粉煤灰基分子筛的制备及应用研究

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粉煤灰是燃煤电厂产生的固体废弃物,具有一定的吸附性能,以廉价粉煤灰为原料制备高效的沸石分子筛,是粉煤灰高值资源化利用的有效途径,对于节约资源,保护环境有着重要的意义。  本论文以兖州煤矿粉煤灰为原料,在水热条件下合成了NaA和NaX分子筛,并对其进行表征。采用静态吸附试验研究了所制备NaA和NaX沸石分子筛对模拟废水中的Cr6+和Zn2+的吸附性能。采用超声波再生法对NaA沸石分子筛进行了脱附再生研究。主要研究内容和研究结果如下:  1、以粉煤灰为基本原料,采用两步水热合成法成功合成NaA和NaX型沸石分子筛。分别研究了反应温度、反应时间,氢氧化钠浓度、液固比对NaA沸石分子筛阳离子交换容量(CEC)值的影响,得到了利用粉煤灰为原料合成NaA型沸石分子筛的最佳条件:反应温度为120℃,氢氧化钠浓度为3 moL/L,L/S比为8 mL/g,反应时间为8h。最佳条件下,NaA型沸石的CEC值为176 mmoL/100g。  2、将所制备NaA和NaX型分子筛应用于模拟电镀重金属废水的吸附处理研究。研究表明,NaA分子筛对Zn2+、Cr6+等重金属离子具有良好的吸附性能。NaA分子筛处理废水的最佳工艺参数为:pH值6-8,吸附时间40 min,室温,投加量0.5~0.6 g/100 mL。最佳工艺参数下对Zn2+的去除率达到90.32%,对Cr6+的去除率达到97.21%。NaA型分子筛对金属离子的吸附能力大于NaX型分子筛。最后,就所制备分子筛对重金属离子的吸附机理进行了探讨,经分析表明,分子筛对重金属离子的吸附是离子交换和吸附共同作用的结果。  3、采用超声波法对分子筛再生进行了研究。以再生分子筛对含锌离子的重金属废水吸附性能为指标,系统研究了再生时间、超声波功率和再生温度等因素对分子筛再生效果的影响,并将再生分子筛与原分子筛进行对比,得出以下结论:超声波再生是粉煤灰基分子筛一种非常有效的再生方式。超声波再生可使粉煤灰基分子筛的吸附性能基本恢复到初始状态。实验研究表明,超声波再生的最佳条件为:超声波再生时间为10min、超声波再生功率为900 W、再生温度为35℃。最佳再生条件下再生NaA分子筛的阳离子交换容量(CEC值)为原沸石分子筛阳离子交换容量的93.2%。
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