粉煤灰制備沸石CHA及其氣體吸附性能的研究.pdf

1、自從煤成為主要能源被大規(guī)模的使用以來，就伴隨著大量的粉煤灰的排放。粉煤灰的排放和堆積造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。同時(shí)，工業(yè)革命以來，隨著化石燃料大量消耗，大氣中以CO2為主的溫室氣體的含量急劇增長，這也導(dǎo)致了一系列的全球氣候變暖和生態(tài)環(huán)境問題。隨著改革開放和現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，我國成為世界第二大能源生產(chǎn)和消費(fèi)國，目前我國CO2的排放量約占世界的10％，CO2減排也已成為全國乃至全球的焦點(diǎn)。故利用廉價(jià)固體廢棄物粉煤灰合成菱沸石并將其用于工業(yè)廢

2、氣中CO2的捕集，具有重要意義。
　　本文以粉煤灰為原料，添加SiO2為硅源，采用堿熔融水熱合成法成功制備出結(jié)晶度和純度都很高的菱沸石，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了合成樣品具有很好的CO2吸附效果和CO2/N2的分離效果。
　　首先，本論文以工業(yè)固體廢棄物粉煤灰為原料，采用堿熔融水熱合成法制備菱沸石。堿融可以使粉煤灰中的惰性組分充分分解，從而使粉煤灰得到充分活化。添加硅源SiO2后合成的菱沸石的結(jié)晶度有了明顯的提高，從原來的60％提高到7

3、1％。在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過改變煅燒溫度、煅燒時(shí)間、硅鋁比、液固比、堿灰比、晶化溫度和晶化時(shí)間來研究其對合成樣品的影響，通過X射線衍射儀來對樣品進(jìn)行檢測，從而確定合成菱沸石的最優(yōu)條件。通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)測試，得出堿熔融水熱合成法制備菱沸石的最優(yōu)條件為:煅燒溫度為650℃，煅燒時(shí)間為60min，硅鋁比(SiO2/Al2O3)為2，堿灰比為2，液固比為4，晶化溫度為90℃，晶化時(shí)間為4d。在此條件下合成的菱沸石純度最高且結(jié)晶度最大，為74％，

4、并對該工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，結(jié)果表明該工藝具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　其次，對在最優(yōu)條件下合成的菱沸石進(jìn)行元素分析、XRD分析、掃描電鏡分析、紅外分析和熱重分析，測試結(jié)果表明成功制備了高純的菱沸石、產(chǎn)物呈典型的菱沸石形貌并具有良好的熱穩(wěn)定性。
　　最后，使用熱重分析儀對在最優(yōu)條件下合成的菱沸石進(jìn)行氣體吸附性能測試，分別研究氣體種類和吸附溫度對其吸附量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的菱沸石的氣體吸附性能與傳統(tǒng)方法合成的菱沸石相似，在常