝，一举两得。
在制备沸石过程中同时会得到一种含有硅酸钠的溶液，利用其制备轻质多孔的SiO2气凝胶，则可进一步提高粉煤灰的利用价值。然而，目前以工业废渣粉煤灰为原料同时制备SiO2气凝胶和沸石材料还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粉煤灰高效能资源化利用的新方法，提供以粉煤灰为原料同时制备SiO2气凝胶和沸石材料的工艺方法，以提高废弃粉煤灰的二次利用率，并且减少废弃粉煤灰处理的工作时间，提高处理效率。
为实现本发明，发明人采取了以下技术方案：
先将粉煤灰进行①高温活化处理，②再使之与NaOH溶液反应，③过滤、水洗得滤液和滤渣，④在使用滤液通过常压干燥工艺制得SiO2气凝胶的同时，⑤使用滤渣制得沸石。
按照上述工艺流程进行制备，完全达到了缩短处理工艺时间的作用。同时提高了粉煤灰的利用率。
经过反复探索实践，发明人进一步细化的具体的工艺步骤：
①粉煤灰进行高温活化处理过程：将粉煤灰在600～900℃下进行高温活化处理2～3小时。
②③所述的粉煤灰经高温活化处理过程后与NaOH溶液反应得滤液和滤渣的过程具体为：
(2.1)将活化后的粉煤灰与浓度为12～18wt％的氢氧化钠溶液反应，碱渣重量比为0.4～0.6，80～100℃水浴下水热反应4～6小时，反应过程中补充60～80℃的热水以弥补反应过程中蒸发掉的水分；
(2.2)粉煤灰与氢氧化钠溶液反应结束后进行过滤得到一次滤液(即一次水玻璃溶液)、滤渣，然后用去离子水对滤渣进行反复清洗过滤后得到二次滤液(即二次水玻璃溶液)、滤渣，对二次水玻璃溶液与一次水玻璃溶液混合液在水浴锅中70～80℃下进行蒸发浓缩，最终获得所需的滤液(即水玻璃溶液)；
同时收集反应后的滤渣。
所述的常压干燥工艺可以使用任何制备SiO2气凝胶和沸石的常规技术手段。但以以下所述方法为上选：
④、所述的使用滤液制得SiO2气凝胶的过程依次包括制得湿凝胶、改性并干燥。优选以下两种方法：
方法一：
直接用2mol/L的硫酸对水玻璃溶液进行催化使其胶凝，获得SiO2凝胶，用硫酸进行催化时，控制pH值为9～10；SiO2凝胶用去离子水浸泡72小时，在浸泡的过程中定时进行换水，以去除其中的钠离子。
对SiO2凝胶进行溶剂替换和表面改性处理，溶剂替换/改性处理完全后用烷烃类溶剂清洗凝胶以除去未反应的改性剂，溶剂替换/表面改性处理液中所用溶剂为醇类和烷烃类试剂组成，醇类选自乙醇或异丙醇，烷烃选自正己烷、环己烷或庚烷；
所用改性剂为有机硅烷类，有机硅烷类选自三甲基氯硅烷；
用于清洗凝胶的烷烃类试剂选自正己烷、环己烷或庚烷；溶剂替换/表面改性处理液中醇类和有机硅烷类试剂的体积比为1∶1～1∶1.5，正己烷用量没过凝胶块即可，有机硅烷与烷烃类溶剂的体积比为1∶5～10；对改性处理后的凝胶进行常压干燥处理，得到SiO2气凝胶。对改性处理后的凝胶在80～150℃下进行常压干燥处理，为获得大块气凝胶，干燥时室温～80℃之间的升温速度应缓慢。
方法二：
用阳离子交换树脂对水玻璃溶液进行交换后得到硅酸溶液，所用的阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯阳离子交换树脂，所得硅酸pH＝2～3，再用浓度为1～2mol/L的氢氧化钠溶液对硅酸进行催化，调pH值至5～7，胶凝后获得SiO2凝胶；
所得的SiO2凝胶用50vol％的乙醇水溶液或无水乙醇浸泡24小时。
对SiO2凝胶进行溶剂替换和表面改性处理；对SiO2凝胶进行溶剂替换和表面改性处理，溶剂替换/表面改性处理液中所用溶剂为醇类和烷烃类，所用改性剂为有机硅烷类，醇类选自乙醇或异丙醇，有机硅烷类选自三甲基氯硅烷，烷烃选自正己烷、环己烷或庚烷，用于清洗凝胶的烷烃类试剂选自正己烷、环己烷或庚烷；溶剂替换/表面改性处理液中醇类和有机硅烷类试剂的体积比为1∶1～1∶1.5，正己烷用量没过凝胶块即可，有机硅烷与烷烃类溶剂的体积比为1∶5～10；对改性处理后的凝胶进行常压干燥处理，得到SiO2气凝胶。对改性处理后的凝胶在80～150℃下进行常压干燥处理，为获得大块气凝胶，干燥时室温～80℃之间的升温速度应缓慢。
上述溶剂替换/表面改性处理过程包括：溶剂替换和改性反应(两者是同时进行的)，以及替换改性完全后再用烷烃类溶剂如己烷等清洗一下凝胶以除去未反应的表面改性剂即三甲基氯硅烷。
⑤、所述的使用滤渣制得沸石的过程包括滤渣预处理、与NaOH溶液反应。
粉煤灰与NaOH反应后的滤渣进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在80～100℃条件下反应3～6天，反应固液比为1∶5，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。
本发明以粉煤灰为原料利用常压干燥技术所制备的SiO2气凝胶的密度为0.09～0.2g/cm3，比表面积为300～1000m2/g，孔体积为0.738～5.2cc/g，平均孔直径为7～30nm；将由粉煤灰制备气凝胶反应后的滤渣进一步与NaOH反应，即可获得粉煤灰沸石，所得沸石为无名沸石和P型沸石，对废水中的铅、铜等重金属离子具有较高的吸附能力，50℃下吸附30min对铅离子的吸附去除率可达到93～95％。
本发明的突出优点：
①利用工业废弃物粉煤灰来制备SiO2气凝胶和沸石材料，既可解决粉煤灰产生的堆放、环境污染等问题，同时能够变废为宝，使粉煤灰充分转化为高附加值产品，是粉煤灰高效能资源化利用的一条有效途径。
②SiO2气凝胶采用常压干燥技术制备，工艺方便易行，适合于大规模工业化生产与应用，所制备的SiO2气凝胶具有高的孔隙率、孔容和比表面积，比表面积为300～1000m2/g，孔体积为0.738～5.2cc/g，平均孔直径为7～30nm，常温干燥所得产品具有极强的疏水性，能够高效吸附有机油类污染物；经500℃热处理后转变为亲水性，但仍然具有大的孔隙率和比表面积，可用于吸附废水中的水性污染物如染料等；也可用于隔热保温领域，充填或制备保温隔热版、涂料或涂层，还可用于环保、化工、医药、电子等领域，具有广泛的应用前景。
③本发明所制备的沸石材料，对于废水中的铅、铜等重金属离子具有较高的吸附能力，30min对铅离子的吸附去除率可达到93％。
④提高废弃粉煤灰的二次利用率，由于是同步制备，所以减少了废弃粉煤灰处理的工作时间，提高处理效率。
附图说明
本发明共有附图1幅，为利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明利用粉煤灰为原料，经过水热反应、溶胶-凝胶和常压干燥工艺同时制备SiO2气凝胶和沸石材料。
下面以具体实施例的方式对本发明的技术方案作进一步的说明。下述实施例中，如无特殊说明，对制得的SiO2气凝胶产品及中间产物水玻璃性能参数的测定中：
(1)水玻璃溶液的模数测定：(李海涛，张巍.应用能源技术，2006，8：24-25)
用玻璃棒蘸取1g左右的水玻璃试样，放入300mL的烧杯中，用煮沸除去CO2后的热水稀释至50mL，搅拌均匀后加入1g/L的甲基红指示剂8～10滴，用0.5mol/L的盐酸滴定至溶液由黄色变为红色为终点，记下消耗的HCl的体积为V1，然后向溶液中加入30％NaF溶液40ml，搅拌使其溶解(此时溶液又变为黄色)，再以0.5mol/L的盐酸滴定，溶液由黄色变成红色为终点，记下第二次所消耗盐酸标准溶液的读数V2。水玻璃模数计算公式如下：
模数K＝0.4847×(V1/V2)
(2)采用石蜡封装法对气凝胶密度(ρ)进行测定，(张会兵等.轻质颗粒料体积密度检测方法的探讨，《耐火材料》，2006，40(2)143～144。)；由所得密度数据计算出孔隙率，孔隙率计算公式如下：
其中，ρSiO2＝2.19g/cm3
(3)利用Quantachrome Instruments比表面积和孔径分析仪来测定SiO2气凝胶的比表面积、孔体积及孔径，吸附气体为N2，孔体积根据BJH法计算得出，孔径为平均孔直径；
(4)沸石对溶液中铅离子吸附性能测定方法
分别取预先配制好的200mg/L的Pb2+离子溶液100mL于4个250mL的锥形瓶中。
称取4份0.1gP型沸石样品分别加入到模拟废水样中，在30℃～60℃的条件下吸附30min，取水样的各自上层清液，离心分离得吸附后待测水样。用原子吸收分光光度计法测定待测水样中铅离子浓度的变化，以此来研究沸石对重金属铅离子的吸附情况，不同温度条件下待测水样中铅离子的浓度值用7600A型原子吸收分光光度计来测定，吸收波长为261.4nm。
去除率的计算公式：
式中：
C0——模拟水样中铅离子的初始浓度值；
C——吸附后待测水样中铅离子的浓度值；
η——去除率。
实施例1
①制备水玻璃溶液
粉煤灰经过600℃高温处理3h，沸水浴中水煮除杂2h，然后与氢氧化钠水溶液进行水热合成反应，反应碱渣比(粉煤灰/NaOH质量比)为0.4，NaOH溶液浓度为12wt％，反应温度为100℃，反应时间4h；在反应2h时加入30ml热的去离子水(60~80℃)以补充挥发掉的水分。将反应混合物用真空泵抽滤后得到一次滤液，滤渣用300ml去离子水洗涤并抽滤后得到二次滤液，将两次所得到的滤液混合后在70℃～80℃的水浴锅内蒸发浓缩到100ml，得到模数为0.71的水玻璃溶液；同时将滤渣收集用于制备沸石材料。
②制备SiO2水凝胶
取40ml所制得的水玻璃溶液，用2mol/l的硫酸调至pH值至10，迅速倒入小盒内，胶凝24h可以获得SiO2水凝胶；
③SiO2水凝胶的溶剂替换及表面改性处理
将所获得的SiO2水凝胶先后用去离子水浸泡72h、无水乙醇浸泡24h后，用正己烷、无水乙醇、三甲基氯硅烷的混合溶液进行溶剂替换和表面改性处理，其中无水乙醇与三甲基氯硅烷的体积比为2∶3，正己烷用量没过凝胶块，三甲基氯硅烷与正己烷的体积比为1∶10，待改性完成后，再用正己烷浸泡24h，以洗去未反应的三甲基氯硅烷。
④湿凝胶在常压下干燥后获得SiO2气凝胶
将改性处理后的湿凝胶放入恒温干燥箱，在80℃、100℃、120℃下各保温干燥1h，150℃下保温干燥2h，制得SiO2气凝胶。
⑤制备粉煤灰沸石
利用制备气凝胶过程中粉煤灰与NaOH反应后过滤所得的滤渣，进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在80℃条件下反应6天，反应固液比1∶5，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。
经测定，上述工艺条件所得SiO2气凝胶的密度为0.109g/cm3，比表面积为535.8m2/g、孔体积为2.136cc/g、平均孔直径为15.95nm，呈现出极强的疏水性；所得沸石为P型沸石，50℃下吸附30min对铅离子的吸附去除率可达到93％。
实施例2
①制备水玻璃溶液
粉煤灰经过700℃高温处理2h，然后与氢氧化钠水溶液进行水热合成反应，反应碱渣比为0.4，NaOH溶液浓度为15wt％，反应温度为100℃，反应时间为4.5h，在反应2h时加入30ml热的去离子水以补充挥发掉的水分；将反应混合物用真空泵抽滤后得到一次滤液，滤渣用300mL去离子水洗涤并抽滤后得到二次滤液，将两次所得到的滤液混合后在70℃～80℃的水浴锅内蒸发浓缩到80ml，得到模数为0.79的水玻璃溶液；同时将滤渣收集用于制备沸石材料。
②制备SiO2水凝胶
取20ml所制得的水玻璃溶液与30ml去离子水充分混合，然后用经4％盐酸活化后的苯乙烯阳离子交换树脂进行离子交换，获得pH＝2~3的硅酸，用2mol/l的氢氧化钠溶液将硅酸调至pH值至6~7并倒入小盒内，然后将小盒放入30℃～40℃的水浴锅内陈化10~12h后即可胶凝，获得SiO2水凝胶；
③SiO2水凝胶的溶剂替换及表面改性处理
将所获得的SiO2水凝胶用无水乙醇浸泡24h后，用正己烷、无水乙醇、三甲基氯硅烷的混合溶液进行溶剂替换和表面改性处理，其中无水乙醇与三甲基氯硅烷的体积比为2∶3，正己烷用量没过凝胶块，三甲基氯硅烷与正己烷的体积比为1∶10，待改性完成后，再用正己烷浸泡24h，以洗去未反应的三甲基氯硅烷。
④湿凝胶在常压下干燥后获得SiO2气凝胶。
将改性处理后的湿凝胶放入恒温干燥箱，在80℃、100℃、120℃下各保温干燥1h，150℃下保温干燥2h，制得SiO2气凝胶。
⑤制备粉煤灰沸石
利用制备气凝胶过程中粉煤灰与NaOH反应后过滤所得的滤渣，进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在80℃条件下反应6天，反应固液比1∶5，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。
经测定，上述工艺条件所得SiO2气凝胶的密度为0.09g/cm3，比表面积为683.0m2/g、孔体积为5.110cc/g、平均孔直径为29.92nm，呈现出极强的疏水性；所得沸石为P型沸石，50℃吸附30min对铅离子的吸附去除率可达到95％。
实施例3
①制备水玻璃溶液
粉煤灰经过600℃高温处理2h，沸水浴中水煮除杂2h，然后与氢氧化钠水溶液进行水热合成反应，反应碱渣比为0.5，NaOH溶液浓度为18wt％，反应温度为100℃，反应时间为4h，在反应2h时加入30ml热的去离子水以补充挥发掉的水分；将反应混合物用真空泵抽滤后得到一次滤液，滤渣用300ml去离子水洗涤并抽滤后得到二次滤液，将两次所得到的滤液混合后在70℃～80℃的水浴锅内蒸发浓缩到100ml，得到模数为0.43的水玻璃溶液。
②制备SiO2水凝胶
取40ml所制得的水玻璃溶液，用2mol/l的硫酸调至pH值至10，迅速倒入小盒内，胶凝24h可以获得SiO2水凝胶；
③SiO2水凝胶的溶剂替换及表面改性处理
方法、步骤同实施例1步骤③
④湿凝胶在常压下干燥后获得SiO2气凝胶。
方法、步骤同实施例1步骤④
⑤制备粉煤灰沸石
利用制备气凝胶过程中粉煤灰与NaOH反应后过滤所得的滤渣，进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在100℃条件下反应6天，反应固液比1∶5，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。
经测定，上述工艺条件所得SiO2气凝胶的密度为0.11g/cm3，比表面积为362.2m2/g、孔体积为0.946cc/g、平均孔直径为10.45nm，呈现出极强的疏水性；所得沸石为P型沸石，30℃下吸附30min对铅离子的吸附去除率可达到73％。
实施例4
①制备水玻璃溶液
粉煤灰经过600℃高温处理2h，沸水浴中水煮除杂2h，然后与氢氧化钠水溶液进行水热合成反应，反应碱渣比为0.4，NaOH溶液浓度为15wt％，反应温度为100℃，反应时间为4.5h，在反应2h时加入30ml热的去离子水以补充挥发掉的水分；将反应混合物用真空泵抽滤后得到一次滤液，滤渣用300ml去离子水洗涤并抽滤后得到二次滤液，将两次所得到的滤液混合后在70℃～80℃的水浴锅内蒸发浓缩到100ml，得到模数为0.69的水玻璃溶液。
②制备SiO2水凝胶
取20ml所制得的水玻璃溶液与30ml去离子水充分混合，然后用经4％盐酸活化后的苯乙烯阳离子交换树脂进行离子交换，获得pH＝2~3的硅酸，用2mol/l的氢氧化钠溶液将硅酸调至pH值至6~7并倒入小盒内，然后将小盒放入30℃～40℃的水浴锅内陈化10~12h后即可胶凝，获得SiO2水凝胶；
③SiO2水凝胶的溶剂替换及表面改性处理
将所获得的SiO2水凝胶用无水乙醇浸泡24h后，用正己烷、无水乙醇、三甲基氯硅烷的混合溶液进行溶剂替换和表面改性处理，其中无水乙醇与三甲基氯硅烷的体积比为2∶3，正己烷用量没过凝胶块，三甲基氯硅烷与正己烷的体积比为1∶10，待改性完成后，再用正己烷浸泡24h，以洗去未反应的三甲基氯硅烷。
④湿凝胶在常压下干燥后获得SiO2气凝胶。
将改性处理后的湿凝胶放入恒温干燥箱，在80℃、100℃、120℃下各保温干燥1h，150℃下保温干燥2h，制得SiO2气凝胶。
⑤制备粉煤灰沸石
利用制备气凝胶过程中粉煤灰与NaOH反应过滤后所得的滤渣，进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在80℃条件下反应6天，反应固液比1∶5，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。
经测定，上述工艺条件所得SiO2气凝胶的密度为0.12g/cm3，比表面积为907.9m2/g、孔体积为4.875cc/g、平均孔直径为21.48nm，呈现出极强的疏水性；所得沸石为P型沸石，30℃下吸附30min对铅离子的吸附去除率可达到68％。
实施例5
①制备水玻璃溶液
粉煤灰经过800℃高温处理2h，沸水浴中水煮除杂2h，然后与氢氧化钠水溶液进行水热合成反应，反应碱渣比为0.4，NaOH溶液浓度为15wt％，反应温度为100℃，反应时间为4.5h，在反应2h时加入30ml热的去离子水以补充挥发掉的水分；将反应混合物用真空泵抽滤后得到一次滤液，滤渣用300ml去离子水洗涤并抽滤后得到二次滤液，将两次所得到的滤液混合后在70℃～80℃的水浴锅内蒸发浓缩到100ml，得到模数为0.85的水玻璃溶液。
②制备SiO2水凝胶
取40ml所制得的水玻璃溶液，用2mol/l的硫酸调至pH值至10，迅速倒入小盒内，胶凝24h可以获得SiO2水凝胶；
③SiO2水凝胶的溶剂替换及表面改性处理
方法、步骤同实施例1步骤③
④湿凝胶在常压下干燥后获得SiO2气凝胶。
方法、步骤同实施例1步骤④
⑤制备粉煤灰沸石
利用制备气凝胶过程中粉煤灰与NaOH反应后过滤所得的滤渣，进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在80℃条件下反应6天，反应固液比1∶5，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。
经测定，上述工艺条件所得SiO2气凝胶的密度为0.138g/cm3，比表面积为585.6m2/g、孔体积为1.716cc/g、平均孔直径为14.08nm，呈现出极强的疏水性；所得沸石为P型沸石，50℃下吸附30min对铅离子的吸附去除率可达到91％。
实施例6
①制备水玻璃溶液
粉煤灰经过900℃高温处理2h，沸水浴中水煮除杂2h，然后与氢氧化钠水溶液进行水热合成反应，反应碱渣比为0.4，NaOH溶液浓度为15wt％，反应温度为100℃，反应时间为4.5h，在反应2h时加入30ml热的去离子水以补充挥发掉的水分；将反应混合物用真空泵抽滤后得到一次滤液，滤渣用300ml去离子水洗涤并抽滤后得到二次滤液，将两次所得到的滤液混合后在70℃～80℃的水浴锅内蒸发浓缩到100ml，得到模数为0.76的水玻璃溶液。
②制备SiO2水凝胶
取40ml所制得的水玻璃溶液，用2mol/l的硫酸调至pH值至10，迅速倒入小盒内，胶凝24h可以获得SiO2水凝胶；
③SiO2水凝胶的溶剂替换及表面改性处理
方法、步骤同实施例1步骤③
④湿凝胶在常压下干燥后获得SiO2气凝胶。
方法、步骤同实施例1步骤④
⑤制备粉煤灰沸石
利用制备气凝胶过程中粉煤灰与NaOH反应后过滤后所得的滤渣，进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在80℃条件下反应6天，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。反应固液比1∶5。
经测定，上述工艺条件所得SiO2气凝胶的密度为0.121g/cm3，比表面积为564.1m2/g、孔体积为2.118cc/g、平均孔直径为15.68nm，呈现出极强的疏水性；所得沸石为P型沸石，50℃下吸附30min对铅离子的吸附去除率可达到90％。
Claims (9)
1、一种利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，其步骤包括：先将粉煤灰进行高温活化处理，再使之与NaOH溶液反应、过滤、水洗获得滤液和滤渣；利用滤液通过常压干燥工艺制备SiO2气凝胶；同时，利用滤渣制得沸石。
2、如权利要求1所述的利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，其特征在于，所述的利用滤液制得SiO2气凝胶的过程依次包括：制备SiO2湿凝胶、对湿凝胶进行溶剂替换/表面改性处理、常压干燥。
3、如权利要求1所述的利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，其特征在于：所述的使用滤渣制得沸石的过程包括滤渣预处理和与NaOH溶液反应。
4、如权利要求1所述的利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，其特征在于：粉煤灰进行高温活化处理过程具体为将粉煤灰在600～900℃下进行高温活化处理2～3小时。
所述的粉煤灰经高温活化处理过程后与NaOH溶液反应获得滤液和滤渣的过程具体为：
(2.1)将活化后的粉煤灰与浓度为12～18wt％的NaOH溶液反应，碱渣重量比为0.4～0.6，80～100℃水浴下水热反应4～6小时，反应过程中补充60～80℃的热水以弥补反应过程中蒸发掉的水分；
(2.2)粉煤灰与NaOH溶液反应结束后进行过滤得到一次滤液、滤渣，然后用去离子水对滤渣进行反复清洗过滤后得到二次滤液、滤渣，对二次水玻璃溶液与一次水玻璃溶液混合液在水浴锅中70～80℃下进行蒸发浓缩，最终获得所需的滤液；同时收集反应后的滤渣。
5、如权利要求1或2所述的利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，其特征在于：所述的使用滤液制得SiO2气凝胶的过程具体为
直接用2mol/L的硫酸对水玻璃溶液进行催化使其胶凝，获得SiO2凝胶，用硫酸进行催化时，控制pH值为9～10；所得的SiO2凝胶用去离子水浸泡72小时，在浸泡的过程中定时进行换水，以去除其中的钠离子；
对SiO2凝胶进行溶剂替换和表面改性处理，处理后用烷烃类溶剂清洗凝胶以除去未反应的表面改性剂；
溶剂替换/表面改性处理溶液中所用的溶剂为醇类和烷烃类试剂组成；醇类选自乙醇或异丙醇，烷烃选自正己烷、环己烷或庚烷；
所用改性剂为有机硅烷类，有机硅烷类选自三甲基氯硅烷；溶剂替换/表面改性处理溶液中醇类和有机硅烷类试剂的体积比为1∶1～1∶1.5，正己烷用量没过凝胶块即可，有机硅烷与烷烃类溶剂的体积比为1∶5～10；
对改性处理后的凝胶进行常压干燥处理，得到SiO2气凝胶；对改性处理后的凝胶在80～150℃下进行常压干燥处理，为获得大块气凝胶，干燥时室温～80℃之间的升温速度应缓慢。
6、如权利要求1所述的利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，其特征在于：所述的使用滤液制得SiO2气凝胶的过程具体为
用阳离子交换树脂对水玻璃溶液进行交换后得到硅酸溶液，所用的阳离子交换树脂为强酸性苯乙烯阳离子交换树脂，所得硅酸pH＝2～3，再用浓度为1～2mol/L的氢氧化钠溶液对硅酸进行催化，调pH值至5~7，胶凝后获得SiO2凝胶；
所得的SiO2凝胶用50vol％的乙醇水溶液或无水乙醇浸泡24小时；
对SiO2凝胶进行溶剂替换和表面改性处理；对SiO2凝胶进行溶剂替换和表面改性处理，溶剂替换/表面改性处理液为溶剂和改性剂混合液，其中所用的溶剂为醇类和烷烃类，所用改性剂为有机硅烷类，醇类选自乙醇或异丙醇，有机硅烷类选自三甲基氯硅烷，烷烃选自正己烷、环己烷或庚烷，用于清洗凝胶的烷烃类试剂选自正己烷、环己烷或庚烷；溶剂替换/表面改性处理液中醇类和有机硅烷类试剂的体积比为1∶1～1∶1.5，正己烷用量没过凝胶块即可，有机硅烷与烷烃类溶剂的体积比为1∶5～10；对改性处理后的凝胶进行常压干燥处理，得到SiO2气凝胶。对改性处理后的凝胶在80～150℃下进行常压干燥处理，为获得大块气凝胶，干燥时室温～80℃之间的升温速度应缓慢。
7、如权利要求1所述的利用粉煤灰同时制备SiO2气凝胶和沸石的方法，其特征在于：粉煤灰与NaOH反应后的滤渣进一步与浓度为2mol/L的NaOH溶液在80～100℃条件下反应3～6天，反应固液比为1∶5，反应结束后用去离子水洗至滤液pH值为7，过滤、烘干后即得粉煤灰沸石。
8、根据权利要求1或2或5或6中任意一项所制得的气凝胶，密度为0.09～0.2g/cm3，比表面积为300～1000m2/g，孔体积为0.738～5.2cc/g，平均孔直径为7～30nm。
9、根据权利要求1或7中任意一项所制得的沸石，为无名沸石和P型沸石，对废水中的Cu、Pb等重金属离子具有较高的吸附能力。
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