[发明专利]一种双孔沸石微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用粉煤灰超轻微介双孔沸石微球材料及制备方法，属于将工业固体废弃物粉煤灰制备成水（废水）处理领域的好氧（厌氧/光催化）流化床反应器的好氧(厌氧)微生物/光催化剂的载体。

背景技术

利用粉煤灰合成沸石分子筛的报道，最早可以追溯到30多年前Holler和wrisching [ Holler,WirsehingU. Zeolite formation from fly ash. Forchr. Miner.,1985, 63:21～43]的研究工作，多年来，粉煤灰基沸石分子筛用于去除废水中的固体颗粒、重金属离子和有机污染物方面进行吸附处理，以及生物大分子和酶的固定化方面等方面作了一系列应用研究，具有成本低廉、工艺简单、操作方便等优点。

但是粉煤灰基沸石分子筛有两个严重不足，首先它们的孔道尺寸均小于1.3 nm，这一点使其只能用于那些涉及小分子的应用，并不适合对有机大分子或生物大分子的吸附作用，应用领域受到很大限制。其次，在实际操作中沸石大都是粉末状，粒径太小则易随出水流失，不仅增大装置的水头损失而且不易回收。

发明内容

本发明的第1个目的在于提供一种超轻微介双孔沸石微球。

本发明的第2个目的在于提供上述微球的制备方法。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种双孔沸石微球，直径在4-6 mm，吸水率为18-24 %，堆积密度为610-630 kg∕m³，抗压强度为≥6Mpa。 

所述的双孔沸石微球，其Si/Al比为10～150，介孔孔道尺寸2～5 nm，比表面积≥30 m²/m³。

该微球的介孔孔道丰富， XRD分析表明主要为NaX型沸石和NaA型沸石的混合相。

本发明的双孔沸石微球的制备方法，包括以下几个制备步骤：

a、取一定量的粉煤灰去掉块状物及悬浮渣子，用水洗去堆积吸附物，过滤后在105 ℃下烘干并碾细，过200 目筛；

b、按照粉煤灰(g)：煤粉(g)：Fe₂O₃ (g)：Na₂CO₃ (g)：水（ml)=24：7：2：1：24的比例，将粉煤灰、Na₂CO₃、Fe₂O₃和煤粉进行充分混合后进行手工成球，直径在5-8 毫米，烧结成为粉煤灰微球，

烧结曲线的设置：第一段是从0-200℃升温5分钟，第二段是从200-550℃升温10分钟，第三段是从550-950℃升温10分钟，第四段是从950-1150℃升温10分钟，第五段是在1150℃时保温10分钟；

c、将粉煤灰微球置于摩尔浓度为12 mol/L的盐酸溶液中浸泡6 小时之后，洗涤干燥，得到除铁粉煤灰微球；

d、将除铁粉煤灰超轻微球和摩尔浓度为6 mol/L的NaOH溶液装入反应釜中晶化温度110℃水热合成2天，洗涤干燥，得到粉煤灰超轻沸石球；除铁粉煤灰超轻微球与NaOH溶液的体积/体积为1：1.5-2；

e、再将粉煤灰超轻沸石球置于马福炉550℃烧结5分钟，自然冷却得到超轻微介双孔沸石微球。

本发明所制备的超轻微介双孔沸石微球，具备一定抗压强度、易流化、不易出水流失，具有微孔和介孔双模型孔分布，可以缩短分子的扩散路径，比表面积大和较高的吸附交换能力。

本发明以粉煤灰为主要原料，由于粉煤灰中的Fe₂O₃被莫来石包裹，因此需添加少量的Fe₂O₃和煤粉作为成孔剂，另再添加微量的Na₂CO₃，在特定曲线下烧结成具有一定抗压强度的Na₂O-Al₂O₃-SiO₂共熔体作为沸石球骨架。再将粉煤灰超轻微球置于稀盐酸溶液中反应一定时间之后洗涤烘干除铁，再和一定浓度的NaOH溶液装入反应釜中进行水热合成，洗涤后烘干后，再在马弗炉中二次煅烧，得到超轻微介双孔沸石微球。