[发明专利]一种由煤矸石微波水热晶化合成方沸石的方法

说明书

本发明公开了一种由煤矸石微波水热晶化合成方沸石的方法，先通过CaO球磨煤矸石进行活化，再利用微波合成仪消解活化溶出硅铝酸盐，进一步采用水热法合成方沸石分子筛。选材经济、成本低，固体废物的高附加值利用；合成方法简易，以微波辅助水热合成法实现合成，经洗涤、离心、干燥，制得方沸石，数据翔实精确，且合成过程不污染环境。

技术领域

本发明涉及一种由煤矸石微波水热晶化合成方沸石的方法，属于煤矸石利用和制备方沸石领域。

背景技术

方沸石是一种类长石矿物，其具有高水热稳定性、高选择性和良好的离子交换性。可以利用方沸石生产离子筛及橡塑助剂、土壤改良剂、重金属提取剂、生产硅铝化合物、杀菌剂、特殊氧化剂等。由于其优良特性，方沸石的合成与应用研究已有相关报道，由此可知，该方沸石材料具有良好的工业应用前景。

2011年，蔡坤川等人（蔡坤川，李艳，景镇子．水热合成方沸石的研究［J］．科技创新与应用，2016( 35):23-25.）采用化学品二氧化硅和铝粉为原料，利用水热合成技术，研究了不同原料比，不同反应温度，不同反应时间对方沸石合成的影响，并对最优条件下合成得方沸石样品进行了形貌和热分析表征。2013年，齐长林等人（齐长林，张卫民，王晓琦，等．方沸石的水热合成及其对水溶液中Pb^{2 +}的吸附［J］．济南大学学报(自然科学版)，2013，27(1):59-62.）以铝粉和硅粉为原料水热合成了方沸石，并研究了合成沸石对 Pb²⁺的吸附作用。传统的方沸石合成主要以化学试剂为原料，而且往往需要加入有机模板剂，造成沸石合成的成本较高。

发明内容

本发明旨在提供一种由煤矸石微波水热晶化合成方沸石的方法，以煤矸石为原料，不添加模板剂，采用微波水热晶化法成功合成了方沸石，为方沸石的合成开发了一条新途径。

本发明提供了一种由煤矸石微波水热晶化合成方沸石的方法，包括以下步骤：

（1）制备球磨活化煤矸石：

将煤矸石与氧化钙按质量比为2~10∶1混合于球磨罐中，正反交替球磨时间可为1h~10h，得到球磨活化煤矸石粉体（100目~200目）待用；

（2）煤矸石微波消解活化

将球磨活化煤矸石、氢氧化钠混合放于微波反应釜中磁力搅拌，消解温度为100℃~160℃微波活化40min~120min，从煤矸石中溶出活性的硅铝酸盐待用；

（3）硅铝复合溶液的制备

将步骤（2）活化获得的活性硅铝酸盐溶液放入聚四氟乙烯反应釜中，再加入正硅酸乙酯制备出硅铝比为2~3∶1的复合溶液，继续在室温下搅拌陈化2h~4h；

（4）方沸石的制备

将上述步骤（3）中获得的陈化后的溶胶，在晶化温度120℃~160℃，晶化时间24h~72h水热条件下制备合成方沸石；反应釜取出后，将反应后的溶液过滤，晶体材料滤出，随后洗涤至pH≤8，将洗涤后的晶体材料离心，80℃~100℃烘干12h~24h即得到方沸石分子筛。离心时，速率为7000r/min，离心时间为5min。

本发明采用CaO球磨活化，能更好地激发煤矸石活性。

本发明采用微波合成仪进行活化消解，更有效的溶出硅铝酸盐。

本发明所述恒温晶化反应是在不锈钢反应釜内实施的。

本发明的有益效果：

本发明以煤矸石为原料合成方沸石，既解决了煤矸石污染环境的问题，又能够提高沸石产品的经济和社会效益。该方法利用固体废弃物煤矸石来合成一种高附加值产品，使用微波水热合成法来制备，该方法具有原料来源广泛、合成成本低、环保的优点，适合于吸附分离应用。

附图说明