[发明专利]一种大规模制备介孔二氧化硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化循环利用及新材料的制备领域，具体涉及一种使用粉煤灰大规模制备介孔二氧化硅的方法。

背景技术

粉煤灰是火力发电厂燃煤发电的副产物，其年产量达到7.5亿吨[1]且仍在日益增加。目前而言，全球性粉煤灰的资源化利用比率仅在15%~25%[1]，对粉煤灰的处理和处置仍然局限于填埋和堆置。大量未被有效利用的粉煤灰不仅占用了宝贵的土地资源，其产生的扬尘还会污染大气，排入水系使河流堵塞，并且其中的有害成分，如重金属离子和其中一些化学物质通过挥发、甚至通过食物链对人体和其他生物体产生威胁。这给社会带来了巨大的环境压力，也很大程度上限制了传统能源产业的发展。因此，如何资源化利用粉煤灰，提高粉煤灰的利用率成为扫除传统能源产业发展障碍的当务之急。我国粉煤灰资源化技术总体上仍然以建材方面的利用为主，市场容量已接近饱和，对粉煤灰的消纳量难以进一步提高，亟需开拓高端应用市场。近些年来，国内外研究者在利用粉煤灰提取有价金属[2，3]、分离制备粉煤灰微珠[4，5]、合成介孔二氧化硅材料[6-11]方面都有显著进展。

在这些应用中，介孔二氧化硅材料正处于蓬勃发展的阶段。介孔二氧化硅在催化科学、生物医药、电化学、分离技术和能源存储领域都有着广泛应用，这些应用给介孔二氧化硅材料带来了巨大的市场需求。然而，目前无论是使用粉煤灰[6-11]还是使用其他原料[12，13]来合成介孔材料的方法都基于溶胶凝胶法。这种方法由于其前驱体的组分和均匀性难以控制，难以实现工业放大和规模化生产，这与介孔二氧化硅日益增长的市场需求之间产生了极大的反差。因此，亟需开发一种具有工业化潜力的介孔二氧化硅大规模制备方法。在材料领域，大规模制备方法的提出能够满足介孔二氧化硅不断增长的应用需求，给这种新型孔材料的发展带来新的契机。同时，在固体废弃物资源化领域，大规模的合成方法是对粉煤灰充分消纳的保障，从而真正解决粉煤灰的处理与处置难题。

综上所述，申请人通过大量的文献资料及国内外专利的检索，没有发现能够使用粉煤灰大规模制备介孔二氧化硅的文献及专利报导。

以下是发明人给出的主要参考文献：

[1]R.S.Blissett，N.A.rowson，Areviewofthemulti-componentutilisationofcoalflyash，Fuel，97(2012)1-23。

[2]A.K.Tripathy，C.K.Sarangi，B.C.Tripathy，K.Sanjay，I.N.Bhattacharya，B.K.mahapatra，P.K.Behera，B.K.Satpathy，AluminiumrecoveryfromNALCOflyashbyaciddigestioninthepresenceoffluorideion，InternationalJournalofmineralProcessing，138(2015)44-48。

[3]Z.Y.Zhang，X.C.Qiao，J.G.Yu，Aluminumreleasefrommicrowave-assistedreactionofcoalflyashwithcalciumcarbonate，FuelProcessingTechnology，134(2015)303-309。

[4]T.hirajima，H.T.B.M.Petrus，Y.Oosako，M.Nonaka，K.Sasaki，T.Ando，Recoveryofcenospheresfromcoalflyashusingadryseparationprocess:Separationestimationandpotentialapplication，InternationalJournalofmineralProcessing，95(2010)18-24。

[5]H.T.B.M.Petrus，T.hirajima，Y.Oosako，M.Nonaka，K.Sasaki，T.Ando，Performanceofdry-separationprocessesintherecoveryofcenospheresfromflyashandtheirimplementationinarecoveryunit，InternationalJournalofmineralProcessing，98(2011)15-23。