利用粉煤灰合成Y型沸石的实验研究

【摘要】我国是以燃煤火力发电为主，粉煤灰排放量急剧增长。粉煤灰和沸石在化学组分上相似，以粉煤灰生产Y型沸石，经济环保，应用前景广阔。

【关键词】粉煤灰 Y型沸石 合成

【中图分类号】TQ536.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0047-01

正文

1、我国以燃煤火力发电为主

由于燃煤机组的不断增加，电厂规模的不断扩大，导致的粉煤灰排放量的急剧增长。粉煤灰的化学组成如表1：

2、Y型沸石是一种重要的石化催化剂，40多年前就已应用于硫化催化裂化及加氢裂化

与别的沸石相比，它具有高的稳定性及产物选择性，可大幅度提高汽油产率及辛烷值。在合成氨工业和洗涤剂制造业中Y型沸石都有广泛的应用。

3、Y型沸石的合成

3.1 一步合成法是直接将粉煤灰和碱液混合后在适当温度下晶化反应而合成沸石的方法，其具体实验步骤如下：①分别取20g粉煤灰、20.16g无定形si02、9g晶种（占反应物总重量5%）和410 mL的1M的NaOH溶液于三口烧瓶中，此时反应物配比为5Na20：A1203：10Si02：180H20。先快速搅拌20min，待各组分混合均匀后在搅拌速度为60 rpm条件下室温老化12h；②老化完毕后，将搅拌速度调至120 rpm，在90℃下晶化24tl

③晶化完成后离心并洗涤至pH

3.2 两步合成法是先将粉煤灰和碱液混合溶出其中大部分硅和铝，然后进行固液分离，取滤液再补充适当的硅源后在适当温度下晶化反应而合成沸石的方法，其最大的特征是合成产物为纯度较高的沸石产物，基本不含未反应的粉煤灰残渣。其具体实验步骤如下：

①将粉煤灰与氢氧化钠混合，高温550℃1h，用1mol/LNaOH溶液90℃水浴6h；②取400mLE清液+5.25g凝胶晶种装于三口烧瓶中，先快速搅拌20min，待各组分混合均匀后在搅拌速度为60 rpm条件下室温老化12h；③老化完毕后，将搅拌速度调至120 rpm，在90℃下晶化24h；④离心分离并洗涤至pH

3.3 x射线衍射（XRD）：合成沸石产物（一步法和两步法）的x射线衍射图如图所示。由图可知，一步合成法合成的沸石产物（1#）除了Y型沸石和NaP型沸石外，还包括大量的石英和莫来石衍射峰，这主要来自未反应的粉煤灰残渣。而两步合成法未加晶种合成的沸石产物（2#）除了含Y型沸石外，还有大量的NaP型沸石以及未晶化的玻璃体。两步合成法加晶种合成的沸石产物（3#）几乎都是Y型沸石的衍射峰。这表明用两步法合成，并在晶种的作用下，Y型沸石的产量和纯度大大提高。

4、展望

近年来，人们越来越认识到全球多面临的环境恶化问题，都在寻求可持续发展。粉煤灰合成沸石产品，尽管在商品外观，阳离子交换容量，吸附性能，沸石相纯度等方面不如传统工艺合成的沸石，但是它适应当今世界对环境治理的急迫需求，为人们提供了一种来源广泛，成本低廉，性能优良的沸石资源，特别是Y型沸石，由于其较高的Si/A1比决定了它的高稳定性，高吸附性和高离子交换效率，将来会具有更广阔的应用前景。