合成条件对粉煤灰合成沸石过程中沸石生成和品质的影响
粉煤灰合成沸石吸附硫酸盐条件优化试验研究
粉煤灰合成沸石吸附硫酸盐条件优化试验研究
粉煤灰合成沸石吸附硫酸盐条件优化试验研究
以粉煤灰为原料合成了沸石.通过单因素试验及正交试验,探讨了沸石的合成条件及合成沸石吸附处理硫酸盐水质时的最优条件组合.结果表明:粉煤灰合成沸石制备条件为:溶解NaOH与粉煤灰质量比为1∶ 1、熔融温度和时间分别为400℃和1h,水热温度和时间分别为60℃和4h.影响合成沸石去除SO2-4离子的因素主次及水平依次为:沸石粒径0.2mm,搅拌时间45min,沸石投加量10g·L-1,溶液pH.
作者：刘海成刘健作者单位：河南城建学院,环境与市政工程系,河南,平顶山,467044 刊名：洁净煤技术PKU英文刊名：CLEAN COAL TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 15(4) 分类号：X773 关键词：粉煤灰硫酸盐合成沸石优化。
国外利用粉煤灰合成沸石的研究现状
注 : Hatfield ,Rivesville 和 Armstrong 为三家发电厂的名称 ,均 位于美国东部
表 2 沸石化粉煤灰中的典型矿相
温度 NaOH 浓度
( ℃) ( mol)
1d
样品养护时间
3d
7d
60 0. 1
Nr
60
3
Nr
nr
Nr
Nr
微量 X 型微石 (Na)
90 0. 1
Nr
Xavier 认为 ,利用高铁粉煤灰合成沸石的种 类和结晶度受制于反应时间和粉煤灰与溶液的比 值 。Xavier 还认为 ,由于 Na - P1 型沸石的 XRD 被麦钾沸石和钙十字沸石覆盖 。因此 ,在钙十字 沸石中包括 Na - P1 型沸石 。在反应产物中 ,沸 石的产率可达 75 %。Xavier 根据 XRD 、SEM 和 结果 ,得出如下结论 : (1) 随着反应时间的延长 ,钙 十字沸石和麦钾沸石的含量增加 ; (2) 在反应进行 至 24h 时 , 方沸石仅仅存在于 0. 3g 粉煤灰 10mL 溶液的体系当中 ,随反应时间的拉长 ,方沸 石含量减少 ,并为钙十字沸石和麦钾沸石取代 ; (3) 沸石矿物并不是形成于粉煤灰颗粒的表面 ,而 是形成于粉煤灰颗粒之间的树状集合体中 。
日本学者重本直也[8 ] 研究了不同碱性溶液 与粉煤灰飞灰和粉煤灰底灰的反应情况 。反应条 件设置为 : 80g 粉煤灰与 800mL 碱性溶液混合 , 于 363～373 K 温度下反应 24h 。反应物用过滤水 洗涤 ,于 373 K 温度下干燥 1d 。重本直也的研究
·综 述· IM &P 化工矿物与加工 2000 年第 7 期
Anand Srinivasan[10 ]采用美国东部 3 家发电 厂的粉煤灰进行了合成沸石的研究 。粉煤灰的组 成和试验结果如表 1 、表 2 所示 。
不同加碱活化方法对粉煤灰合成沸石的影响
不同加碱活化方法对粉煤灰合成沸石的影响
付克明;张勤善;朱虹;原东林
【期刊名称】《矿产综合利用》
【年(卷),期】2009(0)3
【摘要】粉煤灰中含有一些活性较差的莫来石和石英结晶体,在直接水热条件下,它们很难参与沸石晶体的合成反应,严重影响了粉煤灰合成沸石晶体产品的纯度和结晶度.通过对湿法加碱-煅烧和干法加碱-煅烧两种活化方法的比较,证明了湿法加碱-煅烧方法不仅完全消除了粉煤灰中原有的结晶,生成了大量高活性的硅铝酸盐矿物,而且能在后续的水热合成过程中促进沸石向单晶转化.本文的研究对粉煤灰合成高质量沸石晶体具有一定的指导作用.
【总页数】5页(P34-38)
【作者】付克明;张勤善;朱虹;原东林
【作者单位】焦作大学化工与环境工程学院,河南,焦作,454100;焦作大学化工与环境工程学院,河南,焦作,454100;焦作市房管局住宅开发公司,河南,焦作,454151;焦作大学化工与环境工程学院,河南,焦作,454100
【正文语种】中文
【中图分类】X773
【相关文献】
1.高铝粉煤灰加碱煅烧活化实验研究 [J], 程楚;张廷安;吕国志;解立群
2.加碱煅烧活化粉煤灰工艺参数研究 [J], 吴勇勇;周勇敏;张苏伊
3.含铁铝粉煤灰通过碱活化合成沸石 [J], 马双忱
4.制备方法对粉煤灰合成沸石的种类及性能的影响 [J], 任晓宇;刘少俊;曲瑞阳;吴卫红;吴学成;郑成航;高翔
5.不同煅烧方式对粉煤灰水热合成沸石的影响 [J], 付克明;朱虹;路迈西;张勤善因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用粉煤灰合成沸石及其应用
1 粉煤灰1.1简介粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。
煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物(主要为灰分)大量混杂在高温烟气中。
这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。
在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。
随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。
在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。
1.2粉煤灰的组成我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2、MgO 、K2O、Na2O、SO3、MnO2等，此外还有P2O5等。
其中氧化硅、氧化钛来自黏土，岩页；氧化铁主要来自黄铁矿；氧化镁和氧化钙来自与其相应的碳酸盐和硫酸盐。
粉煤灰的元素组成(质量分数)为：O 47.83%，Si 11.48%～31.14%，Al 6.40%～22.91%，Fe 1.90%～18.51%，Ca 0.30%～25.10%，K 0.22%～3.10%，Mg 0.05%～1.92%，Ti 0.40%～1.80%，S 0.03%～4.75%，Na 0.05%～1.40%，P0.00%～0.90%，Cl 0.00%～0.12%，其他0.50%～29.12%。
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。
其主要化学组成、矿物相组成分别见表1-1和表1-2。
表1-1我国电厂粉煤灰化学组成(%)表1-2 我国粉煤灰主要矿物相组成1.3粉煤灰的结构与性质粉煤灰的结构是在煤粉燃烧和排出过程中形成的，比较复杂。
陈化时间及灰水比对粉煤灰合成A型沸石的影响
表 1 粉煤灰的化学组成及含量
%
成 分 Fe2O3 SiO2 A l2O3 MgO CaO Na2O K2O 烧失量 质量分数 6187 54141 21122 1123 6184 1114 1118 4106
112 装置及仪器 主要试验装置及仪器有 : 带有圆底烧瓶的冷凝 回流装置 ; HZQ - X100A 型恒温振荡培养箱 ; SRJX - 4 - 13 型 高 温 箱 式 电 阻 炉 ; Panalytical M agix PW 2403型 X荧光分析仪 ; X’Pert Pro M PD 型粉末 X射线衍射仪 ; DHG - 9145A 型电热恒温鼓风干燥 箱 ; M ETTLER TOLEDO AE200S型电子分析天平 。 113 试验方法及原理 碱熔融 - 水热合成法是在传统水热合成法的基 础上 , 针对传统水热合成法合成效率低 、产品结晶 度不高等缺陷 , 在水热反应操作前添加了碱熔的工 艺环节 , 其他工艺流程不变 。 其反应机理为 : 通过在碱性条件下高温熔融 , 粉煤灰中稳定的石英 、莫来石等矿物转化为硅酸盐 和铝酸盐 , 硅酸根和铝酸根经过一段时间的陈化聚 合成硅铝水凝胶 , 最后在晶化条件下 , 凝胶固相中 的硅铝酸根骨架重排晶化成沸石晶体骨架 [ 5 ] 。
基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (NSFC 40671167 ) ; 国家 环境保护公益性基金资助项目 (NEPCP 200809098)
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的动力学直径接近 ; 同时由于硅铝比较低 , 晶穴内 部存在强大的库仑电场和极性作用 , 具有良好的亲 水性 [ 3 ] , 因此对大分子与小分子 、水与有机物或 非极性分子与极性分子的分离效果明显 。 粉煤灰含有合成沸石所需的硅和铝等多种元 素 , 适当条件下 , 通过化学过程破坏粉煤灰结构 , 使元素重新排列即可得到不同类型的人工沸石 。文 献 [ 4 ] 通过检索大量国内外文献资料 , 总结出粉 煤灰合成沸石分子筛的主要方法有 : 传统水热合成 法 、两步合成法 、碱熔融 - 水热合成法 、盐 - 热 (熔 - 盐 ) 合成法及痕量水体系固相合成法等 。目 前应用最广泛的为传统水热合成法 , 但该方法合成 的沸石多为 2种以上 , 且沸石转化率较低 。综上比 较 , 选择碱熔融 - 水热合成法 , 在实验室进行不同 灰水比及不同陈化时间下 A 型沸石合成的对比试 验 。旨在分析灰水比及陈化时间对产率及产品品质 的影响 , 分析粉煤灰碱熔融 - 水热合成 A 型沸石 的优化条件 , 为完善粉煤灰制备环保材料 ———沸石 分子筛的试验优化条件提供参考 。
粉煤灰转化为沸石的原理
粉煤灰转化为沸石的原理
粉煤灰转化为沸石的原理涉及沸石合成过程中的化学和物理变化。
在粉煤灰转化为沸石的过程中，主要原理包括以下几点：
1. 矿物组分：粉煤灰中含有硅酸盐、铝酸盐等成分，这些成分是沸石形成的基础。
2. 高温反应：粉煤灰经过高温处理，高温可以使煤灰中的硅酸盐、铝酸盐等成分发生一系列碳酸化、融化和颗粒增长等变化，形成初级沸石晶体的结构。
3. 凝聚作用：在高温处理后，适当降低温度，使初级沸石晶体发生凝聚作用，形成更大的沸石晶体。
4. 结晶成长：随着时间的推移，沸石晶体会通过结晶成长，形成更为完整的晶体结构。
总结起来，粉煤灰转化为沸石的原理是通过高温处理、凝聚作用和结晶成长等过程，使煤灰中的硅酸盐、铝酸盐等成分发生化学和物理变化，从而形成沸石晶体的过程。
粉煤灰合成4A沸石工艺条件研究的开题报告
粉煤灰合成4A沸石工艺条件研究的开题报告题目：粉煤灰合成4A沸石工艺条件研究研究的背景随着工业化进程的加快，各种工业废弃物的产生随之增加。
其中，粉煤灰是一种广泛存在的废弃物，其含有的铝、硅等成分可用于合成沸石。
沸石是一种重要的工业吸附剂、分离剂、催化剂等，应用广泛。
然而，目前市场上的沸石主要是从天然矿物中提取得到的，对自然资源的消耗较大，同时存在成本高、质量不稳定等问题。
因此，利用粉煤灰来合成沸石不仅有环保、可持续发展的优势，还有望解决上述问题。
研究的目的本研究旨在探究粉煤灰合成4A沸石的工艺条件，通过实验验证最佳工艺条件，为粉煤灰资源的高效利用提供实践依据。
研究的内容和方法1. 实验设计：采用正交实验的方法，设计出不同影响因素的组合方案，包括水溶液的浓度、反应温度、反应时间、硅铝比等。
2. 实验流程：按照设计的方案，制备配制各种实验样品，进行合成反应，并对产物进行分析表征，包括XRD、SEM、BET等手段，验证产物的结构、形貌、孔结构等性质。
3. 数据处理：根据实验结果，采用方差分析法等对实验数据进行处理，找出最佳工艺条件，并进一步验证其稳定性。
研究的意义1. 提高粉煤灰资源的利用价值，减少对天然资源的依赖。
2. 探索一种新型的沸石制备方法，具有独特的优势和应用前景。
3. 通过实验验证，为沸石的制备提供指导和优化方案。
4. 推动环保产业的发展，实现可持续发展。
研究进度安排第一阶段：研究文献+实验设计+实验室准备，时间1个月。
第二阶段：实验操作+数据处理+结果分析，时间3个月。
第三阶段：结论撰写+论文的完成+论文的答辩，时间1个月。
参考文献1. 彭鹏. 粉煤灰合成沸石的研究现状及展望[J]. 材料导报, 2007(06): 218-221.2. 李化. 合成4A沸石的最佳工艺条件研究[D]. 河南大学, 2009.3. 傅嘉生. 沸石材料及其在气相和液相环境中的应用前景[J]. 现代化工, 2018, 38(04): 1-6.4. 邓柳青. 沸石制备过程及其在催化上的应用[J]. 精细石油化工进展, 2014(06): 1-7.。
粉煤灰合成沸石的表征及其吸附能力
粉煤灰合成沸石的表征及其吸附能力于峥;王琼;张振群;尚孟珍【期刊名称】《电力科技与环保》【年(卷),期】2024(40)2【摘要】为了给粉煤灰提供新的资源化利用方法,获得高附加值的合成沸石产品,针对某电厂以神木、印尼混煤为燃料燃烧生成的粉煤灰,采用碱融—水热法将其合成沸石,对粉煤灰及合成的沸石进行了表征分析和吸附能力实验。
结果表明,相对于粉煤灰,合成沸石的微观形貌由颗粒状聚集成团簇状,矿物质莫来石消失,变成了硅铝酸钠、硅铝氧化物和硅铝酸钾等组分,傅里叶红外光谱测试图谱显示出现新的峰以及部分峰形、位置发生改变,BET比表面积由5177 m^(2)/kg增大到13233m^(2)/kg,平均孔径由7.10 nm增大至20.00 nm,孔径分布更加均匀,对废水中铜、铅、镉、镍及铬等重金属离子的最大单位吸附量分别由34.27、92.58、32.53、10.08及14.31 mg/g提高到了110.26、144.39、49.56、52.19及45.14 mg/g。
利用粉煤灰合成沸石是一项有前途的资源综合利用和矿物吸附剂制备途径。
【总页数】6页(P207-212)【作者】于峥;王琼;张振群;尚孟珍【作者单位】广州珠江电力有限公司;湖南工业大学城市与环境学院【正文语种】中文【中图分类】TK229;X773【相关文献】1.合成方法对粉煤灰沸石吸附剂吸附性能的影响研究2.粉煤灰合成沸石与表征及其对Pb^(2+)的吸附性能3.粉煤灰合成沸石与表征及其对Pb2+的吸附性能4.吸附剂量对粉煤灰合成沸石吸附磷酸根离子、氟离子与六价铬离子的影响5.硅锰渣复合粉煤灰水热合成NaA沸石及其表征因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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５期吴德意，等：合成条件对粉煤灰合成沸石过程中沸石生成和品质的影响１１５５
Ｑ
１０２０３０
２ｅ／（ｏ）
图１粉煤灰（ａ）及不同水热合成温度下沸石产物（ｂ—ｅ）的ｘ射线衍射图谱
Ｆｉｇ．１ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｃｏａｌ丑ｙａｓｈ（ａ）ａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｓｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙｔｒｅａｔｅｄａｔｖａｒｉｏｕｓ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（ｂ—ｅ）
６００Ｃ（ｂ）；８０。
ｃ（ｃ）；９００ｃ（ｄ）；１２００ｃ（ｅ）．Ｑ－－ｑｕａｒｔｚ；Ｍ＝ｍｕｌｌｉｔｅ；Ｐ＝ＮａＰｌｚｅｏｌｉｔｅ；Ｃ－－－－ｃｈａｂａｚｉｔｅ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ－－ｔｉｍｅ：２４ｈ，ｌｉｑｕｉｄ／ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏ：１０，ＮａＯＨｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ：２ｍ０１．Ｌ－１始溶解，硅、铝等物质被溶解到碱性溶液中并随后在残余的颗粒表面沉积、形成沸石结晶［１，１０】．由图３可见，合成产物的颗粒已失去球状形态，且表面粗糙、多孔，由此确认了沸石结晶的生成．在更低温度及其他不同的合成条件下，尽管程度不同，电子显微镜下均可以观察到类似的变化．
１
ｉ
、
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图２温度（口），液固比（△），ＮａＯＨ浓度。
对粉煤灰合成沸石的阳离子交换容量的影响
Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（口），ｌｉｑｕｉｄ／ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏ（△），ａｎｄＮａＯＨｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（Ｏ）ｏｎｔｈｅｃａｔｉｏｎｅｘ—ｃｈａｎｇｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｚｅｏｌｉｔｅｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｆｒｏｍ丑ｙａｓｈ口一ＮａｏＨｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ：２ｔｏｏｌ・Ｌ一１．１ｉｑｕｉｄ／ｓｏｌｉｄｒａ－ｔｉｏ：１０，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ：２４ｈ；△一ＮａＯＨｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ：２ｔｏｏｌ・Ｌ～，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：１２００Ｃ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ：２４ｈ；０－－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：１２００Ｃ，ｌｉｑｕｉｄ／ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏ：ｌＯ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ：２４ｈ
图３粉煤灰及由此合成的沸石产物的扫描电子显微镜照片
Ｆｉｇ．３ＳＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｎｙａｓｈ（ａ）ａｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｚｅｏｌｉｔｅｐｒｏｄｕｃｔ（ｂ）
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ－－ＮａＯＨｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ：２ｍｏｌ・Ｌ～，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：１２０。
Ｃ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ：２４ｈ；ｌｉｑｕｉｄ／ｓｏｌｉｄｒａｔｉｏ：１０３．２ＮａＯＨ浓度的影响
不同ＮａＯＨ浓度下（液固比１０；反应时间２４ｈ；温度１２０。
Ｃ）合成产品的粉晶ｘ射线衍射 。