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粉煤灰沸石的合成与应用趋势
发布时间:2020-03-26        浏览次数:74        返回列表

粉煤灰是火力发电厂燃煤过程产生的固体废弃物,粉煤灰的形成包括多孔炭粒、多孔玻璃体和玻璃珠等3个阶段,粉煤灰的化学组成以 SiO2 和 A12O3为主,同时含有少量的 Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等化合物。由于粉煤灰含有多孔炭粒和多孔玻璃体,这些颗粒中还含有不同数量的微小气泡和微小活性通道,因此粉煤灰表面呈多孔结构,比表面积较大,具有一定的表面活性。

粉煤灰合成沸石的方法

第一,水热法是一种制备人工晶体材料的有效方法,是指在高温高压的水热反应封闭系统中,加入合适的前驱物(通常为氧化物或凝胶),使在常态下难以溶解的固体物质得以溶解,并使其重结晶。在探索合成粉煤灰沸石方法的初期,研究较多的是工艺相对简单的一步法、二步法和碱熔融法等。

第二,现在合成粉煤灰沸石的方法主要是传统水热法,但利用此类方法往往具有产物纯度低,重复性差,反应周期长,反应物得不到充分利用等缺陷。针对这一现状, 研究人员作了一些新的探索, 将传统水热法与其他技术进行结合, 开发出微波辅助、超临界水热合成等新型复合方法。

第三,近些年来,科研人员在固相和气相合成方面也取得了较大的进展。首先,固相法的工艺流程是将粉煤灰与偏铝酸钠进行预处理, 然后进行研磨、反应、冷却、过滤、烘干等操作。宋瑞然等使用固相法制备了 NaA 型沸石,其对亚甲蓝吸附的较优条件是: 初始 pH 值为 5、反应温度为 25℃,该条件下得到的产品对亚甲蓝去除率保持在 90% 以上。固相合成法具有节约水资源、产生废物少、对反应设备要求低等优点, 但其产物的纯度不如液相合成物, 需进行分离纯化。

其次,盐热法的工艺流程是按照合适的比例将某种盐和活化剂与粉煤灰混合, 并进行高温焙烧,一定时间后得到沸石产品。在此过程中虽然没有水的介入,然而结晶体中有较多的盐, 需要用水清洗。沸石处理的操作麻烦,较难在工业上应用。

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随着国内外研究人员长时间的探索, 水热法得到了较快的发展, 固相和气相等合成方法也日趋成熟, 因粉煤灰的产地不同, 可合理地选择方法, 以期获得附加值较高的沸石。优化现有工艺条件、改善合成方法一直是粉煤灰合成沸石的重要研究方向。粉煤灰沸石在环保中的应用展示出了巨大的价值, 但仍需丰富其在复合材料方面的应用。

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