專利名稱：利用工業(yè)固體廢物合成p1型沸石分子篩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用固體廢物制備沸石分子篩的方法，具體地涉及利用粉煤灰、赤泥采用兩步反應(yīng)合成Pl型分子篩的方法。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。
背景技術(shù)：
沸石分子篩是一類具有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)和獨(dú)特晶體化學(xué)性質(zhì)的含水架狀硅(鋁)酸鹽多孔礦物晶體材料。因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，沸石分子篩具有很大的比表面積和優(yōu)良的吸附、分離、離子交換和催化等性能，在化工、建材、農(nóng)業(yè)以及環(huán)保等領(lǐng)域具有廣泛的用途。但天然的沸石資源量有限，吸附和離子交換等的應(yīng)用性能也具有局限性，因此沸石分子篩的人工合成已成為化工、建材、農(nóng)業(yè)以及環(huán)保等各領(lǐng)域的重要來(lái)源。又因?yàn)橐詨A、鋁和硅酸鈉等純化工原料為基礎(chǔ)的人工合成沸石分子篩成本高，同時(shí)受到化工原料來(lái)源少的制約，不能滿足沸石分子篩在上述各領(lǐng)域的應(yīng)用需要，從而以粉煤灰、赤泥等固體廢物原料為基礎(chǔ)的沸石分子篩合成成為重要的發(fā)展方向。但目前以固體廢物為原料合成分子篩存在工藝反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品產(chǎn)率低、能耗高，產(chǎn)品質(zhì)量差等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)品產(chǎn)率高、能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量良好的以固體廢物合成Pi型沸石分子篩的方法。本發(fā)明的又一目的 在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的固體廢物合成Pl型沸石分子篩的方法，其包括如下步驟:I)將固體廢物與堿的水溶液配成混合液，加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)；2)在步驟I反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比，反應(yīng)生成沸石分子篩；3)將步驟2反應(yīng)后的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；4)分離后的固體用水清洗后，加入CaCl2或FeCl2溶液，得到陽(yáng)離子類型為Ca或Fe型沸石；5)將步驟4的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；6)分離后的固體用水清洗，干燥后得到粉末狀Pl型沸石分子篩。所述的方法，其中，步驟6得到的粉末狀Pl型沸石分子篩造粒、干燥獲得粒狀Pl型沸石分子篩。所述的方法，其中，步驟I中的固體廢物是粉煤灰和赤泥中的一種或任意比例的兩種。所述的方法，其中，步驟I中的堿的水溶液是氫氧化鈉水溶液，固體廢物:水+NaOH質(zhì)量比為1: 2-4，其中NaOH質(zhì)量濃度為8-15%。所述的方法，其中，步驟I中加熱溫度為60_90°C，攪拌速度為20_40min。所述的方法，其中，步驟I中的反應(yīng)溫度是110_130°C。所述的方法，其中，步驟2中調(diào)整硅鋁比后的反應(yīng)溫度是110_130°C。本發(fā)明提供的用于實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置，主要包括:一攪拌槽，連接第一反應(yīng)槽；第一反應(yīng)槽連接第二反應(yīng)槽；第二反應(yīng)槽連接第一緩沖槽；第一緩沖槽連接第一固液分離槽；第一固液分離槽連接第 一洗滌槽；第一洗滌槽連接第一除水槽；第一除水槽連接離子交換槽；離子交換槽連接第二緩沖槽；第二緩沖槽連接第二固液分離槽；第二固液分離槽連接第二洗滌槽；第二洗滌槽連接第二除水槽；第二除水槽連接第一干燥器；第一干燥器連接造粒機(jī)；造粒機(jī)連接第二干燥器。所述的裝置，其中攪拌槽內(nèi)安裝有攪拌機(jī)。與公知技術(shù)相比，本發(fā)明采用兩步反應(yīng)的方法的創(chuàng)新點(diǎn)在于:第一步生成沸石分子篩的過(guò)程中暫時(shí)不調(diào)整硅鋁比，在第二步中通過(guò)添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比，使混合液中剩余的硅與添加的鋁繼續(xù)反應(yīng)，繼續(xù)生成分子篩。采用兩步反應(yīng)的方法，提高了反應(yīng)速率和產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明以固體廢物合成Pl型沸石分子篩的流程示意圖。圖2是本發(fā)明粉煤灰合成沸石分子篩前后的掃描電鏡圖，其中(a)是原粉煤灰，(b)是粉煤灰合成的分子篩。圖3是本發(fā)明粉煤灰合成沸石分子篩的X射線衍射(XRD)圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明的流程示意圖。I)將固體廢物(固體廢物可以是粉煤灰和赤泥中的一種或任意比例的兩種)與堿(氫氧化鈉)的水溶液配成混合液，在攪拌槽中加熱攪拌20-40min ;固體廢物:水+NaOH質(zhì)量比為1: 3，其中NaOH質(zhì)量濃度為10% ；2)攪拌后混合液進(jìn)入第一反應(yīng)槽，在110_130°C反應(yīng)l_2h ；3)進(jìn)入第二反應(yīng)槽，第二反應(yīng)槽與第一反應(yīng)槽反應(yīng)條件相同，不同的是在第二反應(yīng)槽中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比進(jìn)一步反應(yīng)；
4)反應(yīng)后的混合液進(jìn)入第一緩沖槽，用于短暫貯存第二反應(yīng)槽制備的混合液，并起到降溫冷卻的作用；5)進(jìn)入第一固液分離槽用離心機(jī)進(jìn)行分離，轉(zhuǎn)速為400-600rpm/min ;6)固液分離后的固體進(jìn)一步通過(guò)第一洗滌槽和第一除水槽用水清洗，進(jìn)入離子交換槽；7)離子交換槽中加入CaCl2或FeCl2溶液，制備陽(yáng)離子類型為Ca或Fe型沸石；8)混合液再進(jìn)入第二緩沖槽，用于短暫貯存離子交換槽制備的混合液，并起到降溫冷卻的作用；9)進(jìn)入第二固液分離槽用離心機(jī)進(jìn)行分離，轉(zhuǎn)速為400-600rpm/min ；10)固液分離后的固體進(jìn)一步通過(guò)第二洗滌槽和第二除水槽用水清洗，通過(guò)第一干燥器獲得粉末狀Pi型沸石分子篩；11)粉末狀Pl型沸石分子篩通過(guò)在造粒機(jī)中攪拌成粒，通過(guò)第二干燥器獲得粒狀Pl型沸石分子篩產(chǎn)品。圖2(a)是原粉煤灰電鏡掃描圖，(b)是采用本發(fā)明的方法將粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩的電鏡掃描圖。圖3是本發(fā)明制備得到的Pl型沸石分子篩的X射線衍射(XRD)圖。以下為本發(fā)明與國(guó)外文獻(xiàn)中的合成工藝的對(duì)比
權(quán)利要求
1.一種固體廢物合成Pl型沸石分子篩的方法，包括如下步驟: 1)將固體廢物與堿的水溶液配成混合液，加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)； 2)在步驟I反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比進(jìn)行反應(yīng)； 3)將步驟2反應(yīng)后的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離； 4)分離后的固體用水清洗后，加入CaCl2或FeCl2溶液，得到陽(yáng)離子類型為Ca或Fe型沸石； 5)將步驟4的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離； 6)分離后的固體用水清洗，干燥后得到粉末狀Pl型沸石分子篩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟6得到的粉末狀Pl型沸石分子篩造粒、干燥獲得粒狀Pl型沸石分子篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟I中的固體廢物是粉煤灰和赤泥中的一種或任意比例的兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟I中的堿的水溶液是氫氧化鈉水溶液，固體廢物:水+NaOH質(zhì)量比為1: 2-4，其中NaOH質(zhì)量濃度為8-15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟I中加熱溫度為60-90°C，攪拌速度為20_40mino
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟I中的反應(yīng)溫度是110-130°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟2中調(diào)整硅鋁比后的反應(yīng)溫度是110-130°C。
8.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，主要包括: 一攪拌槽，連接第一反應(yīng)槽； 第一反應(yīng)槽連接第二反應(yīng)槽； 第二反應(yīng)槽連接第一緩沖槽； 第一緩沖槽連接第一固液分離槽； 第一固液分離槽連接第一洗滌槽； 第一洗滌槽連接第一除水槽； 第一除水槽連接離子交換槽； 離子交換槽連接第二緩沖槽； 第二緩沖槽連接第二固液分離槽； 第二固液分離槽連接第二洗滌槽； 第二洗滌槽連接第二除水槽； 第二除水槽連接第一干燥器； 第一干燥器連接造粒機(jī)； 造粒機(jī)連接第二干燥器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，攪拌槽內(nèi)安裝有攪拌機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，第一和第二固液分離槽內(nèi)安裝有離心機(jī)。
全文摘要
一種固體廢物合成P1型沸石分子篩的方法，包括如下步驟1)將固體廢物與堿的水溶液配成混合液，加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)；2)在步驟1反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比進(jìn)行反應(yīng)；3)將步驟2反應(yīng)后的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；4)分離后的固體用水清洗后，加入CaCl2或FeCl2溶液，得到陽(yáng)離子類型為Ca或Fe型沸石；5)將步驟4的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；6)分離后的固體用水清洗，干燥后造粒得到P型沸石分子篩。本發(fā)明還公開(kāi)了實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。
文檔編號(hào)C01B39/02GK103073016SQ20131004551
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者趙穎, 席北斗, 彭星, 夏訓(xùn)峰, 張列宇, 李曉光 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院