一種利用粉煤灰制備mcm-41分子篩的方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法及應用，屬于分子篩制備【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的步驟為：a、將粉煤灰原粉烘干至恒重，用HCl溶液與干燥粉煤灰混合，攪拌、離心、洗滌、烘干備用；b、將步驟a處理后的粉煤灰與NaOH混合煅燒，冷卻后研磨成細粉，將得到的研磨后煅燒物加入到去離子水中，混合、攪拌，離心分離獲得上清液；c、稱取模板劑CTAB溶于去離子水中，水浴條件下持續(xù)攪拌，逐滴滴加步驟b中獲得的上清液，用HNO3調(diào)節(jié)溶液pH，對得到的凝膠狀物質(zhì)進行晶化反應，晶化后自然冷卻至室溫，離心、洗滌、烘干、焙燒得到MCM-41分子篩。本發(fā)明充分利用火電廠排放的粉煤灰作為硅鋁源，降低了分子篩的合成成本，利用價值高。
【專利說明】—種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法及應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分子篩制備【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種利用火電廠排放的粉煤灰為主要硅鋁源制備MCM-41分子篩的方法及應用。
【背景技術(shù)】
[0002]介孔分子篩與傳統(tǒng)的微孔分子篩相比，具有穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)、孔道呈六方有序排列、大小均勻、具有高比表面積(600~1200 m2.g—1)、高吸附容量(>0.7cm3.g—1)、較大的孔徑(2~30nm)等優(yōu)良特性。在選擇吸附、分離和催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出了很大的應用潛力。但是相較微孔分子篩和天然沸石材料，介孔分子篩MCM- 41通常采用純化工原料如二氧化硅、硅酸鈉、正硅酸乙酯等作為硅源，成本昂貴，限制了分子篩MCM-41的應用。粉煤灰的主要化學組分為八1203、5102等，有望成為替代硅、鋁化學純試劑來合成硅鋁介孔分子篩的合適原料。
[0003]經(jīng)檢索，通過利用火電廠排放的粉煤灰作為硅鋁源合成分子篩，以降低分子篩制備成本的技術(shù)方案已有公開，如中國專利申請?zhí)?00810231810.2，申請日為2008年10月20日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:一種S1-MCM-41介孔分子篩的制備方法；該申請案公開的制備方法利用粉煤灰為主要原料，通過酸津除雜后再用堿津，得到硅酸鈉，然后以硅酸鈉溶液為原料，通過加入模板劑，硫酸調(diào)節(jié)PH值，即可在硅酸鈉溶液中生成介孔分子篩，然后燒掉模板劑，即得S1-MCM-41介孔分子篩。該申請案制備的S1-MCM-41介孔分子篩具有中孔和微孔結(jié)構(gòu)，有較高的比表面積，及較好的吸附性能，但該申請案在對粉煤灰的處理過程中通過加入硫酸去除粉煤灰中的Fe、Ca等金屬離子，此種方法容易引入不容易去除的硫酸根離子，對后面產(chǎn)生的硅酸根離 子產(chǎn)生影響，該技術(shù)方案仍需進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中MCM- 41分子篩的制備成本高的不足，提供了一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法及應用，本發(fā)明選擇容易去除的鹽酸作為酸浸溶液，不但可以更有效的去除粉煤灰中的金屬雜質(zhì)離子，提高粉煤灰原料的活性，同時由于氯離子的易揮發(fā)性，不會對預處理后的原料造成影響，制備得到的MCM-41分子篩性能優(yōu)異，且制備成本低。
[0005]2.技術(shù)方案
為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，其步驟為:
a、將粉煤灰原粉烘干至恒重，用HCl溶液與干燥粉煤灰混合，攪拌、離心、洗滌、烘干備
用；
b、將步驟a處理后的粉煤灰與NaOH混合煅燒，冷卻后研磨成細粉，將得到的研磨后煅燒物加入到去離子水中，混合、攪拌，離心分離獲得上清液；C、稱取模板劑CTAB溶于去離子水中，水浴條件下持續(xù)攪拌，逐滴滴加步驟b中獲得的上清液，用HNO3調(diào)節(jié)溶液pH，繼續(xù)攪拌得凝膠狀物質(zhì)，對得到的凝膠狀物質(zhì)進行晶化反應，晶化后自然冷卻至室溫，離心、洗滌、烘干、焙燒得到MCM-41分子篩。
[0006]更進一步地，步驟a中所用的HCl溶液的質(zhì)量百分比濃度為20%_30%，干燥粉煤灰與HCl溶液的固液配比為1:20 ;離心操作中離心速度為4000-6000rpm，離心時間為30-40min ;洗滌操作中用去離子水洗滌至洗滌液pH為6~7。
[0007]更進一步地，步驟b所述煅燒過程中粉煤灰所含SiO2和NaOH的質(zhì)量比為1:2.2，煅燒溫度為500-600 °C，煅燒時間3-4 h。
[0008]更進一步地，步驟b中將所得冷卻后煅燒物研磨成細粉過200-300目篩；研磨后煅燒物與去離子水的質(zhì)量比為1:20 ;攪拌操作中攪拌時間為24小時；離心操作中離心速度為4000-6000rpm，離心時間為 20_30min。
[0009]更進一步地，步驟c中模板劑CTAB、上清液中SiO2和H2O的摩爾比為0.15:1:100 ；水浴溫度為35°C，步驟b中獲得的上清液的滴加速度為廣2滴/s ；ΗΝ03溶液的質(zhì)量百分比濃度為10%-15%，用HNO3調(diào)節(jié)溶液pH為10~11。
[0010]更進一步地，步驟c中晶化溫度為100°C，焙燒過程中以1°C /min的速率升溫至550°C焙燒。
[0011]本發(fā)明的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的應用，所述的MCM-41分子篩用于Cr(VI)離子的吸附。
[0012]優(yōu)選地，控制吸附溫度為25°C，Cr (VI)離子溶液pH值為6，溶液中Cr ( VI )離子濃度為10mg/L，吸附時間為60min，MCM-41分子篩的投加量與Cr( VI)離子溶液的固液比為1:50，吸附溶液中Cr(VI)離子。
[0013]3.有益效果
采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果:
(1)本發(fā)明的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，充分利用火電廠排放的粉煤灰作為硅鋁源，降低了分子篩的合成成本，充分利用鹽酸溶液的酸性和易揮發(fā)性，對粉煤灰處理過程中，不僅能夠提高粉煤灰原料的活性，更不會引入新的雜質(zhì)；
(2)本發(fā)明的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的應用，該MCM-41分子篩對Cr(VI)離子有很好的吸附能力，在25°C、pH=6的條件下，對含Cr( VI)離子的標準溶液中Cr( VI)離子的去除率能夠達到96.73%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明制備得到的MCM-41分子篩的XRD圖；
圖2為本發(fā)明制備得到的MCM-41分子篩的N2吸附-脫附等溫線圖；
圖3為本發(fā)明制備得到的MCM-41分子篩的投加量對Cr ( VI)離子的吸附率影響曲線圖。
【具體實施方式】 [0015]為進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述。
[0016]實施例1結(jié)合附圖，本實施例的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，所用的粉煤灰由淮南大唐洛河火力發(fā)電廠提供，其主要化學成分見表1。其他化學試劑主要包括十六烷基三甲基溴化銨(CTAB，分析純)、NaOH (分析純)、HNO3 (分析純)等常見試劑。
[0017]表1粉煤灰的化學成分
【權(quán)利要求】
1.一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，其步驟為: a、將粉煤灰原粉烘干至恒重，用HCl溶液與干燥粉煤灰混合，攪拌、離心、洗滌、烘干備用； b、將步驟a處理后的粉煤灰與NaOH混合煅燒，冷卻后研磨成細粉，將得到的研磨后煅燒物加入到去離子水中，混合、攪拌，離心分離獲得上清液； C、稱取模板劑CTAB溶于去離子水中，水浴條件下持續(xù)攪拌，逐滴滴加步驟b中獲得的上清液，用HNO3調(diào)節(jié)溶液pH，繼續(xù)攪拌得凝膠狀物質(zhì)，對得到的凝膠狀物質(zhì)進行晶化反應，晶化后自然冷卻至室溫，離心、洗滌、烘干、焙燒得到MCM-41分子篩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，其特征在于:步驟a中所用的HCl溶液的質(zhì)量百分比濃度為20%-30%，干燥粉煤灰與HCl溶液的固液配比為1:20 ;離心操作中離心速度為4000-6000rpm，離心時間為30_40min ;洗滌操作中用去離子水洗滌至洗滌液PHS 6~7。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，其特征在于:步驟b所述煅燒過程中粉煤灰所含SiO2和NaOH的質(zhì)量比為1:2.2，煅燒溫度為500-600 °C，煅燒時間3-4 ho
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，其特征在于:步驟b中將所得冷卻后煅燒物研磨成細粉過200-300目篩；研磨后煅燒物與去離子水的質(zhì)量比為1:20 ;攪拌操 作中攪拌時間為24小時；離心操作中離心速度為4000-6000rpm，離心時間為20_30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，其特征在于:步驟c中模板劑CTAB、上清液中SiO2和H2O的摩爾比為0.15:1:100 ;水浴溫度為35°C，步驟b中獲得的上清液的滴加速度為廣2滴/s ；ΗΝ03溶液的質(zhì)量百分比濃度為10%-15%，用HNO3調(diào)節(jié)溶液PH為l(Tll。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的方法，其特征在于:步驟c中晶化溫度為100°C，焙燒過程中以1°C /min的速率升溫至550°C焙燒。
7.一種利用如權(quán)利要求1所述的方法制備的MCM-41分子篩的應用，其特征在于:所述的MCM-41分子篩用于Cr ( VI)離子的吸附。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用粉煤灰制備MCM-41分子篩的應用，其特征在于:控制吸附溫度為25°C，含Cr(VI)離子溶液pH值為6，溶液中Cr(VI)離子濃度為10mg/L，MCM-41分子篩的投加量與含Cr (VI)離子溶液的固液比為1:50，吸附溶液中Cr (VI)離子。
【文檔編號】B01J20/30GK103787354SQ201410039979
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】趙星, 郭紅彥 申請人:淮南師范學院