專利名稱：粉煤灰合成沸石的方法
技術領域：
本發明涉及一種合成沸石的方法，具體地講涉及一種粉煤灰合成沸石的方法。
傳統的工業合成沸石所采用的方法是水熱合成法。即在一定溫度下利用水的自生壓力所進行的水熱合成。其合成工藝為以市售的Na2SiO3、Al(OH)3、NaOH為原料，先使NaOH及Al(OH)3混合制取NaAlO2，然后將NaAlO2與Na2SiO3混合進行水熱合成。在水溶液中，NaAlO2及Na2SiO3的陰離子都是以水合狀態存在的。在強烈攪拌下這些水合陰離子相互接觸發生縮聚反應，生成各種鋁硅酸鈉陰離子的白色凝膠。加熱時凝膠溶解度增大，使液相中各種離子的濃度增加，這樣就增加了水合陰離子間的重新縮聚反應，并形成沸石所需的結構單元，進而生成晶格，晶格不斷成長，形成沸石晶體。以合成4A沸石為例，其反應方程式為
硅凝膠硅凝膠該工藝是目前世界上普遍采用的生產工藝，具有流程簡單，產品質量穩定等特點，但是該流程直接選取化工原料，易受化工原料價格及來源的影響，產品成本較高，限制了沸石產品的廣泛應用。
粉煤灰是以煤為燃料的火力發電廠排放的固體廢物。人們發現，電廠燃煤廢物粉煤灰中含有SiO2及Al2O3，其組成與人工合成沸石組成相近，從粉煤灰合成沸石的研究始于20世紀80年代中期，目前國外研究現狀為，直接利用粉煤灰合成沸石，粉煤灰轉化為沸石率約在65％左右。而國內未見有關粉煤灰合成沸石的公開報道。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是粉煤灰合成沸石的方法，采用水熱合成法，不同之處在于選取NaOH濃度1.0-2.0mol/L、水溶液與粉煤灰(Al2O3的含量28％-33％，SiO2/Al2O3為1.5-1.8)比1.25-2.5L/S，合成溫度90-190℃、合成壓力0-1.0MPa、合成時間22-72h，首先，分別將稱好的NaOH與粉煤灰，加入水中混合攪拌制成基樣，進行水熱處理，然后采用高壓釜對基樣加熱，并持續攪拌，使其晶化，達到一定時間后，停止加熱并將合成樣品過濾、干燥即得到合成沸石產品。
其最佳值1)、NaOH濃度為1.0mol/L時，水溶液/粉煤灰比為2.0L/S，合成時間48h、合成溫度90-190℃，合成壓力的＜1.0MPa。
2)、NaOH濃度為2.0mol/L時，水溶液/粉煤灰比為1.25-2.50L/S，合成時間為24h，合成濕度為90-190℃，合成壓力＜1.0Mpa。
本發明采用水熱合成法，選取NaOH濃度1.0-2.0mol/L、水溶液與粉煤灰比1.25-2.5L/S，合成溫度90-190℃、合成壓力0-1.0MPa、合成時間22-72h，采用高壓釜對基樣加熱，得到合成沸石，其轉化率為60~80％。
將粉煤灰、NaOH、水與沸石中的化學組分在合成反應中對應轉化的關系 粉煤灰合成沸石的方法，采用水熱合成法，選取NaOH濃度1.0-2.0mol/L、水溶液與粉煤灰(Al2O3的含量28％-33％，SiO2/Al2O3為1.5-1.8)比1.25-2.5L/S，合成溫度90-190℃、臺成壓力0-1.0MPa、合成時間22-72h，首先，分別將稱好的NaOH與粉煤灰，加入水中混合攪拌制成基樣，進行水熱處理，然后采用高壓釜對基樣加熱，并持續攪拌，使其晶化，達到一定時間后，停止加熱并將合成樣品過濾、干燥即得到合成沸石產品。
實施例1液/固比(L/S)2.0、NaOH濃度(mol/L)1.0、合成時間(h)24、合成溫度(℃)80~130、合成壓力(Mpa)0~0.05。本發明的具體步驟如下(1)稱取粉煤灰250g，并將之放入裝有500mL水的燒杯中，攪拌2～3min；(2)稱取NaOH2Og(40g/mol×1mol/L×0.5L)，并將之放入裝有粉煤灰與水混合樣的燒杯中，攪拌3～5min，直至NaOH完全溶解，制成從粉煤灰合成沸石的基樣待用。
(3)將燒杯中的基樣倒進高壓釜的鋼制釜內，蓋上頂蓋，準備加熱。
(4)將高壓釜控制開關打開，并將溫度調至設定溫度，水熱合成開始。加熱過程中，讓攪拌器不停地攪拌。每隔1h記錄溫度和對應的壓力1次。
(5)達到設定的時限24h后，關掉高壓釜控制開關，待冷卻一定溫度后打開鋼釜頂蓋取樣并將之烘干后即得到NaP1型沸石，Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O。送檢，沸石轉化率(％)單品種20，總量20。
實施例2液/固比(L/S)2.0、NaOH濃度(mol/L)1.0、合成時間(h)48、合成溫度(℃)122~166、合成壓力(Mpa)0.15~0.35。合成沸石名稱NaP1型沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O。沸石轉化率(％)單品種60，總量60。
實施例3液/固比(L/S)2.0、NaOH濃度(mol/L)1.0、合成時間(h)48、合成溫度(℃)126~192、合成壓力(Mpa)0.1~0.7。合成沸石名稱NaP1型沸石、方沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O、NaAlSi2O6·H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種65、方沸石單品種15，總量80。
實施例4液/固比(L/S)2.0、NaOH濃度(mol/L)1.0、合成時間(h)48、合成溫度(℃)100~130、合成壓力(Mpa)0~0.02。合成沸石名稱NaP1型沸石、方沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O、NaAlSi2O6·H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種60、方沸石單品種15，總量75。
實施例5液/固比(L/S)1.25、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)24、合成溫度(℃)92~114、合成壓力(Mpa)0~0.02。合成沸石名稱NaP1型沸石、方沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O、NaAlSi2O6·H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種60、方沸石單品種15，總量75。
實施例6液/固比(L/S)1.25、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)24、合成溫度(℃)100~110、合成壓力(Mpa)0~0.02。合成沸石名稱NaP1型沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種75，總量75。
實施例7液/固比(L/S)1.25、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)24、合成溫度(℃)90~100、合成壓力(Mpa)0~0.02。合成沸石名稱NaP1型沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種75，總量75。
實施例8液/固比(L/S)1.25、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)48、合成溫度(℃)80~130、合成壓力(Mpa)0~0.12。合成沸石名稱NaP1型沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種65，總量65。
實施例9液/固比(L/S)2.0、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)22、合成溫度(℃)125~187、合成壓力(Mpa)0~1.0。合成沸石名稱NaP1型沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種60，總量60。
實施例10液/固比(L/S)2.0、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)72、合成溫度(℃)120~190、合成壓力(Mpa)0~0.7。合成沸石名稱NaP1型沸石、方沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O、NaAlSi2O6·H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種25、方沸石單品種55，總量80。
實施例11液/固比(L/S)2.0、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)72、合成溫度(℃)130~160、合成壓力(Mpa)0.1~0.28。合成沸石名稱NaP1型沸石、方沸石、菱沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O、NaAlSi2O6·H2O、(Ca，Na2K2)2Al4Si8O24·12H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種40、方沸石單品種30、菱沸石單品種10，總量80。
實施例12液/固比(L/S)2.5、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)24、合成溫度(℃)131~174、合成壓力(Mpa)＜1.0。合成沸石名稱NaP1型沸石、方沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O、NaAlSi2O6·H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種45、方沸石單品種20，總量65。
實施例13液/固比(L/S)2.5、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)48、合成溫度(℃)110~180、合成壓力(Mpa)0.18~0.45。合成沸石名稱NaP1型沸石、方沸石，沸石化學表達式Na1.4Al2Si3.9O11.5·2H2O、NaAlSi2O6·H2O。沸石轉化率(％)NaP1型沸石單品種15、方沸石單品種60，總量75。
實施例14液/固比(L/S)2.5、NaOH濃度(mol/L)2.0、合成時間(h)48、合成溫度(℃)110~160、合成壓力(Mpa)0.11~0.30。合成沸石名稱方沸石，沸石化學表達式NaAlSi2O6·H2O。沸石轉化率(％)方沸石單品種60，總量60。
權利要求
1.粉煤灰合成沸石的方法，采用水熱合成法，其特征是選取NaOH濃度1.0-2.0mol/L、水溶液與粉煤灰比1.25-2.5L/S，合成溫度90-190℃、合成壓力0-1.0MPa、合成時間22-72h，首先，分別將稱好的NaOH與粉煤灰，加入水中混合攪拌制成基樣，進行水熱處理，然后采用高壓釜對基樣加熱，并持續攪拌，使其晶化，達到一定時間后，停止加熱并將合成樣品過濾、干燥即得到合成沸石產品。
2.根據權利要求1所述的粉煤灰合成沸石的方法，其特征是最佳值為NaOH濃度為1.0mol/L時，水溶液/粉煤灰比為2.0L/S，合成時間48h、合成溫度90-190℃，合成壓力的＜1.0MPa。
3.根據權利要求1所述的粉煤灰合成沸石的方法，其特征是最佳值為NaOH濃度為2.0mol/L時，水溶液/粉煤灰比為1.25-2.50L/S，合成時間為24h，合成溫度為90-190℃，合成壓力＜1.0Mpa。
全文摘要
本發明涉及一種合成沸石的方法。粉煤灰合成沸石的方法,采用水熱合成法,其特征是選取NaOH濃度1.0－2.0mol/L、水溶液與粉煤灰比1.25－2.5L/S,合成溫度90－190℃、合成壓力0－1.0MPa、合成時間22－72h,首先,分別將稱好的NaOH與粉煤灰,加入水中混合攪拌制成基樣,進行水熱處理,然后采用高壓釜對基樣加熱,并持續攪拌,使其晶化,達到一定時間后,停止加熱并將合成樣品過濾、干燥即得到合成沸石產品。直接利用粉煤灰合成沸石,粉煤灰轉化為沸石率60~80%。
文檔編號C01B37/00GK1389399SQ0213875
公開日2003年1月8日 申請日期2002年7月8日 優先權日2002年7月8日
發明者王焰新, 郭永龍, 蔡鶴生, 楊志華 申請人:中國地質大學(武漢)