專(zhuān)利名稱(chēng)：一種p1型沸石分子篩免燒陶粒及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用粉煤灰制成的Pl型沸石分子篩免燒陶粒。本發(fā)明還涉及上述免燒陶粒的制備方法。
背景技術(shù)：
煤炭作為我國(guó)主要能源，在一次能源結(jié)構(gòu)中比例達(dá)到70%左右，年消耗量已經(jīng)超過(guò)30億噸，且繼續(xù)增長(zhǎng)，直接導(dǎo)致我國(guó)粉煤灰的年排放量急速增長(zhǎng)，粉煤灰污染已成為我國(guó)最大單一固體污染源。粉煤灰作為一種工業(yè)固體廢棄物，其排放不僅會(huì)占用大量土地資源，而且會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的大氣污染、水污染、土壤污染、人體健康危害以及地質(zhì)災(zāi)害等多個(gè)方面的環(huán)境破壞和社會(huì)影響。國(guó)際環(huán)保組織綠色和平在北京發(fā)布《煤炭的真實(shí)成本-2010中國(guó)粉煤灰調(diào)查報(bào)告》指出，火力發(fā)電產(chǎn)生的粉煤灰排放已經(jīng)成為中國(guó)工業(yè)固體廢物的最大單一污染源。綠色和平在報(bào)告中指出:2009年，中國(guó)粉煤灰產(chǎn)量達(dá)到了 3.75億噸，相當(dāng)于當(dāng)年中國(guó)城市生活垃圾總量的兩倍多，其體積可達(dá)到4.24億立方米，相當(dāng)于每?jī)煞职腌娋偷節(jié)M一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)游泳池，或每天一個(gè)水立方。因此，對(duì)粉煤灰進(jìn)行綜合研究和再次利用，防止其任意排放，對(duì)于節(jié)約資源和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，維持社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的研究?jī)r(jià)值。目前粉煤灰主要用于粉煤灰可用作水泥、砂漿、混凝土的摻合料；用于道路、煤礦沉陷區(qū)、農(nóng)田坑洼區(qū)以及礦井的回填；提取其中的有用物質(zhì)，制作耐火材料、保溫材料和填料等。隨著對(duì)粉煤灰的深入研究和當(dāng)下對(duì)環(huán)境的重視，利用粉煤灰合成沸石分子篩制備成污水處理填料已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域研究的一個(gè)熱門(mén)方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供的一種用于污水處理的Pl型沸石分子篩免燒陶粒。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種制備上述免燒陶粒的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的Pl型沸石分子篩免燒陶粒，由以下重量百分比的各組分組成=Pl型沸石分子篩60-70%、杭錦土 10-20%、水玻璃8-15%、碳酸鈉8-15%。所述的免燒陶粒，其中，陶粒的粒徑為5_20mm。本發(fā)明提供的制備上述Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，主要包括以下步驟:I)將Pl型沸石分子篩、杭錦土、碳酸鈉按比例攪拌均勻后進(jìn)行造粒；2)淋入水玻璃溶液后繼續(xù)造粒制成小球；3)將制成的小球通過(guò)5-20_的篩子，收集符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的陶粒；4)將合格的陶粒置于蒸汽鍋爐，80-100°C、常壓養(yǎng)護(hù)即得粉煤灰分子篩免燒陶粒。所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟I)是在攪拌機(jī)和造粒機(jī)中進(jìn)行。所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟3)中的不合格小球需要重新制備陶粒。所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟4)的常壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6-10小時(shí)。所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟I)中粉煤灰合成Pl型沸石分子篩的方法是:(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)；步驟I中加熱溫度為60-90°C，攪拌速度為20-40min，反應(yīng)溫度是110_130°C ；(2)在步驟I反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比于110-130°C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(lèi)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。(7)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。所述粉煤灰合成Pl型沸石分子篩的方法，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。所述粉煤灰合成Pl型沸石分子篩的方法，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%。本發(fā)明的特點(diǎn)主要是基于利用粉煤灰低溫下合成的Pl型沸石分子篩，再經(jīng)過(guò)免燒結(jié)合成陶粒，以便于分子 篩的 運(yùn)輸和保存，同時(shí)也拓寬了粉煤灰合成分子篩的用途。


圖1是本發(fā)明用粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩的掃描電鏡圖。圖2是本發(fā)明用粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩的X射線衍射(XRD)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩制備免燒陶粒中，選用杭錦土作為粘結(jié)劑，用于增加各種材料之間的粘結(jié)性。本發(fā)明選用水玻璃作為造孔劑，用于提高材料的孔隙率。本發(fā)明選用碳酸鈉作為發(fā)泡材料，用于降低陶粒的密度。本發(fā)明的制備方法，是先用粉煤灰合成Pl型沸石分子篩，然后經(jīng)過(guò)免燒結(jié)制成陶粒，克服了燒結(jié)法制備陶粒的高成本、污染大和以及免燒陶粒密度大等問(wèn)題。本發(fā)明的制備方法具體包括以下步驟:I)將粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩、杭錦土、碳酸鈉按照配方比例稱(chēng)取，置于攪拌機(jī)中攪拌均勻，然后將攪拌均勻的物料投入到造粒機(jī)中；2)將水玻璃溶液全部淋入造粒機(jī)中，在全部淋完后繼續(xù)造粒即可成球；3)將制成的小球通過(guò)5_20mm的篩子，收集符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的陶粒；4)將合格的陶粒置于蒸汽鍋爐，80-100°C、常壓養(yǎng)護(hù)6-10小時(shí)后，即得粉煤灰分子篩免燒陶粒。以上步驟中的不合格小球需要重新制備陶粒。
本發(fā)明以下實(shí)施例中所采用的Pl型沸石分子篩，是通過(guò)下述方法制備得到:1)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，加熱攪拌，并于110_130°C反應(yīng)l_2h ;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% ;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，于110_130°C反應(yīng)；3)待步驟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，加入CaC12或FeC12溶液，制備陽(yáng)離子類(lèi)型為Ca或Fe型沸石；5)等步驟4的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離，得到的固體清洗、干燥后獲得粉末狀P型沸石分子篩，造粒、干燥獲得粒狀Pl型沸石分子篩。本發(fā)明制備的Pl型沸石分子篩圖的掃描電鏡圖如圖1所示，圖2是Pl型沸石分子篩的X射線衍射(XRD)圖。實(shí)施例1由以下重量百分比的各組分組成:P1型沸石分子篩70%、杭錦土 15%、水玻璃10%和碳酸鈉5%。制備方法如下:將粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩、杭錦土、碳酸鈉按照配方比例稱(chēng)取，置于攪拌機(jī)中攪拌均勻，然后將攪拌均勻的物料投入到造粒機(jī)中；啟動(dòng)造粒機(jī)，將水玻璃的水溶液全部淋入造粒機(jī)中，在全部淋完后繼續(xù)造粒35min即可成球，挑選粒徑為15-20_的陶粒；將合格的陶粒置于蒸汽鍋爐，90°C、常壓養(yǎng)護(hù)9小時(shí)后，即得粉煤灰分子篩免燒陶粒。不合格的陶粒返回造粒機(jī)重新制備陶粒。實(shí)施例2由以下重量百分比的各組分組成:P1型沸石分子篩65%、杭錦土 12%、水玻璃15%和碳酸鈉8%。制備方法如下:將粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩、杭錦土、碳酸鈉按照配方比例稱(chēng)取，置于攪拌機(jī)中攪拌均勻，然后將攪拌均勻的物料投入到造粒機(jī)中；啟動(dòng)造粒機(jī)，將水玻璃的水溶液全部淋入造粒機(jī)中，在全部淋完后繼續(xù)造粒40min即可成球，挑選粒徑為10-15mm的陶粒；將合格的陶粒置于蒸汽鍋爐，80°C、常壓養(yǎng)護(hù)10小時(shí)后，即得粉煤灰分子篩免燒陶粒。不合格的陶粒返回造粒機(jī)重新制備陶粒。實(shí)施例3由以下重量百分比的各組分組成:P1型沸石分子篩70%、杭錦土 12%、水玻璃12%和碳酸鈉6%。制備方法如下:將粉煤灰合成的Pl型沸石分子篩、杭錦土、碳酸鈉按照配方比例稱(chēng)取，置于攪拌機(jī)中攪拌均勻，然后將攪拌均勻的物料投入到造粒機(jī)中；啟動(dòng)造粒機(jī)，將水玻璃的水溶液全部淋入造粒機(jī)中，在全部淋完后繼續(xù)造粒30min即可成球，挑選粒徑為5-10mm陶粒；將合格的陶粒置于蒸汽鍋爐，100°C、常壓養(yǎng)護(hù)8小時(shí)后，即得粉煤灰分子篩免燒陶粒。不合格的陶粒返回造粒機(jī)重新制備陶粒。
將實(shí)施例3制備的陶粒用于污水處理，污水的各種污染物初始濃度為:B0D60mg/L，C0D100mg/L, TP18mg/L, TN50mg/L, SS80mg/L,經(jīng)過(guò)陶粒處理后，污水的各種污染物濃度為B0D9mg/L, C0D45m g/L, TP0.9mg/L, TN14mg/L, SS9mg/L，出水滿(mǎn)足城市污水處理廠中一級(jí) A標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種Pl型沸石分子篩免燒陶粒，由以下重量百分比的各組分組成:P1型沸石分子篩60-70 %、杭錦土 10-20 %、水玻璃 8-15 %、碳酸鈉 8-15 %。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免燒陶粒，其中，陶粒的粒徑為5-20mm。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，主要包括以下步驟: 1)將Pl型沸石分子篩、杭錦土、碳酸鈉按比例攪拌均勻后進(jìn)行造粒； 2)淋入水玻璃溶液后繼續(xù)造粒制成小球； 3)將制成的小球通過(guò)5-20_的篩子，收集符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的陶粒； 4)將合格的陶粒置于蒸汽鍋爐，80-100°C、常壓養(yǎng)護(hù)即得粉煤灰分子篩免燒陶粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟I)是在攪拌機(jī)和造粒機(jī)中進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟3)中的不合格小球需要重新制備陶粒。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟4)的常壓養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6-10小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述制備Pl型沸石分子篩免燒陶粒的方法，其中，步驟I)中粉煤灰合成Pl型沸石分子篩的方法是: (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)；步驟I中加熱溫度為60-90°C，攪拌速度為20-40min，反應(yīng)溫度是110_130°C ； (2)在步驟I反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比于110-130°C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CaC12或FeC12溶液，得到陽(yáng)離子類(lèi)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。
(7)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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述粉煤灰合成Pl型沸石分子篩的方法，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述粉煤灰合成Pl型沸石分子篩的方法，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%。
全文摘要
一種P1型沸石分子篩免燒陶粒，由以下重量百分比的各組分組成P1型沸石分子篩60-70％、杭錦土10-20％、水玻璃8-15％、碳酸鈉8-15％。本發(fā)明還公開(kāi)了制備上述粉煤灰分子篩免燒陶粒的方法。本發(fā)明利用工業(yè)固體廢棄物粉煤灰合成的P1型沸石為主要原料，產(chǎn)品成本低廉，且實(shí)現(xiàn)了資源的再利用，起到了保護(hù)環(huán)境的目的；生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，便于運(yùn)用；克服了燒結(jié)法制備陶粒成本高和污染大的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B39/06GK103086684SQ201310045638
公開(kāi)日2013年5月8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)明者席北斗, 趙穎, 彭星, 張列宇, 夏訓(xùn)峰, 李曉光 申請(qǐng)人:中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院