粉煤灰综合利用
FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION
2016NO.2 试验与应用
粉煤灰合成沸石及其在重金属废水处理中的应用
The Synthesis of Zeolitic Absorbing Material from Fly Ash of Power Plant and its Application on the Treatment of Waste Water containing Heavy Metals
于家琳'，杨阳',KevinLi2,徐冬郭桦刘汉强
（1.北京市发电系统功能材料重点实验室，国电新能源技术研究院能源创新中心，北京
2.西澳大学，能源中心，澳大利亚）
摘要：以粉煤灰为原料，经碱溶液处理后，晶化得到沸石类产品。样品进行XRD，N，吸附脱附，SEM等技术进行表征。XRD结果表明该方法可以合成得到P型沸石的晶型结构；N，吸附脱附结果显示样品的BET约30~50cm/g，与原粉煤灰相比有显著提高：SEM结果表明在粉煤灰玻璃球体表面长出滤石类的多孔结构。将该方法得到的一系列样品用于含有500ppmNi"的模拟重金属废水中，表明该材料具有很好的重金属处理效果，饱和吸附量在20~50mg/g，达到商业沸石处理水平，具有很好的市场应用空间，
关键词：粉煤灰沸石：吸附剂：重金属废水处理
中图分类号：TQ649.4*5
文献标识码：A
粉煤灰中的主要成分为二氧化硅和氧化铝（二者含量之和超过80%），其主要的矿物组成如表1(1)。而沸石的主要组成也是二氧化硅和氧化铝，如能采用化学方法将粉煤灰转化为沸石产品，既可以极大的降低沸石生产成本，又可为粉煤灰的高端化应用提供新的思路。国内外研究者针对粉煤灰合成沸石工艺做了很多研究工作，但多集中在实验室阶段，鲜有工业化生产应用，主要原因是由于粉煤灰合成沸石产品的应用市场受到极大的限制。与商业沸石相比，粉煤灰沸石产品组分复杂多样，很难应用于对沸石纯度要求较高的催化剂领域和气体分离领域。但随着“水十条”、“土十条”的相继颁布，国家对污水处理及土壤修复领域日益关注，粉煤灰沸石的硅铝比较低，它们具有较强的离子交换、吸附能力和较大的离子交换容量，这使得粉煤灰沸石在污水治理，土壤改良等领域具有广阔的市场。
本文以大同二电厂粉煤灰为主要原料，经碱溶液处理后，晶化得到沸石类产品，并将其应用于模拟重金属废水，结果表明，该材料具有很好的重金属处理效果，达到商业沸石处理水平，具有很好的市场应用空间。
收日期：2015-11-03 万方数据
文章编号：1005-8249(2016)02-0021-04
1试验原料及合成过程 1试验原料及分析 1.1
本试验采用大同二电厂的粉煤灰为原料，其化学组成见表2。所选粉煤灰样品中主要组成为Al,O，和 Si0，，占粉煤灰的总质量的75%左右，其中粉煤灰中的 SiAI摩尔比约为1:1,该硅铝比适合合成A型沸石。
表丨粉煤灰的矿物组合("]
矿物名称石英
/%
莫来石
素铁矿磁铁矿
含碳量
玻璃体
范围0.918.5 2.734.104.7
0.413.8 50.279.0 1.023.5
均值
8.1
21.2
1.1
2.8
表2大同二电厂粉煤灰的主要组成
Al,O, SiO, Fe,0,
32.6842.19
3.01
Cao 1.57
Mgo 0.38
K,o 0.39
Na,o 0.13
60.4
/%
8.2
TiO, Si/AI(mol)
1.38
1:1
对粉煤灰原料进行XRD分析如图1（a）所示，可
见所选粉煤灰样品中主要以莫来石结构为主：对粉煤灰样品进行粒径分析如图1(b)所示，可见粉煤灰的颗粒直径在25μm左右；对粉煤灰进行氮气吸附脱附试验，结果如图1(c)所示，表明所选粉煤灰样品不具有孔结构，BET比表面积约为1cm/g；对粉煤灰样品进行热重分析如图1(d)所示，可见粉煤灰中含有约2% 左右的未燃尽碳，含水约0.1%。
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