[发明专利]基于碱熔法的煤矸石基钠离子型分子筛制备方法及应用方法

说明书

本发明涉及一种基于碱熔法的煤矸石基钠离子型分子筛制备方法及应用方法，主要利用鄂尔多斯地区无重金属污染的煤矸石及氢氧化钠，在不加硅铝源的前提下通过对煤矸石进行预处理、碱熔、陈化、晶化及水洗干燥等碱熔法的步骤制备煤矸石基钠离子型分子筛，该分子筛具有八面体形状晶体结构及较大比表面积和孔体积，对重金属具有较高的吸附容量和吸附效果，通过对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附试验得到了验证，两者的吸附率可以达到90%以上，为利用煤矸石制备分子筛提供了重要的依据，同时为煤矸石的综合利用提供了一种重要的途径。

技术领域

本发明涉及一种基于碱熔法的煤矸石基钠离子型分子筛制备方法及应用方法，属于煤矸石资源化利用技术和水处理材料技术领域。

背景技术

煤矸石是煤炭开采及洗选过程中产生的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，其矿物成分主要为高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石等；其主要化学成分是Al₂O₃、SiO₂，另外还有少量Fe₂O₃、CaO以及微量稀有元素。传统的煤矸石利用方式主要以热值回收、建筑材料、回填工程为主，其中利用规模最大的两种途径为煤矸石能源化和建筑材料化；由此可知，高附加值利用是煤矸石综合利用的重要补充，将成为煤矸石综合利用的发展方向。

在所有发展方向中，钠离子型分子筛是一类具有八面型的晶体结构材料，作为吸附材料在水处理的重金属吸附方面具有广泛的应用用于去除重金属离子的最佳吸附剂之一。此外，也可以对CH₄、CO₂等气体进行吸附，同时，在石油炼制工业中作为裂解催化剂的主要成分进行应用等，具有广阔的应用前景；而获得钠离子型分子筛的制备方法中较为常见的是碱熔法，但是现有关于碱熔法制备获得的分子筛，不仅制作成本较高，而且无法得到满意的吸附效果，因此亟需发展一种可以制备钠离子型分子筛的制备方法，以满足实际需求。

发明内容

本发明提供一种基于碱熔法的煤矸石基钠离子型分子筛制备方法及应用方法，制备得到的分子筛具有八面体形状晶体结构及较大比表面积和孔体积，稳定性高，且具有较强的吸附效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于碱熔法的煤矸石基钠离子型分子筛制备方法，包括以下步骤：

第一步，将经过预处理与筛选的煤矸石进行洗涤，去除表面灰尘以及土壤后进行过筛，接着进行粉碎形成煤矸石粉；

第二步，将NaOH加入到煤矸石粉内进行均匀混合；

第三步，形成的混合物放入马弗炉内，进行加热，得到蓝绿色的碱熔产物；

第四步，将获得的蓝绿色碱熔产物进行陈化，形成凝胶产物；

第五步，凝胶产物放入聚四氟乙烯内衬的反应釜内，进行晶化获得晶化产物；

第六步，将晶化产物过滤，并使用去离子水进行洗涤，洗涤后进行烘干制备形成煤矸石基钠离子型分子筛；

作为本发明的进一步优选，第一步中，筛选后的煤矸石中原料质量份数的配比为Na₂O:Al₂O₃:SiO₂:H₂O＝3.5:1:2.9:150；

煤矸石粉碎前过100目筛；

作为本发明的进一步优选，第二步中，NaOH与煤矸石粉进行混合的质量分数比为1:1；

作为本发明的进一步优选，第三步中，将混合物放入马弗炉，加热温度为800℃，持续时间为2小时；

作为本发明的进一步优选，第四步中，碱熔产物陈化的时间为6个小时；