粉煤灰制備13X分子篩及VOCs吸附性能研究

竹 濤，韓一偉，牛文風，薛澤宇，王禮峰

(中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院，北京 100083)

0 引 言

粉煤灰是煤粉燃燒產生的細顆粒物，粒徑為0.5～300.0 μm，密度為2.1～2.6 g/cm3，主要化學成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等[1]。據統計，2017年我國粉煤灰排放量約為6億t，預計到2020年粉煤灰累計儲量將超過30億t。目前，我國粉煤灰利用率僅為60%，可見如何實現粉煤灰科學處置與利用亟待解決[2]。分子篩是具有骨架結構的納米微孔晶體材料，因具有優異的吸附、催化、離子交換等物理化學性能而被廣泛用于廢氣吸附、污水凈化等領域。粉煤灰中含有合成分子篩所需的Si、Al等元素，在適當條件下通過化學反應破壞粉煤灰分子結構，使原子重新排列即可得到不同類型分子篩[3-4]。ZHANG等[5]利用不同濃度HCl和NaOH溶液對粉煤灰進行改性處理用于吸附揮發性有機物(Volatile Organic Compounds,VOCs)，研究發現分子篩VOCs吸附容量高于活性炭。CLAUDIA等[6]利用粉煤灰合成分子篩用于去除污水中Mn2+，經過連續浸出試驗發現吸附在分子篩中的Mn2+固定在晶格中，因此可用于凈化污水中重金屬離子。郭慶增[7]以粉煤灰為原料，采用水熱合成法制備SAPO型分子篩用于研究其對VOCs的吸附行為，研究結果顯示此類分子篩對苯和二甲苯去除率達70%以上。

雖然眾多學者利用粉煤灰制備的分子篩表現出優良吸附性能，但在制備過程中產生大量殘渣難以回收利用，不能充分利用粉煤灰中多種礦物資源。試驗擬采用堿熔活化結合水熱合成法利用粉煤灰提鋁產生的殘渣制備13X分子篩，分析硅鋁比、堿度、晶化時間等因素對制備分子篩的影響，考察VOCs吸附性能并與活性炭對比分析，研究既能增強提鋁殘渣消納能力又能為粉煤灰多品種高質化產品開發提供新途徑。……