CN103073016A - 利用工业固体废物合成p1型沸石分子筛的方法 - Google Patents

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Abstract

一种固体废物合成P1型沸石分子筛的方法，包括如下步骤：1)将固体废物与碱的水溶液配成混合液，加热搅拌进行反应；2)在步骤1反应后的混合液中添加铝源或硅源调整硅铝比进行反应；3)将步骤2反应后的混合液降温冷却后进行固液分离；4)分离后的固体用水清洗后，加入CaCl2或FeCl2溶液，得到阳离子类型为Ca或Fe型沸石；5)将步骤4的混合液降温冷却后进行固液分离；6)分离后的固体用水清洗，干燥后造粒得到P型沸石分子筛。本发明还公开了实现上述方法的装置。

Description

利用工业固体废物合成P1型沸石分子筛的方法
技术领域
本发明涉及一种利用固体废物制备沸石分子筛的方法，具体地涉及利用粉煤灰、赤泥采用两步反应合成P1型分子筛的方法。
本发明还涉及一种用于实现上述方法的装置。
背景技术
沸石分子筛是一类具有规则孔道结构和独特晶体化学性质的含水架状硅(铝)酸盐多孔矿物晶体材料。因其独特的晶体结构和晶体化学性质，沸石分子筛具有很大的比表面积和优良的吸附、分离、离子交换和催化等性能，在化工、建材、农业以及环保等领域具有广泛的用途。
但天然的沸石资源量有限，吸附和离子交换等的应用性能也具有局限性，因此沸石分子筛的人工合成已成为化工、建材、农业以及环保等各领域的重要来源。又因为以碱、铝和硅酸钠等纯化工原料为基础的人工合成沸石分子筛成本高，同时受到化工原料来源少的制约，不能满足沸石分子筛在上述各领域的应用需要，从而以粉煤灰、赤泥等固体废物原料为基础的沸石分子筛合成成为重要的发展方向。但目前以固体废物为原料合成分子筛存在工艺反应时间长、产品产率低、能耗高，产品质量差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺反应时间短、产品产率高、能耗低，产品质量良好的以固体废物合成P1型沸石分子筛的方法。
本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的装置。
为实现上述目的，本发明提供的固体废物合成P1型沸石分子筛的方法，其包括如下步骤：
1)将固体废物与碱的水溶液配成混合液，加热搅拌进行反应；
2)在步骤1反应后的混合液中添加铝源或硅源调整硅铝比，反应生成沸石分子筛；
3)将步骤2反应后的混合液降温冷却后进行固液分离；
4)分离后的固体用水清洗后，加入CaCl2或FeCl2溶液，得到阳离子类型为Ca或Fe型沸石；
5)将步骤4的混合液降温冷却后进行固液分离；
6)分离后的固体用水清洗，干燥后得到粉末状P1型沸石分子筛。
所述的方法，其中，步骤6得到的粉末状P1型沸石分子筛造粒、干燥获得粒状P1型沸石分子筛。
所述的方法，其中，步骤1中的固体废物是粉煤灰和赤泥中的一种或任意比例的两种。
所述的方法，其中，步骤1中的碱的水溶液是氢氧化钠水溶液，固体废物∶水+NaOH质量比为1∶2-4，其中NaOH质量浓度为8-15％。
所述的方法，其中，步骤1中加热温度为60-90℃，搅拌速度为20-40min。
所述的方法，其中，步骤1中的反应温度是110-130℃。
所述的方法，其中，步骤2中调整硅铝比后的反应温度是110-130℃。
本发明提供的用于实现上述方法的装置，主要包括：
一搅拌槽，连接第一反应槽；
第一反应槽连接第二反应槽；
第二反应槽连接第一缓冲槽；
第一缓冲槽连接第一固液分离槽；
第一固液分离槽连接第一洗涤槽；
第一洗涤槽连接第一除水槽；
第一除水槽连接离子交换槽；
离子交换槽连接第二缓冲槽；
第二缓冲槽连接第二固液分离槽；
第二固液分离槽连接第二洗涤槽；
第二洗涤槽连接第二除水槽；
第二除水槽连接第一干燥器；
第一干燥器连接造粒机；
造粒机连接第二干燥器。
所述的装置，其中搅拌槽内安装有搅拌机。
与公知技术相比，本发明采用两步反应的方法的创新点在于：
第一步生成沸石分子筛的过程中暂时不调整硅铝比，在第二步中通过添加铝源或硅源调整硅铝比，使混合液中剩余的硅与添加的铝继续反应，继续生成分子筛。采用两步反应的方法，提高了反应速率和产品的质量。
附图说明
图1是本发明以固体废物合成P1型沸石分子筛的流程示意图。
图2是本发明粉煤灰合成沸石分子筛前后的扫描电镜图，其中(a)是原粉煤灰，(b)是粉煤灰合成的分子筛。
图3是本发明粉煤灰合成沸石分子筛的X射线衍射(XRD)图。
具体实施方式
请参阅图1，是本发明的流程示意图。
1)将固体废物(固体废物可以是粉煤灰和赤泥中的一种或任意比例的两种)与碱(氢氧化钠)的水溶液配成混合液，在搅拌槽中加热搅拌20-40min；固体废物∶水+NaOH质量比为1∶3，其中NaOH质量浓度为10％；
2)搅拌后混合液进入第一反应槽，在110-130℃反应1-2h；
3)进入第二反应槽，第二反应槽与第一反应槽反应条件相同，不同的是在第二反应槽中添加铝源或硅源调整硅铝比进一步反应；
4)反应后的混合液进入第一缓冲槽，用于短暂贮存第二反应槽制备的混合液，并起到降温冷却的作用；
5)进入第一固液分离槽用离心机进行分离，转速为400-600rpm/min；
6)固液分离后的固体进一步通过第一洗涤槽和第一除水槽用水清洗，进入离子交换槽；
7)离子交换槽中加入CaCl2或FeCl2溶液，制备阳离子类型为Ca或Fe型沸石；
8)混合液再进入第二缓冲槽，用于短暂贮存离子交换槽制备的混合液，并起到降温冷却的作用；
9)进入第二固液分离槽用离心机进行分离，转速为400-600rpm/min；
10)固液分离后的固体进一步通过第二洗涤槽和第二除水槽用水清洗，通过第一干燥器获得粉末状P1型沸石分子筛；
11)粉末状P1型沸石分子筛通过在造粒机中搅拌成粒，通过第二干燥器获得粒状P1型沸石分子筛产品。
图2(a)是原粉煤灰电镜扫描图，(b)是采用本发明的方法将粉煤灰合成的P1型沸石分子筛的电镜扫描图。
图3是本发明制备得到的P1型沸石分子筛的X射线衍射(XRD)图。
以下为本发明与国外文献中的合成工艺的对比
Figure BDA00002819336100041

Claims (10)

1.一种固体废物合成P1型沸石分子筛的方法，包括如下步骤：
1)将固体废物与碱的水溶液配成混合液，加热搅拌进行反应；
2)在步骤1反应后的混合液中添加铝源或硅源调整硅铝比进行反应；
3)将步骤2反应后的混合液降温冷却后进行固液分离；
4)分离后的固体用水清洗后，加入CaCl2或FeCl2溶液，得到阳离子类型为Ca或Fe型沸石；
5)将步骤4的混合液降温冷却后进行固液分离；
6)分离后的固体用水清洗，干燥后得到粉末状P1型沸石分子筛。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤6得到的粉末状P1型沸石分子筛造粒、干燥获得粒状P1型沸石分子筛。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1中的固体废物是粉煤灰和赤泥中的一种或任意比例的两种。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1中的碱的水溶液是氢氧化钠水溶液，固体废物∶水+NaOH质量比为1∶2-4，其中NaOH质量浓度为8-15％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1中加热温度为60-90℃，搅拌速度为20-40min。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1中的反应温度是110-130℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤2中调整硅铝比后的反应温度是110-130℃。
8.一种实现权利要求1所述方法的装置，主要包括：
一搅拌槽，连接第一反应槽；
第一反应槽连接第二反应槽；
第二反应槽连接第一缓冲槽；
第一缓冲槽连接第一固液分离槽；
第一固液分离槽连接第一洗涤槽；
第一洗涤槽连接第一除水槽；
第一除水槽连接离子交换槽；
离子交换槽连接第二缓冲槽；
第二缓冲槽连接第二固液分离槽；
第二固液分离槽连接第二洗涤槽；
第二洗涤槽连接第二除水槽；
第二除水槽连接第一干燥器；
第一干燥器连接造粒机；
造粒机连接第二干燥器。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，搅拌槽内安装有搅拌机。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，第一和第二固液分离槽内安装有离心机。
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