專利名稱：一種p1型粉煤灰分子篩填料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用Pl型粉煤灰分子篩制備的填料。本發(fā)明還涉及一種制備上述填料的方法。
背景技術(shù)：
杭粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為:Si02、Al203、Fe0、Fe203、Ca0、Ti02等。粉煤灰是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。由于煤的灰量變化范圍很廣，而且這一變化不僅發(fā)生在來自世界各地或同一地區(qū)不同煤層的煤中，甚至也發(fā)生在同一煤礦不同的部分的煤中。因此，構(gòu)成粉煤灰的具體化學(xué)成分含量，也就因煤的產(chǎn)地、煤的燃燒方式和程度等不同而有所不同。近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，傳統(tǒng)的填料生產(chǎn)成本逐漸增高，發(fā)明新的填料勢在必行。而粉煤灰作為一種工業(yè)固體廢棄物，對其研究也很多，關(guān)于粉煤灰的應(yīng)用，目前主要是集中在水泥生產(chǎn)、混泥土、制作陶粒、合成分子篩、污水處理和煙氣脫硫以及做新型墻體材料等其他方面。工業(yè)和農(nóng)業(yè)固體廢棄物的處理與處置是目前國內(nèi)外所面臨亟待解決的重大環(huán)境污染和保護(hù)的課題之一，特別是粉煤灰的堆放，已經(jīng)嚴(yán)重影響到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，而且由于煤炭消耗的逐年遞增，粉煤灰的產(chǎn)量也逐年增加，按照每噸煤產(chǎn)生30%來計算，全國目前每年產(chǎn)生粉煤灰9億多噸，農(nóng)村作物殘留物秸桿產(chǎn)量達(dá)到7億噸。這些固體廢棄物目前都沒有得到合理處理和處置。因此，如何合理的處理和處置這些固體廢棄物已成為當(dāng)今科技領(lǐng)域的重要研究課題和迫切希望解決的難題。事實上，粉煤灰中含有Si02、A1203、FeO、Fe203、Ca0、Ti02等活性金屬成分，是用作填料的理想原料；農(nóng)作物殘留物秸桿碳含有較多的碳，可以作為低碳氮比污水處理時補(bǔ)充碳源的理想材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用Pl型粉煤灰分子篩制備的填料。本發(fā)明還涉及一種制備上述填料的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的利用Pl型粉煤灰分子篩制備的填料，以重量百分比計為:60% -70%的Pl型粉煤灰分子篩、8% -15%的秸桿碳、8% -15%的水玻璃和10% -20%的杭錦土。本發(fā)明提供的制備上述填料的方法，是將杭錦土、秸桿碳和水玻璃與Pl型粉煤灰分子篩粗碎后，混合均勻造粒。

所述的制備方法，其中，Pl型粉煤灰分子篩、秸桿碳、水玻璃和杭錦土均過100目-200目的篩。所述的制備方法，其中，造粒是將混合物放在100-150°c的馬弗爐中煅燒，制成粒徑為8-15mm的小球。
所述的制備方法，其中，Pl型粉煤灰分子篩是通過下述方法得到:I)將粉煤灰與堿的水溶液配成混合液，加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)；2)在步驟I)反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比，反應(yīng)生成沸石分子篩；3)將步驟2)反應(yīng)后的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；4)分離后的固體用水清洗后，加入不同濃度的CaCl2或FeCl2溶液，得到陽離子類型為Ca或Fe型沸石；5)將步驟4)的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；6)分離后的固體用水清洗，干燥后得到粉末狀Pl型粉煤灰分子篩。所述的方法，其中，步驟I)的堿的水溶液是氫氧化鈉水溶液，粉煤灰:水+NaOH質(zhì)量比為1: 2.5-5，其中NaOH質(zhì)量濃度為7-20%。所述的方法，其中，步驟I)中加熱攪拌為65_75°C。

本發(fā)明的效果在于:生產(chǎn)成本低廉，原材料來源廣泛；比表面積大，孔隙率高，吸附性強(qiáng)；生產(chǎn)工藝簡單，并且能夠達(dá)到以廢治廢的效果，對于環(huán)境污染治理和環(huán)境保護(hù)都有
重要意義。


圖1是本發(fā)明粉煤灰合成的Pl粉煤灰分子篩的掃描電鏡圖。圖2是本發(fā)明粉煤灰合成的Pl型粉煤灰分子篩的X射線衍射(XRD)圖。
具體實施例方式本發(fā)明具體涉及到利用粉煤灰合成的Pl型粉煤灰分子篩和杭錦土作為粘結(jié)劑制備的填料。本發(fā)明利用Pl型粉煤灰分子篩和杭錦土以及秸桿碳的物性特點，加上水玻璃，總共四種原材料來制備一種填料，為填料的制備提供了一種新的方法。迄今為止，通過查閱國外內(nèi)相關(guān)資料，并未發(fā)現(xiàn)有采用Pl型粉煤灰分子篩、杭錦土、秸桿碳和水玻璃為主要原料來制備一種填料的報道。本發(fā)明利用P型粉煤灰分子篩制備的填料，以重量百分比為:60% -70%的Pl型粉煤灰分子篩、8% -15%的秸桿碳、8% -15%的水玻璃和10% -20%的杭錦土。其制備過程是將杭錦土、秸桿碳和水玻璃與Pl型粉煤灰分子篩粗碎后，混合均勻放在100-150°C的馬弗爐中煅燒造粒，制備粒徑為8-15_的小球。本發(fā)明的粉煤灰、秸桿碳、水玻璃和杭錦土都預(yù)先過100目-200目篩。本發(fā)明中提到的Pl型粉煤灰分子篩是通過下述方法得到:(I)將粉煤灰與堿的水溶液配成混合液，加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)；(2)在步驟(I)反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比進(jìn)行反應(yīng)；(3)將步驟(2)反應(yīng)后的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；(4)分離后的固體用水清洗后，加入不同濃度的CaCl2或FeCl2溶液，得到陽離子類型為Ca或Fe型沸石；(5)將步驟(4)的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；
(6)分離后的固體用水清洗，干燥后得到粉末狀Pl型粉煤灰分子篩。本發(fā)明所用的粉煤灰主要是來自火電廠煤燃燒后的固體廢棄物，用粉煤灰合成分子篩的方法主要是分兩步進(jìn)行，相對于一般粉煤灰合成分子篩來說，該方法不需要高溫，而且產(chǎn)品的產(chǎn)率較高。本發(fā)明所用的杭錦土和水玻璃都起到粘結(jié)劑和造孔劑的作用。下面結(jié)合本發(fā)明用粉煤灰、杭錦土、秸桿碳和水玻璃為主要原料來制備一種填料的方法，說明本發(fā)明的具體實施方式
。實施例1I) Pl型粉煤灰分子篩的制備:(I)將固體廢物(固體廢物可以是粉煤灰和赤泥中的一種或任意比例的兩種)與堿(氫氧化鈉)的水溶液配成混合液，加熱攪拌，并于110-130°C反應(yīng)l_2h ;固體廢物:水+NaOH質(zhì)量比為1: 2.5-5，其中NaOH質(zhì)量濃度為7-20% ;(2)在步驟I反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比，于110_130°C反應(yīng)；(3)待步驟2反應(yīng)后的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離；(4)分離后的固體用水清洗，加入CaCl2或FeCl2溶液，制備陽離子類型為Ca或Fe型沸石；(5)等步驟4的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離，得到的固體清洗、干燥后獲得粉末狀P型粉煤灰分子篩，造粒、 干燥獲得粒狀Pi型粉煤灰分子篩。本發(fā)明制備的Pi型粉煤灰分子篩圖的掃描電鏡圖如圖1所示，圖2是Pl型粉煤灰分子篩的X射線衍射(XRD)圖。2)將Pl型粉煤灰分子篩、杭錦土和水玻璃用粉碎機(jī)粉碎至粒徑為100目，將秸桿碳粉碎并用炭化爐碳化。3) Pl型粉煤灰分子篩填料的制備(I)將Pl型粉煤灰分子篩(實施例1制備)、杭錦土和水玻璃用粉碎機(jī)粉碎至粒徑為180目，將秸桿碳粉碎并用炭化爐碳化。(2)將Pl型粉煤灰分子篩與杭錦土、秸桿碳和水玻璃按比例混合后加水?dāng)嚢?，用造粒機(jī)制備成粒徑為15mm的小球，用于填料制備的重量百分比為:60%的Pl型粉煤灰分子篩、15 %的秸桿碳、15 %的水玻璃和10 %的杭錦土。(3)將步驟2制備的小球在105°C下加熱30min，保溫60min，自然冷卻至室溫后，澆水養(yǎng)護(hù)120min，自然風(fēng)干后即得本填料。實施例2I)將Pl型粉煤灰分子篩(實施例1制備)、杭錦土和水玻璃用粉碎機(jī)粉碎至粒徑為150目，將秸桿碳粉碎并用炭化爐碳化。2)將Pl型粉煤灰分子篩與杭錦土、秸桿碳和水玻璃按比例混合后加水?dāng)嚢?，用造粒機(jī)制備成粒徑為IOmm的小球，用于填料制備的重量百分比為:70%的Pl型粉煤灰分子篩、10 %的秸桿碳、10 %的水玻璃和10 %的杭錦土。3)將步驟2制備的小球在120°C下加熱25min，保溫50min，自然冷卻至室溫后，澆水養(yǎng)護(hù)150min，自然風(fēng)干后即得本填料。實施例3I)將Pl型粉煤灰分子篩(實施例1制備)、杭錦土和水玻璃用粉碎機(jī)粉碎至粒徑為180目，將秸桿碳粉碎并用炭化爐碳化。2)將Pl型粉煤灰分子篩與杭錦土、秸桿碳和水玻璃按比例混合后加水?dāng)嚢?，用造粒機(jī)制備成粒徑為15mm的小球，用于填料制備的重量百分比為:65%的Pl型粉煤灰分子篩、15 %的秸桿碳、10 %的水玻璃和10 %的杭錦土。3)將步驟2制備的小球在150°C下加熱20min，保溫40min，自然冷卻至室溫后，澆水養(yǎng)護(hù)180min，自然風(fēng)干后即得本填料。采用 本填料處理低碳氮比的生活污水，進(jìn)水COD 370mg/L, TN77mg/L, SS 80mg/L,經(jīng)過填料處理后，出水為COD 45mg/L,TN 13mg/L，TP 0.9mg/L，出水滿足城市污水處理廠中一級A標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種利用Pi型粉煤灰分子篩制備的填料，以重量百分比計為: 60 % -70 %的Pl型粉煤灰分子篩、8 % -15 %的秸桿碳、8 % -15 %的水玻璃和10% -20%的杭錦土。
2.—種權(quán)利要求1所述填料的制備方法，是將杭錦土、秸桿碳和水玻璃與Pl型粉煤灰分子篩粗碎后，混合均勻造粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，Pl型粉煤灰分子篩、秸桿碳、水玻璃和杭錦土均過100目-200目的篩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，造粒是將混合物放在100-150°C的馬弗爐中煅燒，制成粒徑為8-15mm的小球。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其中，Pl型粉煤灰分子篩是通過下述方法得到: 1)將粉煤灰與堿的水溶液配成混合液，加熱攪拌進(jìn)行反應(yīng)； 2)在步驟I)反應(yīng)后的混合液中添加鋁源或硅源調(diào)整硅鋁比進(jìn)行反應(yīng)； 3)將步驟2)反應(yīng)后的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離； 4)分離后的固體用水清洗后，加入CaCl2或FeCl2溶液，得到陽離子類型為Ca或Fe型沸石； 5)將步驟4)的混合液降溫冷卻后進(jìn)行固液分離； 6)分離后的固體用水清洗，干燥后得到Pl型粉煤灰分子篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟I)的堿的水溶液是氫氧化鈉水溶液，粉煤灰:水+NaOH質(zhì)量比為1: 2.5-5，其中NaOH質(zhì)量濃度為7-20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，步驟I)中加熱攪拌為65-75°C。
全文摘要
一種利用P1型粉煤灰分子篩制備的填料，以重量百分比計為55％-75％的粉煤灰、5％-10％的秸稈碳、4％-8％的水玻璃和5％-10％的杭錦土。本發(fā)明還公開了制備上述填料的方法。本發(fā)明的工藝簡單、易于控制、成本低廉、且有利于“三廢”的治理，對污染的環(huán)境治理具有重要意義。
文檔編號C01B39/02GK103073258SQ20131004560
公開日2013年5月1日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者席北斗, 趙穎, 彭星, 夏訓(xùn)峰, 張列宇, 李曉光 申請人:中國環(huán)境科學(xué)研究院