CN112850726A - 一种地质聚合物分子筛、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气化炉渣基地质聚合物分子筛、制备方法及应用，所述制备方法以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，采用水热合成法进行气化炉渣基地质聚合物分子筛的制备。本发明还公开了制得的气化炉渣基地质聚合物分子筛用于吸附重金属离子Cu2+的应用。本发明解决了现有技术中由于地质聚合物分子筛孔结构单一而导致存在扩散限制的技术问题，提供一种具有微孔‑介孔结构的多孔级地质聚合物分子筛。为研究气化炉渣基地聚物分子筛固化重金属离子的能力，探索其对重金属离子的固化机理，并为其作为新型材料在催化领域的应用提供坚实的基础。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料领域，具体涉及一种气化炉渣基地质聚合物分子筛、制备方法及应用。
背景技术
煤气化技术作为煤炭清洁利用的重要手段之一，是煤炭高效利用的核心技术，然而该技术也是重要的废渣产生源头。煤气化渣的减量化、资源化利用技术是实现煤气化、企业降低煤气化渣处理成本、经济效益及环保效益兼得的关键所在。
煤气化渣主要由氧化钙、氧化铁及二氧化硅等硅酸盐玻璃相组成，在激发剂NaOH、KOH或Na2SiO3的作用下，煤气化渣中的硅酸盐玻璃体解聚，形成硅酸盐或铝酸盐的寡聚体、二聚体或单体；碱性环境下，这些解聚的小分子重新缩聚，生成由[SiO4]4-四面体和[AlO4]5-四面体通过桥氧键连接的-Si-O-Al-的网络结构，最终得到“近程有序，远程无序”的地质聚合物，而且通过浸出试验证实，气化炉渣基地聚物是一种固化重金属离子的理想材料。
目前分子筛的合成方法主要有水热合成法、非水溶剂热法、纯固体配料合成法、双功能体系合成法、微波合成法。其中水热合成法是目前使用最广泛，使用时间最长，工艺技术最完善的方法。但是，通过水热反应转化地聚物制备的分子筛，其孔结构主要由微孔组成，存在扩散限制问题，大大限制了这种分子筛的工业应用范围。因此，急需一种能够同时具有大孔、介孔及微孔的气化炉渣基地聚物分子筛，为研究气化炉渣基地聚物分子筛固化重金属离子的能力，探索其对重金属离子的固化机理，并为其作为新型材料在催化领域的应用提供坚实的基础。
发明内容
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种气化炉渣基地质聚合物分子筛、制备方法及应用，以解决现有技术中由于地质聚合物分子筛孔结构单一而导致存在扩散限制的技术问题，提供一种具有微孔-介孔结构的多孔级地质聚合物分子筛。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种气化炉渣基地质聚合物分子筛的制备方法，该方法以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，采用水热合成法晶化8～14小时进行气化炉渣基地质聚合物分子筛的制备。
本发明还具有以下技术特征：
具体的，所述原料按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为 15％～20％、硅溶胶的含量为30％～35％、碱性激发剂的含量为 45％～50％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为 100％。
更进一步的，所述原料按质量百分比计，所述原料按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为17.24％、硅溶胶的含量为34.48％、碱性激发剂的含量为48.28％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％。
更进一步的，所述的碱性激发剂为NaOH、KOH、Na2CO3、 NaHCO3中的一种或几种混合物。
更进一步的，所述煤气化炉渣的具体成分为：所述煤气化炉渣的具体成分为：Al2O3的质量分数为15％～16％；SiO2的质量分数为 41％～43％；CaO的质量分数为22％～23％；Fe2O3的质量分数为 14％～15％；Na2O与K2O的质量分数之和为2％～4％；MgO的质量分数为1％～2％。
更进一步的，该方法具体按照以下步骤进行：
步骤1、将经过预处理的煤气化炉渣与NaOH溶液按照权利要求 2所述的质量分数混合均匀后，于120℃～150℃条件下反应20～30min，得到反应后物料；
步骤2、对步骤1得到的反应后物料进行固液分离，向分离得到的滤液中加入硅溶胶，混合均匀并搅拌至粘稠物出现；
步骤3、将步骤2得到的物料于120～150℃条件下持续晶化8～14 小时，之后经清洗、调节PH值至7～10、烘干得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
更进一步的，步骤1中所述的预处理包括研磨、过200目分样筛筛选、以蒸馏水洗涤、烘干冷却。
更进一步的，所述步骤1中加入的NaOH溶液的浓度为7％。
本发明还给出了上述制备方法制得的气化炉渣基地质聚合物分子筛，所述气化炉渣基地质聚合物分子筛以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，采用水热合成法制得。
本发明还给出了上述气化炉渣基地质聚合物分子筛用于吸附重金属离子Cu2+的应用。
本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：
(1)本发明的气化炉渣基地质聚合物分子筛同时具有大孔、介孔和微孔，可以同时具有介孔分子筛良好的扩散性和微孔分子筛的高稳定性，提高固化重金属离子的能力。
(2)本发明的气化炉渣基地质聚合物分子筛有大量孔隙形成，结构蓬松，孔隙分布较分散，形如海绵状。
(3)本发明采用固体废弃物为原料，将气化炉渣基地质聚合物分子筛与染料废水氧化降解相结合，可构筑一种高效、廉价、生态友好的新型光催化剂体系，为煤气化炉渣、重金属离子及印染废水三废综合循环利用开辟了一条新途径。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的分子筛的XRD图；
图2为本发明实施例1制备的分子筛的SEM图；
图3是本发明实施例2制备的分子筛的XRD图；
图4为本发明实施例2制备的分子筛的SEM图；
图5是本发明实施例3制备的分子筛的XRD图；
图6是本发明实施例3制备的分子筛的SEM图；
图7为本发明实施例4制备的分子筛的XRD图；
图8为本发明实施例4制备的分子筛的SEM图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
以煤气化炉渣为原料，采用水热合成技术制备的气化炉渣基地质聚合物分子筛符合固体废弃物资源化利用的政策，而且制备得到的气化炉渣基地质聚合物分子筛同时具有大孔、介孔和微孔。
本发明公开了一种气化炉渣基地质聚合物分子筛的制备方法，该方法以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，采用水热合成法进行气化炉渣基地质聚合物分子筛的制备。
具体的，所述原料按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为 15％～20％、硅溶胶的含量为30％～35％、碱性激发剂的含量为45％～50％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为 100％。
优选的，所述原料按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为17.24％、硅溶胶的含量为34.48％、碱性激发剂的含量为48.28％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％。
更进一步的，本发明使用的碱性激发剂为NaOH、KOH、Na2CO3、 NaHCO3中的一种或几种混合物。
更进一步的，所述煤气化炉渣的具体成分为：所述煤气化炉渣的具体成分为：Al2O3的质量分数为15％～16％；SiO2的质量分数为 41％～43％；CaO的质量分数为22％～23％；Fe2O3的质量分数为 14％～15％；Na2O与K2O的质量分数之和为2％～4％；MgO的质量分数为1％～2％。
更进一步的，该方法具体按照以下步骤进行：
步骤1、步骤1、将经过预处理的煤气化炉渣与NaOH溶液按照权利要求2所述的质量分数混合均匀后，于120℃～150℃条件下反应 20～30min，得到反应后物料；
步骤2、对步骤1得到的物料进行固液分离，向分离得到的滤液中加入硅溶胶，混合均匀并搅拌至粘稠物出现。其实这步属于溶胶凝胶法。
步骤3、将步骤2得到的物料于150℃条件下持续晶化8～14小时，之后经清洗、调节PH值至7～10、烘干得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
现有的煤气化渣主要由碳酸钙和二氧化硅等硅酸盐玻璃相组成，且玻璃体具有较高的活性，在激发剂NaOH的作用下，煤气化渣中的硅酸盐玻璃体解聚，形成硅酸盐的寡聚体、二聚体或单体；在碱性环境下，这些解聚的小分子重新缩聚，且以硅溶胶来调整硅铝比，生成由[SiO4]4-四面体和[AlO4]5-四面体通过桥氧键连接的-Si-O-Al-的网络结构。最终得到“近程有序，远程无序”的地质聚合物。
更进一步的，步骤1中所述的预处理包括研磨、过200目分样筛筛选、以蒸馏水洗涤、烘干冷却。
更进一步的，所述步骤1中加入的NaOH溶液的浓度为7％。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
以下是对本法明所涉及的技术术语的解释：
根据国际纯粹与应用化学联合会的定义，孔径小于2nm的称为微孔；孔径大于50nm的称为大孔；孔径在2～50nm的称为介孔。
水热合成法：是指温度为90～1000℃、压力为1MPa～1GPa条件下利用水溶液中物质化学反应所进行合成的方法。在亚临界和超临界水热条件下，由于反应处于分子水平，反应活性提高，因而水热反应可以替代某些高温固相反应。又由于水热反应的均相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同，因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。
本发明中所使用的仪器和原料：
发明用主要仪器设备
所用的原料：
煤气化炉渣：来自陕煤集团蒲城清洁能源公司；
氢氧化：分析纯，含量≥96.0％，天津市东丽区新中村；
硅溶胶：含30％的SiO2；去离子水，西安建筑科技大学华清学院化学实验室自制。
实施例1
本实施例中，以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为17.24％、硅溶胶的含量为34.48％、碱性激发剂的含量为48.28％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％。煤气化炉渣经过机械研磨、过200目分样筛筛选、蒸馏水洗涤除去水溶性杂质，烘干冷却后备用；将经过预处理的煤气化炉渣与NaOH溶液按照本发明所述的质量分数在常温下搅拌混合均匀、于120℃～150℃条件下在反应20～30min，得到反应后物料；对步骤1得到的物料进行固液分离，向分离得到的滤液中加入硅溶胶，混合均匀并搅拌至粘稠物出现；将得到的物料倒入反应釜中晶化8h，晶化反应的温度为150℃，晶化后用去离子水清洗至PH＝7，最后在130℃下烘2h获得分子筛。
实验结果分析：
如图2所示，本实施例中制备的气化炉渣基地聚物分子筛为不规则颗粒状结构，表面附着有球状颗粒，并含有一定量大小不一的孔隙。
如图1所示，经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是：晶化时间为10h，其他试验参数和制备步骤均与实施例1相同，最终得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
如图4所示，实施例2制备的气化炉渣基地聚物分子筛为不规则颗粒状，表面分布有较为密集且大小不一的孔隙。与实施例1相比，分子筛的孔隙分布更加致密。
实验结果分析：
如图3所示，经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
实施例3
本实施例与实施例1不同的是：晶化时间为12h，其他试验参数和制备步骤均与实施例1相同，最终得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
如图6所示，实施例3制备的气化炉渣基地聚物分子筛表面较为平整，表面颗粒部分为不规则四面体状，部分为鳞片状；继续放大倍数还可以观察到海绵孔状。与实施例1相比，分子筛的孔隙分布更加致密。
实验结果分析：
如图5所示，经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
实施例4
本实施例与实施例1不同的是：晶化时间为14h，其他试验参数和制备步骤均与实施例1相同，最终得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
如图8所示，本实施例制备的气化炉渣基地聚物分子筛不规则椭圆形，表面有大小不一的孔隙，放大倍数后表面蓬松棉絮状结构。
实验结果分析：
如图7所示，经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
实施例5
本实施例中，以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为15％、硅溶胶的含量为35％、碱性激发剂的含量为50％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％，其他试验参数和制备步骤均与实施例1相同，最终得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
实验结果分析：
本实施例制备的气化炉渣基地聚物分子筛不规则椭圆形，表面有大小不一的孔隙，放大倍数后表面蓬松棉絮状结构。
经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
实施例6
本实施例中，以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为20％、硅溶胶的含量为33％、碱性激发剂的含量为47％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％，其他试验参数和制备步骤均与实施例1相同，最终得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
实验结果分析：
本实施例制备的气化炉渣基地聚物分子筛不规则椭圆形，表面有大小不一的孔隙，放大倍数后表面蓬松棉絮状结构。
经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
实施例7
将实施例2制备的分子筛与市售的13X分子筛分别配成浓度为 2g/L的吸附剂，分别加入到Cu2+浓度为100mg/L的重金属离子溶液中，以磁力搅拌机搅拌，吸附时间分别是0h，1h，2h以及3h。
得到的吸附结果如表1所示，实验结果分析：
由表1可知，经不同的吸附时间，实施例2制得的分子筛对重金属Cu2+的吸附率均比市售的13X分子筛要高，实施例2制得的分子筛对重金属Cu2+的吸附率都在97.8％以上，最高可达98.8％，说明实施例2制得的分子筛对Cu2+具有很好的吸附效果。
表1Cu2+吸附结果对比
对比例1
本对比与实施例1不同的是：煤气化炉渣的含量为25.16％、硅溶胶的含量为22.72％、碱性激发剂的含量为52.12％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％，其他试验参数和制备步骤均与实施例1相同，最终得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
本对比例制备的气化炉渣基地聚物分子筛为不规则形状，表面多为大孔孔隙，放大倍数后表面由不规则颗粒组成，不再出现蓬松棉絮状结构。
实验结果分析：
经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
对比例2
本对比与实施例1不同的是：煤气化炉渣的含量为12.05％、硅溶胶的含量为36.24％、碱性激发剂的含量为51.71％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％，其他试验参数和制备步骤均与实施例1相同，最终得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
本对比例制备的气化炉渣基地聚物分子筛为不规则形状，表面多为大孔孔隙，放大倍数后表面由不规则颗粒组成，同样不再出现蓬松棉絮状结构。
实验结果分析：
经检测，本实施例制备得到的气化炉渣基地聚物分子筛所含的成分包括硅酸铝钙CaO·Al2O3·3SiO2、铝酸钙CaO·Al2O3。
Claims (10)
1.一种气化炉渣基地质聚合物分子筛的制备方法，其特征在于，所述的制备方法以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，采用水热合成法进行气化炉渣基地质聚合物分子筛的制备。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为15％～20％、硅溶胶的含量为30％～35％、碱性激发剂的含量为45％～50％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料按质量百分比计，煤气化炉渣的含量为17.24％、硅溶胶的含量为34.48％、碱性激发剂的含量为48.28％，所述煤气化炉渣、硅溶胶与碱性激发剂的含量之和为100％。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的碱性激发剂为NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3中的一种或几种混合物。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煤气化炉渣的具体成分为：Al2O3的质量分数为15％～16％；SiO2的质量分数为41％～43％；CaO的质量分数为22％～23％；Fe2O3的质量分数为14％～15％；Na2O与K2O的质量分数之和为2％～4％；MgO的质量分数为1％～2％。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，该方法具体按照以下步骤进行：
步骤1、将经过预处理的煤气化炉渣与NaOH溶液按照权利要求2所述的质量分数混合均匀后，于120℃～150℃条件下反应20～30min，得到反应后物料；
步骤2、对步骤1得到的反应后物料进行固液分离，向分离得到的滤液中加入硅溶胶混合均匀并搅拌至粘稠物出现；
步骤3、将步骤2得到的物料在120～150℃条件下持续晶化8～14小时，之后经清洗、调节PH值至7～10、烘干得到气化炉渣基地质聚合物分子筛。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的预处理包括研磨、过200目分样筛筛选、以蒸馏水洗涤、烘干冷却。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中加入的NaOH溶液的浓度为7％。
9.一种根据权利要求1～8的任意一项所述的制备方法制得的气化炉渣基地质聚合物分子筛，所述气化炉渣基地质聚合物分子筛以煤气化炉渣、硅溶胶、碱性激发剂为原料，采用水热合成法晶化8～14小时制得。
10.一种根据权利要求1～8的任意一项所述的制备方法制得的气化炉渣基地质聚合物分子筛用于吸附重金属离子Cu2+的应用。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114890726A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-12 | 湘潭大学 | 一种高强度的原状盾构渣土免烧制品及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61178416A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-11 | Kikukiyuushiyuu Kogai Gijutsu Center:Kk | Ｐ型ゼオライトの製造方法 |
| CN105152184A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-16 | 中国地质大学（武汉） | 一种由粉煤灰地质聚合物制备八面沸石分子筛的方法 |
| CN105253897A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-20 | 中国地质大学（武汉） | 一种由粉煤灰基地质聚合物制备NaA分子筛块体的方法 |
| CN108190904A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-22 | 华电电力科学研究院 | 一种以高钙粉煤灰直接碱熔-水热法制备分子筛类吸附材料的方法与性能测试方法 |
| CN108786722A (zh) * | 2017-05-02 | 2018-11-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 复合吸附材料及其制备方法 |
| CN109133084A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-04 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种催化气化煤灰制备分子筛的方法 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61178416A (ja) * | 1985-01-30 | 1986-08-11 | Kikukiyuushiyuu Kogai Gijutsu Center:Kk | Ｐ型ゼオライトの製造方法 |
| CN105152184A (zh) * | 2015-09-30 | 2015-12-16 | 中国地质大学（武汉） | 一种由粉煤灰地质聚合物制备八面沸石分子筛的方法 |
| CN105253897A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-20 | 中国地质大学（武汉） | 一种由粉煤灰基地质聚合物制备NaA分子筛块体的方法 |
| CN108786722A (zh) * | 2017-05-02 | 2018-11-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 复合吸附材料及其制备方法 |
| CN108190904A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-22 | 华电电力科学研究院 | 一种以高钙粉煤灰直接碱熔-水热法制备分子筛类吸附材料的方法与性能测试方法 |
| CN109133084A (zh) * | 2018-09-12 | 2019-01-04 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种催化气化煤灰制备分子筛的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 仇秀梅等: "粉煤灰基地质聚合物水热原位转化NaP型沸石分子筛的研究" * |
| 王辉等: "粉煤灰基ZSM-5分子筛研究进展" * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114890726A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-12 | 湘潭大学 | 一种高强度的原状盾构渣土免烧制品及其制备方法 |
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