內蒙古地區煤矸石合成X型沸石的試驗研究

王思陽，王曉麗，臧曄

(1.內蒙古師范大學 化學與環境科學學院，內蒙古 呼和浩特 010022；2.內蒙古自治區環境化學重點實驗室，內蒙古 呼和浩特 010022)

煤矸石是在煤炭開采過程中產生的一種固體廢棄物[1]，目前，主要用作建筑材料、生產普通水泥、用于發電等方面[2-6]。煤矸石的主要成分為二氧化硅和氧化鋁[7]，與沸石的主要成分基本相同。沸石是一種具有較大的比表面積以及豐富的孔道結構并且可作為吸附劑的硅鋁酸鹽化合物[8-9]。可以吸附水中的重金屬離子、處理含磷廢水、去除水體中的有機物等。

本文采用堿熔-水熱合成法合成X型沸石，研究X型沸石對磷的吸附，探究其吸附效果的最佳條件。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

赤峰地區煤矸石，灰黑色，主要化學成分見表1；酒石酸銻鉀、濃硫酸、抗壞血酸、鉬酸銨、磷酸二氫鉀均為分析純。

722N型可見分光光度計；K93-33031型無油活塞式真空泵；BS210S型電子天平；TDL-5-4型低速大容量離心機；DZF-6050型真空干燥箱；HY-2A型調速多用振蕩器；SRJX-4-13型馬弗爐；HJ-6A型數顯恒溫多頭磁力攪拌器；Rigaku D/Max-2000 X射線衍射儀；SU8010掃描電子顯微鏡；ASAP2020孔結構比表面積測定儀。

表1 煤矸石主要化學成分

1.2 煤矸石的分析

由表1可知，煤矸石的主要化學成分是Al2O3和SiO2，含量高于60%，其中SiO2與Al2O3的摩爾比值接近于4.87，向樣品中添加適量鋁源可以合成X型分子篩。此外,Fe2O3、CaO、MgO、Na2O的含量較小，對實驗的影響可忽略不計。

1.2.1 煤矸石XRD分析 煤矸石的XRD圖譜見圖1。

圖1 煤矸石的XRD圖

由圖1可知，該地區煤矸石的主要礦物為石英，直接焙燒難以提供制備X型沸石的原料要求。……