粉煤灰制备13X分子筛及VOCs吸附性能研究

竹 涛，韩一伟，牛文风，薛泽宇，王礼峰

(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京 100083)

0 引 言

粉煤灰是煤粉燃烧产生的细颗粒物，粒径为0.5～300.0 μm，密度为2.1～2.6 g/cm3，主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等[1]。据统计，2017年我国粉煤灰排放量约为6亿t，预计到2020年粉煤灰累计储量将超过30亿t。目前，我国粉煤灰利用率仅为60%，可见如何实现粉煤灰科学处置与利用亟待解决[2]。分子筛是具有骨架结构的纳米微孔晶体材料，因具有优异的吸附、催化、离子交换等物理化学性能而被广泛用于废气吸附、污水净化等领域。粉煤灰中含有合成分子筛所需的Si、Al等元素，在适当条件下通过化学反应破坏粉煤灰分子结构，使原子重新排列即可得到不同类型分子筛[3-4]。ZHANG等[5]利用不同浓度HCl和NaOH溶液对粉煤灰进行改性处理用于吸附挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)，研究发现分子筛VOCs吸附容量高于活性炭。CLAUDIA等[6]利用粉煤灰合成分子筛用于去除污水中Mn2+，经过连续浸出试验发现吸附在分子筛中的Mn2+固定在晶格中，因此可用于净化污水中重金属离子。郭庆增[7]以粉煤灰为原料，采用水热合成法制备SAPO型分子筛用于研究其对VOCs的吸附行为，研究结果显示此类分子筛对苯和二甲苯去除率达70%以上。

虽然众多学者利用粉煤灰制备的分子筛表现出优良吸附性能，但在制备过程中产生大量残渣难以回收利用，不能充分利用粉煤灰中多种矿物资源。试验拟采用碱熔活化结合水热合成法利用粉煤灰提铝产生的残渣制备13X分子筛，分析硅铝比、碱度、晶化时间等因素对制备分子筛的影响，考察VOCs吸附性能并与活性炭对比分析，研究既能增强提铝残渣消纳能力又能为粉煤灰多品种高质化产品开发提供新途径。……