利用煤矸石制备4A沸石的动力学模型
煤矸石合成4A沸石的方法报告
煤矸石合成4A沸石的方法报告本研究旨在探讨煤矸石合成4A沸石的方法。
本文将介绍实验步骤、结果和结论。
实验步骤：1.制备煤矸石从矽质岩石中采取煤矸石样品，进行研磨、筛分等处理，使其达到合成4A沸石的要求。
2.制备合成液将NaOH和NaAlO2分别加入蒸馏水中，搅拌均匀，并在恒温器中加热至80℃左右，制备出合成液。
3.将煤矸石与合成液混合将制备好的煤矸石加入合成液中，搅拌均匀。
将混合好的液体放入恒温器中，在100~150℃下反应24小时左右。
4.过滤和干燥将反应完成的混合物通过过滤器过滤，获取干净的沉淀。
将沉淀放入炉中干燥，并在500℃左右焙烧24小时。
结果：经过反应和干燥处理，我们成功地合成了4A沸石。
通过XRD和SEM测试，可以看到合成出的4A沸石晶体形态和结晶度都较好。
结论：本研究通过煤矸石和合成液的反应制备出了4A沸石。
该方法具有简单、成本低、可持续发展等优点。
该技术能够为煤矸石等废弃物的有效利用提供一种新途径。
在本次煤矸石合成4A沸石的实验过程中，我们进行了多组数据采集和分析，下面列举部分数据及其分析结果：1.反应温度对沸石合成的影响我们选取了100℃、120℃、140℃、150℃四组温度进行了实验。
结果表明，温度越高，沸石合成的速度越快。
在100℃情况下，反应需要近36小时才能得到较好的合成效果，而在150℃下，反应时间缩短至20小时左右。
同时，温度对沸石产率也有影响。
煤矸石在150℃下反应可以得到较高的沸石产率，约为72%，而在100℃下，沸石产率不到30%。
2.反应时间对沸石合成的影响我们选取了24小时、36小时、48小时三组反应时间进行了实验。
结果表明，反应时间越长，沸石晶体越充分，产率也越高。
在24小时情况下，所得沸石产品的产率最低，约为20%左右，而在48小时下，沸石产率可以达到80%以上。
3.煤矸石与合成液的比例对沸石合成的影响我们选取了3：1、2：1、1：1、1：2、1：3五组比例进行了实验。
用煤系高岭岩制备纳米4A沸石
加任 何铝 ， 而可 以大 大降低 合 成成本 ． 从 按 照纳 米 粉 体 的制 备 原 理 ， 采用 化 学 方 法制 备
合成 原料 ， 成 中无 需补 充铝 ． 合 氢氧 化钠 ： 分析 纯 ， 西安 化学 试剂 厂生 产．
延长 ， 而且结 晶过 程前 后溶 液碱 度不 一致 （ 早期 碱度
较 大而 后期 减小 ） 导 致沸 石 晶粒变 大和 结 晶过程 不 ，
均 匀 ， 利 于纳 米沸 石 的形 成． 见 ， 否 让 固体 原 不 可 能 料 均匀 一致 地形 成前 驱体 溶液 或凝 胶是 能否 合成 出 纳 米沸 石 的关键 ． 文 尝试 先将 合 成 原 料 （ 岭 岩 ） 本 高 与一定 比例 的碱 （ ＯＨ） 匀混 合 ， 在 一 定 温 度 Ｎａ 均 并 下 煅烧 后再 进 行 水 热 合 成 的 煅 烧一 热 合 成法 制 备 水
成 样品 进行表 征 ． 果表 明 ， 结 高岭 岩 先 经 ６ ０℃加碱 煅 烧 ， ５ 然后再 经 水 萃取 后 ， 形 成均 匀的硅 、 能 铝
酸钠溶 胶 ， 对后 续的 纳米 沸石 制备 十分 有利 ； ７ 在 ０℃的 结 晶 温度 下 ， ８ｈ水 热 合 成 ， 经 可制 备 出最
纳 米 ４ 沸 石． Ａ 由于原 料 经加 碱 煅 烧 后 能形 成 均 匀
在催 化 、 吸附 等领域 有 着更加 广泛 的应 用前 景． 目前
用于合 成纳米 沸 石 的原 料 主 要 为工 业 原 料 ， 分 为 可
有 机原 料 （ 正硅酸 乙 酯 、 酸 四乙酯 等硅 酸酯类 含 如 硅 硅物 质 和异丙 醇铝 等含 铝物质 ） 和无机 原料 （ 种类 较铝 物质 ） 金 两大 类 ， 以天 然含硅 、 铝 矿物（ 如高岭 土 和膨 润 土等 ） 为原 料合 成纳 米沸 石还 未 见报道 ． 然含 硅 、 矿物 原料 在普 通沸 石合 成 中 天 铝 早 已采用 ， 具有 节 约原 料 成 本 和 简 化 合 成工 艺 等 它 诸多 优点 。 其是用 高 岭岩 合成 ４ 沸 石 ， 尤 Ａ 由于两 者
4A沸石的合成及应用研究进展
第 6期
赵 永杰等 : 4A 沸石的合成及应用研究进展
-
专论与综述
始转向沸石类 , 而碱浓度过高 ( c ( OH ) \ 3 mol/L ), 沸石晶相变为方钠石 , 其中 OH 发挥重要作用。温度 主要通过影响成核表面做功来影响标准化活性组分表 面积, 最终影响成核速率和凝胶消耗速率 , 同时温度对 活性组分浓度产生影响 , 温度过高或长时间加热都会 破坏活性组分, 宏观上降低产品质量。不管微波加热 还是水热合成以及焙烧处理, 都会促进或抑制雏形产 品微观晶相转变 ( 图 3)。
热力学和动力学模型结合基本上可解释在一定硅 铝比例下 , 4A 沸石的 晶化 机理。目 前, 多数 学者 对 Tsapatsis 建立的有关沸石成核和晶化数学模型持一致 态度。该模型在液晶转变机理基础上 , 对带孔凝胶的 消耗速率、 沸石晶体的生长速率、 成核速率及活性组分 的过饱和变化速率进行 数学拟合。 Tsapatsis等
[ 1]
2
4A 沸石的合成
1
4A 沸石的结构特征
4A 沸石分子式为 N a12 [ A lO2 ( S i O2 ) ] 12 # 27H 2 O,
对于 4A 沸石的合成, 原料选择首先要满足结构 中硅铝比例要求 , 同时大量杂质也会使合成工艺复杂
收稿日期 : 2009- 05- 25 ; 修回日期 : 2009- 07- 15 作者简介 : 赵永杰 ( 1979- ), 男 ( 汉 ), 山西人 , 硕士 , E - m a i:l zhaoyj1229 @ 1261 co m。
第 39 卷第 6 期 2009 年 12月
Ch in a Surfactant Detergent& Cosmet ic s
煤矸石合成4A沸石的研究进展
煤 矸 石呈 灰 色 或黑 色 ， 状 结 构 ， 状 断 口， 块 壳
隐晶质结构 ， 虫状晶体 ， 蠕 主要 是 由 粘 土 类 矿 物 组成 ， 主要 物 相组 成 是 高 岭石 ， 时还 伴 有石 英 、 同 云母 、 利 石 、 铁矿 及 可 燃 性有 机 质 ． 高 岭石 伊 硫 其
ｇ ｎ ｕ ｎ ｔ ｅ ｆ ｔ ｅ ｉ ｏ ｐ ｃｅ ａ ｇ ｅ ｉ ｈ ｕ ｕｒ ｓｐｒ ｓ ｅ ｔｄ． Ｋｅ ｒ ｓｃ ａ ａ ｇ ｅ ｙ ｈｅ ｉ ； ｙ ｗｏ ｄ ：ｏ ｌｇ ｎ ｕ ；ｓ ｎｔ ｓｓ ４Ａ ｅ ｌｔ ｚ ｏｉｅ
引 言
性 高岭 石 获得 了 ４ Ａ沸 石 ， 此 ， 高岭 石 类粘 土 从 用
Ａ ｕ Ｓ ｍｍ ａ ｙ ｏ ｈ ｈ ｏ ｒ ｓ ｆＳ ｎ ｈ ｓｓ ４ Ｚｅ ｌ ｅ ｆ ｏ ａ ｎ ｕ ｒ ｎ ｔ ｅ ｔ ｅ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｙ ｔ ｅ ｉ Ａ ｏ ｉ ｒ ｍ Ｃｏ ｌＧａ ｇ ｅ ｔ ＫＯＮＧ Ｄｅ ｓ ｕ —ｈ ｎ
（ｉｐ ｎｈ ｉ ｏｍａ Ｃ ｌ ｇ ； ｉｐ ｎｈ ｉ ５ ０ １Ｃ ｉａ Ｌｕ ａ ｓｕ Ｎ ｒ ｌ ｏｌ ｅ Ｌｕ ａ ｓ ｕ ５ ３ ０ ，ｈｎ） ｅ
大 的应 用潜 力【】 ｌ。 ＿ ３ ４ Ａ沸 石 的传统合 成 原料 为氢 氧化钠 、 氧化 氢
钛 的化 合物 及 碱 金属 氧 化 物 等 杂质 ， 各地 的煤矸 石 因成矿 原 因不 同而有 较大 差异 。大部 分 煤矸石 具 有 质硬 、 机 质 含 量 高 、 质 矿 物 种 类 多 并 与 有 杂
第 ２ ２卷 第 ３期
２１ ０ ０年 ６月
六 盘水 师范高 等专 科 学校 学报
利用煤矸石制备4A沸石的动力学模型
第19卷 第1期2009年1月黑 龙 江 科 技 学 院 学 报Jour nal ofH e il o ng jiang Institute o f Sc i e nce&Tec hno l o gyV o.l 19N o .1Jan .2009文章编号:1671-0118(2009)01-0001-04利用煤矸石制备4A 沸石的动力学模型秦 华, 袁丽艳, 汪 洋(黑龙江科技学院资源与环境工程学院,哈尔滨150027)摘 要:为研究煤矸石合成4A 沸石的制备理论,以依兰矿区煤矸石为原料,在最佳反应条件下,对不同反应时间内产品的结晶度进行了实验分析,依据待定系数法,整合动力学方程,最终得到利用煤矸石制备4A 沸石的动力学模型,并将模型方程与实验晶化曲线拟合。
结果表明:4A 沸石结晶反应发生在凝胶后期;在晶化后期,凝胶溶解速率决定了晶体生长速率和有限晶化时间内产品结晶度的大小;动力学实验数据与模型曲线有较好的吻合。
关键词:煤矸石;4A 沸石;XRD ;动力学模型 中图分类号:TQ 424.25文献标识码:ADynam i c equati o ns o f 4A zeo lit e synthesized by gangueQI N H ua, YUAN L i y an, WANG Yang(Co llege of R esource and Env iron m en t Eng i neerr i ng ,H e ilong ji ang Institute o f Sc i ence andT echno logy ,H a rbin 150027,Ch i na)Abst ract :In order to study a theo r y o f synthesism ethod of 4A zeo lite synthesized by gangue ,exper-i m ental analysis of crysta llizati o n degree o f the products at the m ost su itable conditi o ns w as accqu ired by usi n g gangue i n Y ilan as ra w m ateria ls ,and the products w ere m ade i n different experi m enta l ti m e .By m eans o f undeter m i n ed coefficientm ethod ,t h e dyna m ic equati o ns w ere m er ged and the dyna m ic m odel o f synthesizi n g 4A zeo lite by gangue w ere acqu ired .The m odel of equati o ns and the crysta llization curve o f experi m en tw ere fitted .The resu lts sho w that the crysta llization for m ation of 4A zeo lite occurs in the ana -phase of ge.l The dissolv i n g rate of gel deter m i n es the gro w i n g rate of crysta l and the l e vel o f crystalliza -ti o n degree dur i n g a li m it per i o d in the anaphase o f crystallizati o n .The resu lts o f dyna m ic experi m en t are al m ost equal to the curve of modle .K ey w ords :gangue ;4A zeo lite ;XRD;dyna m ic equati o n收稿日期:2008-10-06基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目(11511342)作者简介:秦 华(1967-),女,辽宁省庄河人,教授,硕士,研究方向:捕收剂等温吸附和煤矸石综合利用,E-m ai:l q i nhu a0966@163.co m 。
煤矸石合成4A沸石及其对含氟废水的吸附研究
煤矸石合成4A 沸石及其对含氟废水的吸附研究4A 沸石是人类合成的一种人工沸石, 对环境不产生污染 , 离子互换性能和吸附性能较强。
工业废物煤矸石的弃置不用和聚积都会对环境产生很大危害 , 而煤矸石中拥有大批的 Si02 及 A1203,可作为合成沸石的原资料。
本课题利用煤矸石合成4A 沸石 , 采纳了分步溶出硅铝水热合成的方法 , 不需增添硅铝外源 , 方法简单简单控制 , 可操作性强 , 为煤矸石合成 4A 沸石的方法供给了一种新的门路。
跟着工业发展 , 工业含氟废水及部分生活饮用水严重超标 , 若办理不妥 , 严重危害环境和人体健康。
将合成的 4A 沸石用于办理含氟废水 , 探究其吸附性能和特点 , 不单为办理含氟废水供给了一种低价有效的吸附资料, 并且达到了以废治废的环境目的。
第一 , 本课题以煤矸石为原料 , 采纳分步溶出硅铝水热合成法, 探究了提取煤矸石中硅铝有效成分的影响要素以及晶化条件对合成产物的影响。
结果表示：煤矸石经过热活化预办理后 , 其组分中的高岭石、石英等惰性成分转变为偏高岭石等活性成分；将热活化矸石与粉末状的碳酸钠依据质量比为1：1.3 混淆平均在 830℃的高温下熔融 1h, 经过表征发现煤矸石的硅铝成分充足转变为有益用价值的硅酸钠和硅铝酸钠；将熔融产物与水按固液比 1：30 混淆 , 搅拌水溶 1h, 经过表征发现过滤后矿物中的硅酸钠几乎所有溶解在水中弃去 , 节余产物主要为硅铝酸钠；将脱硅矸石与 3mol/L 的 NaOH溶液混淆 , 在 60℃恒温下搅拌碱溶 1h, 硅铝酸钠几乎所有溶解 , 过滤获得硅铝溶液；将硅铝溶液经过陈化后进行晶化水热合成沸石 , 在较短的晶化时间下 , 合成产物为纯度较高的 4A 沸石 , 但是当晶化时间较长时则渐渐出现方钠石 , 本实验获得合成 4A沸石的最正确晶化时间为 4h, 合成方钠石的最正确晶化时间为 16h。
而后 , 利用煤矸石合成的 4A沸石作为吸附剂 , 探究其对模拟含氟废水的吸附性能和特点。
利用煤系高岭土制备4A沸石的研究
随着 社 会 环保 意 识 的加 强 ， 以及 人 们 对 洗 涤 剂
国家 的产 业 政 策 。本 文 即采 用 安徽 淮 北 的煤 系 高岭 土 （ ５ １２０目） 行 ４ 进 Ａ沸 石 的合 成 ， 原 理 、 艺 、 从 工 质 量 、 本 等方 面进 行 分 析 探 讨 ， 出 了 一 条 合 成 ４ 成 找 Ａ 沸 石 的较 佳 的 工 艺 路 线 ， 为洗 涤 助 剂 ４ Ａ沸 石 的合 成 寻求 又 一 原料 途 径 。
于环 境保 护 。
１ ４ Ａ沸石 的合成原 理
高岭 土 的理 论 组 成 为 ０ ・Ｓ ２ ２ ２ 属 于 ３２ Ｉ ・Ｈ Ｏ， Ｏ 层片状 结 构 因其 与 ４ 沸 石 （ 泡 组 成 为 Ｎ２ Ａ 晶 ａ０・
０ ・Ｓ ２４ ５ ２ ， ３２ Ｉ ・ ．Ｈ Ｏ 立方 晶体结构 ） 成相似 ， Ｏ 组 只 要 向高岭土 中加入 Ｎ２ ａ ０组分 ， 并使 之发 生 晶形 转
作者简 介 ： 凤春（９ ６ ， ， 李 １６ 一） 男 江苏 泰兴人 ， 工程 师 ， 本科 毕业 ， 现主要从事 精细化工 、 锦纶生 产工艺 、 超细粉体 等研 究工
作。
维普资讯
第 ３ 卷第 ３ ｏ 期
李凤春 等 ： 利用煤系 高岭土制备 ４ Ａ沸石的研究
沸石。并从理论上、 实践上作出了有益的探讨 ， 摸索出各工艺参数对产品性能的影响关系， 从而得出结论 ： 利用煤
系高龄土制备 ４ Ａ沸石 大有可为 。 关键 词 ： 系高岭土 ； 煤 水热合 成 ； 交换能力 ；Ａ沸石 钙 ４
中图分类号 ：Ｑ ３ ＇ ５６ ｒ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０２—１１ （０２ ０ １０ １６ ２０ ｝３—０４ ０ ００— ４
煤矸石两步除铁合成低铁杂质4A沸石
Ｒ ｅ ｎ Ｙ ｉ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ ， Ｚ ｈ ａ ｏ Ｙ ｏ ｎ ｇ ｈ ｏ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ
（ Ｎ ａ ｎ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃ ｅ ｉ ｒ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ｅ ｓ ｅ ｒｃ ａ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ
第４ ９卷 第 １期
２ ０ １ ７年 １月
无 机 盐 工 业
Ｉ ＮＯＲＧＡＮＩ Ｃ ＣＨＥＭＩ Ｃ ＡＬ Ｓ Ｉ ＮＤＵＳ Ｔ ＲＹ
Ｖｏ １ ． ４ ９ Ｎｏ ． １
Ｊ ａ ｎ ． ， ２ ０１ ７
煤矸石 两步除铁 合成低 铁杂质 ４ Ａ沸石术
任 英杰 ， 赵 永红 ， 张 广 良
Ｄ ａ ｉ ｌ ｙ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ， Ｔ ｉｙ ａ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ４ Ａ ｚ ｅ ｏ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｆ ｅ ｉ ｍｐ ｕ ｉｔ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｗｈ ｉ ｔ ｅ ｎ ｅ ｓ ｓ ， ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｌ — ｇ ａ ｎ ｇ ｕ ｅ ｗ ａ ｓ ａ ｃ ｉ ｄ — ｌ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｄ
Ｓ ｙ ｎｔ ｈｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ４ Ａ ｚ ｅ ｏ ｌ ｉ ｔ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ Ｆｅ ｉ ｍ ｐｕｒ ｉ ｔ ｙ ｆ ｒ ｏ ｍ ｇ ａ ｎｇ ｕｅ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｗｏ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ａ ｌ ｉ ｒ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｇｅ ｓ
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实验部分
１．重实验仪器及材料 煤石千石取自黑龙江依兰煤矿煤矸石，经化学分
粝法褥到煤醉石盼纯学痰分期表ｌ所永［引。媒矸石
活化试样的死（Ｓｉ０２）厩（Ａ１２０３）＝２。０８。
表ｌ实验震煤辞褥购袍学或分
谶ｌ Ｑ期瘟蚶棚嘲岬赫瞄檬。哪翻嘴懈ｆ妇ｎ鼬
％
理岬晶化合成时过滤洗涤一干燥一４Ａ沸石
ｌ。４
成分
爱鬣分数
｝
万方数据
第ｌ期
秦华，等：利用煤矸石制备４Ａ沸石的动力学模烈
３
荻——凝胶溶藤速率常数。
２．１动力学方程 ４Ａ沸石在煅烧煤矸石～Ｎ鑫ｏＨ水热反应体系 孛酶囊戒震液搁生残视瑗，液穗转变枧理试炎，４轰 沸石晶体是从溶液相中生长的，活化煤矸石在 Ｎ８０｝｜溶液孛部分溶鳃，弱时受碱渡作用迅速转变 失偏离蛉土，并律有硅锖酸铖凝胶形成。初始凝胶 至少是部分溶解到溶液中，形成活性硅酸根和铝酸 报离子，它秘耀互连接，梅成沸石燕体的晶核。燕核 继续在液裙的参与下成长必４矗沸石。晶纯过程 中，液相组分的消耗促进了凝胶固相的继续溶解，促 嫠偏离蛉±翡进一步凝胶讫，这样的过程一直持续 到反威物全部转变为４轰沸石净ｊ。 假定４Ａ沸石晶体生长过程为集成反应动力学 速率控钊。
由ＸＲＤ谱匿分轿可缮数据翔表ｌ。
表２不遐爱症耐溺苓沸石产熬盼缠晶痍分窍
强№毒Ｃ垮曲ｌｌ董轴嫩ｌ｝冁穗ｔｒｉ糯傣毽茁ｐｒ嘲毽髓
ｉⅡｄｉ仃ｂｒｅｎｔ旺ｍｅ
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对于液相组分，假定誓＝ｏ，则根据方程（１ ），得
ｅｒｙｓｌ礤ｉ磁－
ａｒｅ
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ｄｙｎａｍｉｃ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ
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Ｋｅｙ ｗｏｌ＋ｄｓ：ｇａｎｇｕｅ；４Ａ ｚｅｏｌｉｔｅ；ＸＲＤ；ｄｙｎａＪ［Ｉｌｉｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ
煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中产生的匿 体废物，全国现肖矸石山ｌ ９００余感，累计存餐约
露２不露菠应对睡下沸石产晶的Ｘ装渗衍射
辩窖．２删尉ｈｃ廿蛐０ｆ霸刚ｌ钯Ｉｌｌ删№ｒ嘲ｔ吐ｎ∞
万方数据
４
黑熊江辩攫学院攀摄
第１９卷
ｆ誓＝ｔ．００８名Ｐ，
Ｃ《５０％。
虑阎液反应的特殊性引入自催化因子和固相液面因 子对反应的影璃，推导蹬了含有速率常数的分段式 魂力学方程。 （２）在最健硅铝比、圈液比、、胶凝温度、晶化温 度条俸下，对不圈反应籍薯阅下产品的结晶度进行实 验分析，得到动力学褶荚数据，确寇各方程速率常 数，熬合动力学方程，最终得到利用煤矸石制备４Ａ 沸石酶魂力学模型。 （３）馥线拟合表骥：模型方程与实验晶体曲线 较好地吻合，说明动力学模型能较准确地描述实际 燕体生长规律。 参考文献：
ｃ＜５０％，
【鲁＝姒ｌ咱）们，ｃ＞５０％。
在Ｏ～２４｝ｌ反应时间下的产蠡缀ＸＲＤ衍射分 析得到相应谱图．如图２。
轰■一晶体表观生长速率常数。
经实验计算得到如下数据，冤表２。
表３举鞠复应对瀚下４Ａ沸嚣摄体瘴尔分数
甑ｂｌｅ ３
ｔ，ｈ ２４ｈ
８ｈ 了ｈ 毒 ５ ３
Ｍｏｌｅ抒隧娃雌棘４矗鼹。鹱细耋硅攒￡聚蝴ｌ ｔ赫ｅ
第１９祷第ｌ期 ２００９罐１月
黑龙江科技学院学报
Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ
Ｖ藤。１９ Ｎｏ．１
Ｈｅｉｌｏ喇ｉａｎｇ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＪＭ．２００９
文章编蟹：１６７ｌ—Ｏｌ １８（２００９）Ｏｌ一∞Ｄｌ一科
利用煤矸石制备４Ａ沸石的动力学模型
秦华，袁丽艳，
＼
汪洋
（黑龙江科技学院资源与环境工程学院，哈尔滨１５００２７）
力学模型，建立描述晶体成核及生长动力学模裂。 总的凝胶溶解速率方程为：
一警＝蠢，∥喃舻扩。
４Ａ沸石的生长速率方程在形式上与凝胶形成 逮率方程一群，嚣
鲁尝彪硝力。
戴羚，豹料平衡方程式：
菇１＋省２十髫３＝１。
（２）
（３）
式中：茹，一Ａ沸石晶体摩尔分数； 憨——渡糍缰分枣零分数；
菇，——凝胶组分摩尔分数； 后，——晶体本征生长速率常数； 憨——凝获生长速率常数；
摘要：为研究蝶矸石合成４Ａ沸石的制备理论，以依兰矿区煤矸石静原料，在最佳反应祭件 下，对不同反应时间内产品的结晶度进行了实验分析，依据待定系数法，整合动力学方程，最终褥到 截麓煤碍茹嬲备４矗洚磊篱凄舞学模垂，并将模型方程与窦验蕊纯裔羲拟舍。结果表锈：４轰洚石 结晶反应发生在凝胶船期；在晶化后期，凝肢溶解速率决定了晶体生长速率和有限晶化时间内产品 结鑫爱鳃大小；套力学实验数据岛模型曲线毒较好的吻合。 关键谲：煤矸石；４Ａ沸石；ＸＲＤ；动力学模壁 中图分类号：ＴＱ４２４．２５ 文献标识码：Ａ
２．３，实验设计硅铝比为２．０。因此分别需补充
＆锄３９ Ｎ趟趣，精确称慧焉德入不锈钢反瘦釜，与
媒砰石预处理样品混合，将一定量Ｎａｏ嚣溶液混合于 反应箍中，实验设计液阁比为２．Ｏ：ｌ。将反应舔置于 电热恒温水浴槽中，姨室滠开始加热，搅拌均岛使之 凝胶，而后密闭反应釜永浴２ ｈ。实验设计凝胶形成 温度即水温控制在６５℃，升高水温，使之在晶化温度 下晶化５ ｈ，实验设计晶化澡囊为９０℃。结晶翁取塞 不锈钢反应釜，立即冷却、过滤反应产物，用蒸馏水冲 洗堑ｐＨ为９，然后干燥即得沸石产鼯”Ｊ。 ４矗沸嚣合成工艺流程隽： 预处理煤矸石样品＋碱＋水均化成胶呻陈化处
实验仪器包括： 不锈钢反应釜 毫热恒温求浴穰余姚市检嚣簌表厂 干燥箱菏泽市石油化王学校仪器设备厂 Ｘ射线衔射仪北京大学 毫予天平上海精群天平 马弗炉山东省龙口市先科仪器公司 １．２煤好石颈处理样品的制餐
２搿《。≥ 阐ｌ
致适量筛分豹２∞～３∞露，漂褥石粉末耋予灰
皿内，在一定温度、一定时间下于带自动控温仪的玛 弗炉虎进行焙烧，滏度爽８５０℃，经物楣转变使其中 的高蛉石矿物分解成赛活性豹偏高蛉蠢，释
李交蜂，芏万缳，辑效盏，媒释石热活讫及影璃粪寨【ｊ ３．煤炭
转化，２０Ｄ７，３０（１）：５２一Ｓ３．
匿２中４矗沸石样品主要特征峰霞在２疹篷蠹
６，８。、２１．５。、２４．１ ｏ、２７．５。和３０．５。附近，这糊标准
４Ａ沸石衍射蜂位一致，说明该法合藏的为４Ａ型 沸否。莉簏ＸＲＤ还可激粪断缭晶度，按醚ｉｎ埝豫 等的方法，２挣＝５。一４０。时，ｃ＝［∑Ａ产晶的峰面
积３／【ＺＡ橼准样２旁＝５。一钧。豹蜂蕊积３＂１。
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｛鲁：４．９揪ｔ吨）辨，
图３所永，可以得出：
Ｃ＞５０％。
整合后动力学模型与实验最诧魏线羧合结果如 （１）当反应时闻在Ｏ一２ ｈ珏重，由于处于凝胶期， 氕手寒发生结最反斑，４矗沸石结鑫度凡乎为§。因 此，与模型曲线不吻合，即表明４Ａ沸石结晶反应发 生在凝胶辱期。 ＜２）在磊诧黯麓，凝狡溶解速率豹快慢决定了 晶体生长速率快慢、在有限晶化时间内最终产品结 晶度的大小。 （３）ｊ鲢：动力学模型麓较好的播述实际晶诧前嬲 和晶化后期晶体生长规律。
成分
Ｃ８０
矮餐努数
１．８２ １．２２ 援６２
ＸＲ娶耪寨衍射实验 样品的物相采用日本理学Ｄ—Ｍ∞ｙⅡ一Ａ型自
Ｓｉ貔４Ｓ．６０
Ａｌ舰 №悠
３７。２５ ｌ＋２０
Ｍ９０ Ｓ岛
动衍射仪摄取Ｘ射线粉末衍射谱（ｘＲＤ）遴行鉴
定婚。。条箨蠢：岛融辐射《盖＝建ｌ鼹ｌＳ鼬＞，援ｉ滤
波，管压３０ ｋＶ，管流２０舭Ａ，扫描范阐５。一４０。（２疗）。
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ｌ，ｈ ７８
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ｌ。０８８
ｌ，２２３
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ｌ。１２零轮 １．Ｏ钳７０
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１０
待定系数法确定髫篷褥：甏慧１．００８，露３僮褥：
而３＝４．９８８。
１５
２０
２５
３０
３５
４０
２彩（。）
２．４模型整合 确定籁、毛箧，整合动力学方程，得到利蔫煤矸 石为原料制备４Ａ沸石的动力学模型：
≤２）墨茗；＞＞憋，结曩度ｅ霹认为》５９％，郄鑫
化后期，得
‰２ｉ２而２砾‰，
式中：毛，￡ｉ——反应对阕； 茗ｆ，茹≠——摩承分数；
珏ｉＭ＾，氇瓣Ａ，站＃＾
综艺所述—｜Ａ沸石制备的动力学模黧可整合囊薛节：
｝誓＝级ｙ，
薹２魏力学实验谱鋈分桥
ｎ／ｎ叫Ａ沸榭的物质的量分数；
魏ｉ——生成４Ａ沸石豹质爨； 麓——摩尔震量； 瓯——反应时间为ｍ时，４Ａ沸石的结隔度；
蒸禽顼曩：黑笼江省教弯露辩警技术研窕壤藩（｛１５｛１３４２）
作衡简介：秦举（１９６７一），期。辽宁省庄消人，教授，硕士。研究方向；捕收剂等温吸附和煤矸石综合利用，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｎｈｕａ０９６６＠１６３。ｏ啷。
万方数据
２
黑龙江科技学茨学摄
熬１９卷