粉煤灰合成沸石分子篩及其對鉛離子的吸附性能研究.pdf

1、粉煤灰是火力發(fā)電廠煤燃燒后產(chǎn)生的固體廢棄物，隨著我國能源需求的不斷加大，粉煤灰的排放量與日俱增。目前，一部分粉煤灰用于水泥生產(chǎn)，建材制品和填充物等方面，還有很大一部分粉煤灰則是露天堆放，不僅占用了大量土地，而且造成嚴重的環(huán)境污染。因此，粉煤灰資源化利用技術的開發(fā)和應用勢在必行。
　　 沸石分子篩具有較大的比表面積和孔容，有良好的離子交換性能和吸附性能，被廣泛應用于化學工業(yè)、石油化工和環(huán)境保護等領域。用粉煤灰合成沸石分子篩可為粉煤

2、灰的減量化和資源化利用找到一條新途徑，同時可為廢水處理提供了一種高效廉價的吸附劑，具有明顯的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。
　　 本論文采用堿熔融-水熱合成法，系統(tǒng)研究了制備條件對粉煤灰合成4A沸石分子篩的影響，優(yōu)化了工藝參數(shù)，無需外加硅鋁成分，成功合成了4A沸石分子篩，并對粉煤灰中硅鋁溶出物合成高純ZSM-5和13X沸石進行了初步研究；利用X射線衍射法(XRD)、氮吸附-脫附、紅外(IR)和掃描電子顯微鏡(SEM)對合成樣品的結構，比

3、表面積和形貌進行了表征；最后，詳細考家了粉煤灰合成沸石樣品對鉛離子的吸附性能。
　　 4A沸石分子篩的合成：以粉煤灰為原料，采用堿熔融-水熱法，系統(tǒng)研究了堿熔溫度、堿灰比、陳化時間、晶化溫度和晶化時間對合成4A分子篩的影響，并用多種技術手段對合成樣品的品質進行了表證。結果表明，無需外加硅鋁組分，通過控制合成條件，可對產(chǎn)品結構進行調控。當堿灰比(質量比)為1.2，堿熔溫度850℃或堿灰比(質量比)為2.8，堿熔溫度350℃時，在N

4、aOH濃度2.14mol/L，陳化時間6 h，晶化溫度90°，晶化時間12 h的條件下，用粉煤灰均可成功合成出結晶度高且晶型完整的4A沸石分子篩，分別記為ZFA1和ZFA2。
　　 ZSM-5和13X型沸石分子篩的合成：采用兩步法，利用粉煤灰中的硅鋁溶出物合成高純度的ZSM-5和13X型沸石分子篩，并對粉煤灰中硅鋁組分的溶出效果和合成樣品進行了表征。結果發(fā)現(xiàn)，當焙燒溫度為650℃，堿灰比為2.4時，粉煤灰中硅和鋁的溶出量最大，分

5、別為158.63g/kg和62.73g/kg；然后，利用粉煤灰中硅鋁溶出物，在SiO2/Na2O為7.3(摩爾比)，SiO2/Al2O3為40(摩爾比)，晶化溫度180℃和晶化時間72h的條件下，合成出高純度的ZSM-5沸石；在SiO2/Na2O為1.0(摩爾比)，SiO2/Al2O3為3.7(摩爾比)，陳化時間5h，晶化溫度100℃，晶化時間17h的條件下，合成出高純度的13X沸石。
　　 ZFA1沸石對鉛離子的吸附：在20℃

6、，pH值為5.8，沸石用量4g/L，吸附時間20min時，初始濃度為500mg/L～700mg/L的鉛離子的去除率均可達到70％以上，吸附量達90mg/g，鉛離子的的吸附過程符合Langmuir吸附等溫式，粉煤灰沸石重復使用3次，對鉛離子的的去除率仍高達70％以上；ZSM-5對鉛離子的吸附：在20℃，pH值為5.39，沸石用量10g/L，吸附時間30min時，對初始濃度為40mg/L～80mg/L的鉛離子的去除率均可達到90％以上，吸附