CN109569545B - 一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法 - Google Patents

一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109569545B
CN109569545B CN201811374818.4A CN201811374818A CN109569545B CN 109569545 B CN109569545 B CN 109569545B CN 201811374818 A CN201811374818 A CN 201811374818A CN 109569545 B CN109569545 B CN 109569545B
Authority
CN
China
Prior art keywords
filter cake
fly ash
porous material
acid
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811374818.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109569545A (zh
Inventor
马志斌
郭彦霞
高建明
程芳琴
张森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi University
Original Assignee
Shanxi University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi University filed Critical Shanxi University
Priority to CN201811374818.4A priority Critical patent/CN109569545B/zh
Publication of CN109569545A publication Critical patent/CN109569545A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109569545B publication Critical patent/CN109569545B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/16—Alumino-silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法，属于粉煤灰利用的环境保护领域，可解决现有技术能耗物耗高、工艺复杂繁琐的问题，包括如下步骤：将粉煤灰利用酸处理，固液分离得到酸浸液和酸浸滤饼；将酸浸滤饼利用氢氧化钠溶液处理，固液分离得到碱浸液和碱浸滤饼；将碱浸滤饼与酸浸液混合，在水浴加热条件下处理，固液分离得到滤饼，干燥研磨后制得多孔材料。采用本发明涉及的方法制备铝硅多孔材料工艺简单，条件温和，无外加剂，生产成本低。本发明的铝硅多孔材料具有丰富的孔结构和较高的比表面积，可直接作为催化剂载体，也可应用于污水处理、保温材料合成等领域，对粉煤灰的高附加值利用具有重要意义。

Description

一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法
技术领域
本发明属于粉煤灰利用的环境保护领域，具体涉及一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法。
背景技术
粉煤灰是燃煤电厂产生的主要固体废弃物，它是经布袋除尘装置捕集获得的细灰。我国燃煤电厂每年排放的粉煤灰总量逐年增加，到2015年时已达到了6.20亿吨，粉煤灰大量堆积对生态环境和人体健康造成严重威胁。粉煤灰中含有40%～60%的SiO2，30%～50%的Al2O3，是一种廉价的硅源和铝源，因此，利用粉煤灰作为原料制备多孔材料，可以实现粉煤灰的高附加值利用，具有较好的经济和环境效益。
利用粉煤灰制备的多孔材料有气凝胶、粉煤灰基SBA-15、沸石、多孔微晶玻璃、β-Sialon多孔材料等。如专利CN103861556A“一种利用粉煤灰制备介孔材料的方法”采用粉煤灰和碱混合后熔融、冷却，然后加入蒸馏水溶解取上清液，将表面活性剂P123溶解其中并调节pH为酸性，最后经过过滤、洗涤、干燥、焙烧，冷却后得到粉末状介孔材料SBA-15。而这种方法工艺复杂繁琐，且物耗高，限制了其应用。又如专利CN105439169A“一种利用粉煤灰和活性炭合成钠型沸石的方法”和专利CN1631513A“粉煤灰合成沸石的制备方法和应用”中采用在粉煤灰中加入金属碱溶液，通过进行水热合成反应合成粉煤灰沸石，这类方法制备条件苛刻，生产效率低下。专利CN101328021A“多孔微晶玻璃及其制造方法”中，将粉煤灰等物料混匀后于坩埚炉中熔化，将熔制好的玻璃液进行水淬，干燥后研磨并加入造孔剂和聚乙烯醇溶液造粒成型并烧结。该方法中所用辅助试剂较多，操作过程较为复杂，存在能耗高的缺陷。李辰晨等人在《燃煤固体废物制备介孔硅基材料》一文中提到以粉煤灰为原料，利用酸溶蚀法合成介孔硅基材料，其先利用碳酸钙对粉煤灰进行活化，然后利用盐酸对活化后的物料进行酸溶蚀，抽滤后得到硅基材料，该方法必须先利用助剂将粉煤灰在高温下进行活化，能耗较高。
发明内容
本发明针对现有技术能耗物耗高、工艺复杂繁琐的问题，提供一种利用粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法，本发明直接以粉煤灰为原料，分别对粉煤灰交替进行酸溶蚀和碱激发，最终获得具有丰富孔结构和高比表面积的铝硅多孔材料。该材料可用作催化剂载体、废水吸附材料等方面。该方法能耗物耗低、工艺简单易操作。本发明是一种节约资源、降低生产成本的可规模化生产多孔材料的方法，以燃煤电厂废弃物粉煤灰为原料简单条件下制备多孔材料，可用于分子分离、吸附、催化等高端材料领域。
本发明采用如下技术方案：
一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法，包括如下步骤：
第一步，将粉煤灰与酸溶液按比例混合搅拌均匀，置于水浴锅中加热反应，反应结束后，固液分离得到酸浸液和酸浸滤饼；
第二步，将酸浸滤饼和氢氧化钠溶液按比例混合搅拌均匀，置于水浴锅中加热反应，反应结束后，固液分离得到碱浸液和碱浸滤饼；
第三步，将碱浸滤饼和酸浸液按比例混合进行酸浸，置于水浴锅中加热反应，反应结束后，固液分离得到滤液和滤饼，滤饼烘干后研磨得到铝硅多孔材料。
第一步中所述酸溶液包括盐酸、硫酸和硝酸中的任意一种，酸溶液的浓度为10%~30%，酸溶液与粉煤灰按体积质量比3ml:1g~6ml:1g的比例混合，反应温度为70~100℃，反应时间为1~3h。
第二步中所述氢氧化钠溶液的浓度为10%~30%，氢氧化钠溶液和酸浸滤饼按体积质量比3ml:1g~6ml:1g的比例混合，反应温度为70~100℃，反应时间为1~3h。
第三步中所述酸浸液和碱浸滤饼按体积质量比3ml:1g~6ml:1g的比例混合，反应温度为70~100℃，反应时间为1~3h。
本发明制备的铝硅多孔材料的孔容为0.3~0.6cm3/g，比表面积为200~400m2/g，孔径为5~8nm。
本发明提供了以粉煤灰为原料制备铝硅多孔材料的方法。该制备方法成本低廉，操作简单，无机酸可进行循环浸出。
本发明的有益效果如下：
1. 本发明直接以粉煤灰为原料，通过温和条件下酸溶蚀和碱激发，可以调节粉煤灰中化学结构、有效打开孔道，无需高温活化，根据对材料孔容和孔径分布的要求，通过对酸浓度、酸浸温度和酸浸时间的控制，从而达到粉煤灰多孔材料孔容和孔径可控的目的。
2. 本发明在制备过程中，第一次酸浸液可以作为酸试剂加入到碱浸渣的酸浸工艺中，进行充分利用，节省了酸用量，降低物耗。另外，制备过程只需在水浴条件下进行，不用高压反应釜等苛刻条件，降低了能耗。
3. 本发明的方法操作简单、环保高效，容易实现工业化生产。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的铝硅多孔材料的N2吸附-脱附等温线；
图2为本发明实施例1制备的铝硅多孔材料的孔径分布曲线；
图3为本发明的制备方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例中所用的粉煤灰的化学组成（wt./%）如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例1
以粉煤灰为原料，按液固比为3:1加入质量分数为15%的HNO3溶液，于100℃水浴锅中加热，反应3h，对所得浆液进行固液分离。在酸浸滤饼中按液固比为3ml:1g的比例加入质量分数为10%的NaOH溶液，置于100℃水浴锅中加热，反应3h，对所得浆液再次进行固液分离。按液固比为3ml:1g的比例在碱浸滤饼中加入第一次的酸浸液，置于100℃水浴锅中加热，反应3h，最后进行固液分离，滤饼烘干制得多孔材料。测得多孔材料的孔容为0.46cm3/g，比表面积为215.21m2/g，孔径为6.3nm。如图1所示，利用粉煤灰制备的铝硅多孔材料的N2吸附-脱附等温线，该吸脱附等温线属于IUPAC物理吸附等温线类型中的Ⅳ型等温线，证明所制备的铝硅多孔材料为介孔类吸附剂材料。如图2所示，制备的铝硅多孔材料的孔径分布曲线，孔径大多数分布在2~20nm之间，均属于介孔。
实施例2
以粉煤灰为原料，按液固比为6ml:1g的比例加入质量分数为30%的HCl溶液，于70℃水浴锅中加热，反应1h，对所得浆液进行固液分离。在酸浸滤饼中按液固比为6ml:1g的比例加入质量分数为30%的NaOH溶液，置于70℃水浴锅中加热，反应1h，对所得浆液再次进行固液分离。按液固比为6ml:1g的比例在碱浸滤饼中加入第一次酸浸液，置于70℃水浴锅中加热，反应1h，最后进行固液分离，滤饼烘干制得多孔材料。测得多孔材料的孔容为0.31cm3/g，比表面积为290.32m2/g，孔径为5.9nm。
实施例3
以粉煤灰为原料，按液固比为5ml:1g的比例加入质量分数为25%的HCl溶液，于90℃水浴锅中加热，反应1h，对所得浆液进行固液分离。在酸浸滤饼中按液固比为5ml:1g的比例加入质量分数为25%的NaOH溶液，置于90℃水浴锅中加热，反应1h，对所得浆液再次进行固液分离。按液固比为5ml:1g的比例在碱浸滤饼中加入第一次酸浸液，置于90℃水浴锅中加热，反应1h，最后进行固液分离，滤饼烘干制得多孔材料。测得多孔材料的孔容为0.41cm3/g，比表面积为324.56m2/g，孔径为5.2nm。
实施例4
以粉煤灰为原料，按液固比为4ml:1g的比例加入质量分数为15%的H2SO4溶液，于90℃水浴锅中加热，反应2h，对所得浆液进行固液分离。在酸浸滤饼中按液固比为4ml:1g的比例加入质量分数为15%的NaOH溶液，置于90℃水浴锅中加热，反应2h，对所得浆液再次进行固液分离。按液固比为4ml:1g的比例在碱浸滤饼中加入第一次酸浸液，置于90℃水浴锅中加热，反应2h，最后进行固液分离，滤饼烘干制得多孔材料。测得多孔材料的孔容为0.35cm3/g，比表面积为274.56m2/g，孔径为5.7nm。
使用所制铝硅多孔材料对水溶液中Pb2+、Cu2+、Cd2+重金属离子进行吸附。水溶液中重金属浓度为20mg/L，pH=5，吸附时间为1h，按液固比100ml:1g的比例投放铝硅多孔材料吸附剂，对重金属的吸附率如下表所示。
Figure 373409DEST_PATH_IMAGE002
所制多孔材料可吸附水中重金属离子，尤其是对Pb2+、Cu2+的去除具有明显效果，可广泛应用于工业污水、生活污水去除重金属离子的处理中。

Claims (1)

1.一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，将粉煤灰与酸溶液按比例混合搅拌均匀，置于水浴锅中加热反应，反应结束后，固液分离得到酸浸液和酸浸滤饼；
第二步，将酸浸滤饼和氢氧化钠溶液按比例混合搅拌均匀，置于水浴锅中加热反应，反应结束后，固液分离得到碱浸液和碱浸滤饼；
第三步，将碱浸滤饼和酸浸液按比例混合进行酸浸，置于水浴锅中加热反应，反应结束后，固液分离得到滤液和滤饼，滤饼烘干后研磨得到铝硅多孔材料；
第一步中所述酸溶液为15%的硝酸溶液，酸溶液与粉煤灰按体积质量比3mL:1g的比例混合，反应温度为100℃，反应时间为1h；
第二步中所述氢氧化钠溶液的浓度为10%，氢氧化钠溶液和酸浸滤饼按体积质量比3mL:1g的比例混合，反应温度为100℃，反应时间为3h；
第三步中所述酸浸液和碱浸滤饼按体积质量比3mL:1g的比例混合，反应温度为 100℃，反应时间为3h；
所述铝硅多孔材料的孔容为0.3~0.6 cm3/g，比表面积为200~400 m2/g，孔径为5~8 nm。
CN201811374818.4A 2018-11-19 2018-11-19 一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法 Active CN109569545B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811374818.4A CN109569545B (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811374818.4A CN109569545B (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109569545A CN109569545A (zh) 2019-04-05
CN109569545B true CN109569545B (zh) 2021-12-31

Family

ID=65923193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811374818.4A Active CN109569545B (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109569545B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112661162B (zh) * 2020-12-16 2023-04-28 青岛惠城环保科技集团股份有限公司 一种石油焦制氢灰渣的处理办法及介孔硅材料
CN113713755A (zh) * 2021-09-28 2021-11-30 榆林学院 一种混合金属氧化物介孔材料及其用于处理兰炭废水的方法
CN114160092B (zh) * 2021-10-27 2023-10-24 盐城工学院 一种碱性废水改性粉煤灰吸附剂及其制备方法
CN115231597B (zh) * 2022-07-08 2023-07-25 太原理工大学 一种粉煤灰基介孔硅铝复合氧化物材料及其制备方法
CN116375408B (zh) * 2023-04-17 2024-05-03 中国地质大学（武汉） 一种多孔无定形铝硅酸盐聚合物的制备方法及应用
CN117339552A (zh) * 2023-11-21 2024-01-05 陕西科技大学 一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107021765A (zh) * 2017-05-25 2017-08-08 中国科学院过程工程研究所 一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101456612A (zh) * 2008-07-23 2009-06-17 刘转年 粉煤灰制备环境污染治理材料的清洁生产新工艺
CN103046111B (zh) * 2013-01-04 2015-07-01 东华理工大学 一种用粉煤灰制备纳米方沸石的方法
CN103382044A (zh) * 2013-06-19 2013-11-06 宫惠峰 一种采用粉煤灰与酸洗废液制备复合絮凝剂的方法
CN103787366B (zh) * 2014-01-26 2016-06-29 淮南师范学院 一种低成本zsm-5型沸石分子筛的制备方法及应用
CN104030311A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 周青 一种微米级方沸石的制备方法
CN104815621A (zh) * 2015-04-10 2015-08-05 合肥环照高分子材料厂 一种粉煤灰基重金属吸附剂及其制备方法
CN105271332B (zh) * 2015-10-22 2016-12-07 中海油天津化工研究设计院有限公司 一种以废弃硅铝分子筛为原料制备硅铝复合氧化物的方法
KR101855578B1 (ko) * 2016-06-22 2018-05-04 그렉 조 플라이애시를 이용한 경량발포 흡음판넬 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 경량발포 흡음판넬
CN108217882A (zh) * 2018-02-07 2018-06-29 湖南云平环保科技有限公司 粉煤灰制备净水剂的方法
CN108745272A (zh) * 2018-06-15 2018-11-06 福建工程学院 一种粉煤灰直接制备介微孔吸附材料的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107021765A (zh) * 2017-05-25 2017-08-08 中国科学院过程工程研究所 一种利用高铝粉煤灰制备莫来石联产聚合氯化铝的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109569545A (zh) 2019-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109569545B (zh) 一种粉煤灰制备铝硅多孔材料的方法
CN109205638B (zh) 一种利用电解锰渣制备方沸石的方法
CN104383873A (zh) 利用低品位凹凸棒石黏土制备复合吸附剂的方法
CN101876087B (zh) 用于吸附垃圾焚烧烟气中重金属离子的硫酸钙晶须制备方法
CN104402019A (zh) 一种粉煤灰沸石分子筛的固相制备方法
CN103769045B (zh) 一种粉煤灰基高性能吸附材料的制备方法
CN106745027B (zh) 一种粉煤灰合成方沸石的方法
CN109354029B (zh) 一种由粉煤灰制备介孔氧化硅的方法
CN101406825A (zh) 一种利用高岭土合成4a分子筛干燥剂的方法
CN108622904A (zh) 利用煤气化细渣制备介孔微珠的方法及制得的介孔微珠
CN108059171B (zh) 一种粉煤灰合成hzsm-5型沸石的方法
CN111333081A (zh) 一种高铝煤粉炉粉煤灰制备低硅铝比zsm-5分子筛的方法
CN106219568A (zh) 一种利用煤矸石制备高纯度分子筛zsm‑5的方法
CN109502679B (zh) 一种粉煤灰多元素协同利用制备絮凝剂和多孔材料的方法
CN108658092B (zh) 粉煤灰酸法提铝残渣制备p型分子筛和高硅丝光沸石的方法以及粉煤灰的利用方法
CN114212799B (zh) 一种用于分子筛制备的粉煤灰预处理方法
CN102101686B (zh) 一种粉煤灰生产超高纯度氧化铝及其综合利用的工艺方法
CN101734672A (zh) 一种硅藻土微粉的提纯方法
CN109665534B (zh) 一种利用粉煤灰酸浸渣制备介孔氧化硅的方法
CN117339551A (zh) 一种对碲具有还原和吸附作用的复合材料合成方法
CN107930576B (zh) 一种粉煤灰微珠多孔材料的制备方法及制得的多孔材料
CN107352554B (zh) 一种磁性x型分子筛的制备方法及应用
CN103736440B (zh) 一种以煤基固废为原料制备活性硅吸附材料的方法
CN113234234B (zh) 利用高铝粉煤灰制备铝基金属-有机框架材料的方法
CN112174279B (zh) 一种聚合硅铝酸盐无机絮凝剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant