粉煤灰综合利用 FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION2016 NO.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30~50cm²/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沸石类的多孔结构。
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文章编号：1005-8249(2016)02-0021-04
粉煤灰中的主要成分为二氧化硅和氧化铝（二者1试验原料及合成过程 含量之和超过80%），其主要的矿物组成如表1。
而 沸石的主要组成也是二氧化硅和氧化铝，如能采用化1.1试验原料及分析 学方法将粉煤灰转化为沸石产品，既可以极大的降低本试验采用大同二电厂的粉煤灰为原料，其化学 沸石生产成本，又可为粉煤灰的高端化应用提供新的组成见表2。
所选粉煤灰样品中主要组成为Al20，和 思路。
国内外研究者针对粉煤灰合成沸石工艺做了很SiO2，占粉煤灰的总质量的75%左右，其中粉煤灰中的 多研究工作，但多集中在实验室阶段，鲜有工业化生产Si/AI摩尔比约为1:1,该硅铝比适合合成A型沸石。
应用，主要原因是由于粉煤灰合成沸石产品的应用市表1粉煤灰的矿物组合/% 场受到极大的限制。
与商业沸石相比，粉煤灰沸石产矿物名称石英莫来石赤铁矿磁铁矿玻璃体含碳量 品组分复杂多样，很难应用于对沸石纯度要求较高的范围0.9-18.5 2.7-34.10-4.70.4-13.8 50.2-79.0 1.0-23.5 催化剂领域和气体分离领域。
但随着“水十条”、“土均值8.121.21.12.860.48.2 十条"的相继颁布，国家对污水处理及土壤修复领域表2大同二电厂粉煤灰的主要组成/% 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32.6842.19 3.011.570.380.390.131.381:1 煤灰沸石在污水治理，土壤改良等领域具有广阔的对粉煤灰原料进行XRD分析如图1（a)所示，可 市场。
见所选粉煤灰样品中主要以莫来石结构为主；对粉煤 本文以大同二电厂粉煤灰为主要原料，经碱溶液灰样品进行粒径分析如图1(b)所示，可见粉煤灰的颗 处理后，晶化得到沸石类产品，并将其应用于模拟重金粒直径在25um左右；对粉煤灰进行氮气吸附脱附试 属废水，结果表明，该材料具有很好的重金属处理效验，结果如图1（c)所示，表明所选粉煤灰样品不具有 果，达到商业沸石处理水平，具有很好的市场应用孔结构，BET比表面积约为1cm/g；对粉煤灰样品进 空间。
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%。
收稿日期：2015-11-03
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万方数据
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2结果与讨论 2.1预处理条件对产品结构的影响 从粉煤灰的元素组成以及晶型结构分析结构可以 看出，粉煤灰中的主要硅铝元素存在于莫来石晶型中， 2 8/(°因此在粉煤灰合成沸石的过程中，关键的环节是对粉 （a）晶型分析（b）粒径分析煤灰预处理。
通过对预处理条件的优化可以最大程度 2的溶解出粉煤灰中的硅铝元素。
通过对一步预处理条
件和低温熔融预处理条件的优化，考察预处理条件对 粉煤灰硅铝的溶出率及对最终产品的结构的影响。
采 用L2正交实验设计方法，考察了温度，灰碱比以及反 相对分压/(P/P)0204000温度/℃应时间对硅铝溶出率的影响，如表3所示。
（e）氮气吸附脱附曲线（d）热重分析表3预处理条件对硅铝溶出量的影响 图1粉煤灰物...
