CN103073258B - 一种p1型粉煤灰分子筛填料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用P1型粉煤灰分子筛制备的填料，以重量百分比计为：55％-75％的粉煤灰、5％-10％的秸秆碳、4％-8％的水玻璃和5％-10％的杭锦土。本发明还公开了制备上述填料的方法。本发明的工艺简单、易于控制、成本低廉、且有利于“三废”的治理，对污染的环境治理具有重要意义。

Description

一种P1型粉煤灰分子筛填料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用P1型粉煤灰分子筛制备的填料。
本发明还涉及一种制备上述填料的方法。
背景技术
杭粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。由于煤的灰量变化范围很广，而且这一变化不仅发生在来自世界各地或同一地区不同煤层的煤中，甚至也发生在同一煤矿不同的部分的煤中。因此，构成粉煤灰的具体化学成分含量，也就因煤的产地、煤的燃烧方式和程度等不同而有所不同。
近年来，随着国民经济的快速增长，传统的填料生产成本逐渐增高，发明新的填料势在必行。而粉煤灰作为一种工业固体废弃物，对其研究也很多，关于粉煤灰的应用，目前主要是集中在水泥生产、混泥土、制作陶粒、合成分子筛、污水处理和烟气脱硫以及做新型墙体材料等其他方面。
工业和农业固体废弃物的处理与处置是目前国内外所面临亟待解决的重大环境污染和保护的课题之一，特别是粉煤灰的堆放，已经严重影响到当地的生态环境，而且由于煤炭消耗的逐年递增，粉煤灰的产量也逐年增加，按照每吨煤产生30％来计算，全国目前每年产生粉煤灰9亿多吨，农村作物残留物秸秆产量达到7亿吨。这些固体废弃物目前都没有得到合理处理和处置。因此，如何合理的处理和处置这些固体废弃物已成为当今科技领域的重要研究课题和迫切希望解决的难题。事实上，粉煤灰中含有SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等活性金属成分，是用作填料的理想原料；农作物残留物秸秆碳含有较多的碳，可以作为低碳氮比污水处理时补充碳源的理想材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用P1型粉煤灰分子筛制备的填料。
本发明还涉及一种制备上述填料的方法。
为实现上述目的，本发明提供的利用P1型粉煤灰分子筛制备的填料，以重量百分比计为：
60％-70％的P1型粉煤灰分子筛、8％-15％的秸秆碳、8％-15％的水玻璃和10％-20％的杭锦土。本发明提供的制备上述填料的方法，是将杭锦土、秸秆碳和水玻璃与P1型粉煤灰分子筛粗碎后，混合均匀造粒。
所述的制备方法，其中，P1型粉煤灰分子筛、秸秆碳、水玻璃和杭锦土均过100目-200目的筛。
所述的制备方法，其中，造粒是将混合物放在100-150℃的马弗炉中煅烧，制成粒径为8-15mm的小球。
所述的制备方法，其中，P1型粉煤灰分子筛是通过下述方法得到：
1)将粉煤灰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，加入不同浓度的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型粉煤灰分子筛。
所述的方法，其中，步骤1)的碱的水溶液是氢氧化钠水溶液，粉煤灰∶水+NaOH质量比为1∶2.5-5，其中NaOH质量浓度为7-20％。
所述的方法，其中，步骤1)中加热搅拌为65-75℃。
本发明的效果在于：生产成本低廉，原材料来源广泛；比表面积大，孔隙率高，吸附性强；生产工艺简单，并且能够达到以废治废的效果，对于环境污染治理和环境保护都有重要意义。
附图说明
图1是本发明粉煤灰合成的P1粉煤灰分子筛的扫描电镜图。
图2是本发明粉煤灰合成的P1型粉煤灰分子筛的X射线衍射(XRD)图。
具体实施方式
本发明具体涉及到利用粉煤灰合成的P1型粉煤灰分子筛和杭锦土作为粘结剂制备的填料。
本发明利用P1型粉煤灰分子筛和杭锦土以及秸秆碳的物性特点，加上水玻璃，总共四种原材料来制备一种填料，为填料的制备提供了一种新的方法。迄今为止，通过查阅国外内相关资料，并未发现有采用P1型粉煤灰分子筛、杭锦土、秸秆碳和水玻璃为主要原料来制备一种填料的报道。
本发明利用P型粉煤灰分子筛制备的填料，以重量百分比为：60％-70％的P1型粉煤灰分子筛、8％-15％的秸秆碳、8％-15％的水玻璃和10％-20％的杭锦土。
其制备过程是将杭锦土、秸秆碳和水玻璃与P1型粉煤灰分子筛粗碎后，混合均匀放在100-150℃的马弗炉中煅烧造粒，制备粒径为8-15mm的小球。
本发明的粉煤灰、秸秆碳、水玻璃和杭锦土都预先过100目-200目筛。
本发明中提到的P1型粉煤灰分子筛是通过下述方法得到：
(1)将粉煤灰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，加入不同浓度的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型粉煤灰分子筛。
本发明所用的粉煤灰主要是来自火电厂煤燃烧后的固体废弃物，用粉煤灰合成分子筛的方法主要是分两步进行，相对于一般粉煤灰合成分子筛来说，该方法不需要高温，而且产品的产率较高。
本发明所用的杭锦土和水玻璃都起到粘结剂和造孔剂的作用。
下面结合本发明用粉煤灰、杭锦土、秸秆碳和水玻璃为主要原料来制备一种填料的方法，说明本发明的具体实施方式。
实施例1
1)P1型粉煤灰分子筛的制备：
(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，加热搅拌，并于110-130℃反应1-2h；固体废物∶水+NaOH质量比为1∶2.5-5，其中NaOH质量浓度为7-20％；
(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，于110-130℃反应；
(3)待步骤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，加入CaCl2或FeCl2溶液，制备阳离子类型为Ca或Fe型沸石；
(5)等步骤4的混合液降温冷却后进行固液分离，得到的固体清洗、干燥后获得粉末状P型粉煤灰分子筛，造粒、干燥获得粒状P1型粉煤灰分子筛。本发明制备的P1型粉煤灰分子筛图的扫描电镜图如图1所示，图2是P1型粉煤灰分子筛的X射线衍射(XRD)图。
2)将P1型粉煤灰分子筛、杭锦土和水玻璃用粉碎机粉碎至粒径为100目，将秸秆碳粉碎并用炭化炉碳化。
3)P1型粉煤灰分子筛填料的制备
(1)将P1型粉煤灰分子筛(实施例1制备)、杭锦土和水玻璃用粉碎机粉碎至粒径为180目，将秸秆碳粉碎并用炭化炉碳化。
(2)将P1型粉煤灰分子筛与杭锦土、秸秆碳和水玻璃按比例混合后加水搅拌，用造粒机制备成粒径为15mm的小球，用于填料制备的重量百分比为：60％的P1型粉煤灰分子筛、15％的秸秆碳、15％的水玻璃和10％的杭锦土。
(3)将步骤2制备的小球在105℃下加热30min，保温60min，自然冷却至室温后，浇水养护120min，自然风干后即得本填料。
实施例2
1)将P1型粉煤灰分子筛(实施例1制备)、杭锦土和水玻璃用粉碎机粉碎至粒径为150目，将秸秆碳粉碎并用炭化炉碳化。
2)将P1型粉煤灰分子筛与杭锦土、秸秆碳和水玻璃按比例混合后加水搅拌，用造粒机制备成粒径为10mm的小球，用于填料制备的重量百分比为：70％的P1型粉煤灰分子筛、10％的秸秆碳、10％的水玻璃和10％的杭锦土。
3)将步骤2制备的小球在120℃下加热25min，保温50min，自然冷却至室温后，浇水养护150min，自然风干后即得本填料。
实施例3
1)将P1型粉煤灰分子筛(实施例1制备)、杭锦土和水玻璃用粉碎机粉碎至粒径为180目，将秸秆碳粉碎并用炭化炉碳化。
2)将P1型粉煤灰分子筛与杭锦土、秸秆碳和水玻璃按比例混合后加水搅拌，用造粒机制备成粒径为15mm的小球，用于填料制备的重量百分比为：65％的P1型粉煤灰分子筛、15％的秸秆碳、10％的水玻璃和10％的杭锦土。
3)将步骤2制备的小球在150℃下加热20min，保温40min，自然冷却至室温后，浇水养护180min，自然风干后即得本填料。
采用本填料处理低碳氮比的生活污水，进水COD 370mg/L，TN77mg/L，SS 80mg/L，经过填料处理后，出水为COD 45mg/L，TN 13mg/L，TP 0.9mg/L，出水满足城市污水处理厂中一级A标准。

Claims (5)

1.一种利用P1型粉煤灰分子筛制备填料的方法，以重量百分比计为：
60％-70％的P1型粉煤灰分子筛、8％-15％的秸秆碳、8％-15％的水玻璃和10％-20％的杭锦土；
将杭锦土、秸秆碳和水玻璃与P1型粉煤灰分子筛粗碎后，混合均匀造粒；
P1型粉煤灰分子筛是通过下述方法得到：
1)将粉煤灰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P1型粉煤灰分子筛。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，P1型粉煤灰分子筛、秸秆碳、水玻璃和杭锦土均过100目-200目的筛。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，造粒是将混合物放在100-150℃的马弗炉中煅烧，制成粒径为8-15mm的小球。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)的碱的水溶液是氢氧化钠水溶液，粉煤灰:水+NaOH质量比为1:2.5-5，其中NaOH质量浓度为7-20％。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)中加热搅拌为65-75℃。
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