Page 308 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

· 1664 · 环境工程技术学报 第 12 卷

钠），移入反应釜 中 100 ℃ 晶 化 15 h，合成出活性炭/
X 型沸石复合吸附材料，其对亚甲基蓝的吸附量为
93.88 mg/g。W 等 [11 ] 将酸浸处理后的煤气化细渣
u
与 45 mL 2.5 mol/ 的 NaO H 溶液混合， 在 95 ℃ 下
L
搅 拌 6 后洗涤并干燥，得 到 P 型沸石/碳复合材料，
h
其对结晶紫的吸附量高 达 625.00 mg/g。采用煤气化
灰渣与盐酸按固液 比 1∶ 酸浸，然后 与 5 mol/ 的
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L
NaO 溶液混合，并加 入 10 目麦饭石作为晶种诱
H
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导， 在 140 ℃ 合成了碳/沸石复合材料（ 图 1），其对氨
氮的吸附能力达 到 5.16 mg/g。 图 2 铸造粉尘合 成 Na 沸 石 X 射线衍射
A

Fig.2 XRD diffraction of NaA synthesized by casting ash

因素，陈化时间越长，样品的结晶度越高。陈化过程
能够控制晶体尺寸、加速结晶和减少杂质相的形
成 [75-76] 。Mai 等 [75 ] 用高岭土研究陈化步骤 对 NaA
a
沸石合成的影响时发现，陈化步骤可以明显缩短晶
化时间。Ahmadon [76 ] 在合成纯 相 Na X 沸石的过程
中证明，更长的陈化时间会产生更小的颗粒尺寸。

图 1 煤气化灰渣合成碳/沸石 的 X 射线衍射 （4）晶化温度和时间。晶化温度和时间主要影
Fig.1 XRD patterns of carbon/zeolite synthesized by 响沸石的成核过程和结晶过程 [75,77] 。沸石在结晶过
gasification ash 程中的晶体尺寸取决于合成过程中的晶体生长和晶

3.4.3 铸造灰渣合成沸石 核成核，而结晶过程的动力主要取决于温度；晶体生
铸造灰渣的硅铝含量 是 3 种工业灰渣中最丰富 长的活化能（ 约 60 kJ/mol）远大于成核活化能（ 约 15
的，同时较低的烧失量和金属氧化物含量决定了铸 kJ/mol） [78] ，温度的适当提高可以产生高的结晶度。
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造灰渣是合成沸石的优质原料。Mencí 等 [70 ] 研究 Hu 等 [62 ] 应用阶跃变化温度（ 在 90 ℃ 水热处 理 1.5 h，
a
表明，富 含 SiO 的灰渣在水热条件下有方沸石的生 随后升 至 95 ℃ 合 成 2.5 h）合 成 Na 沸石时发现，温
A
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成。将酸浸处理后 的 10 铸造粉尘 与 12 g NaO 混 度的阶跃变化能减少总合成时间，并提高结晶度。
H
g
合， 在 550 ℃ 下熔 融 60 mi 冷却，加 入 70 m 去离 Yan 等 [79 ] 也报道在较高的水热合成温度 下 Na 沸
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g
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子水，并缓慢滴 加 1.9 mol/ 的 NaAlO 溶 液 35 mL 石的结晶速率增加，结构趋于形成致密结构的沸石
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以调节混合物 的 n(SiO )/n(Al O ) 为 1，室温下搅拌 （Na 沸石）。
P
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h
h
12 后移入反应釜，95 ℃ 恒温保 持 4 后洗涤并干 4 结论与展望
燥，得到 Na A 沸石（图 2），其对氨氮的吸附量为
33 mg/g。 我国每年产生大量灰渣，利用燃煤灰渣、煤气化
3.5 合成沸石的主要影响因素 灰渣、铸造灰渣等富含硅铝元素的工业灰渣合成沸
（1）硅铝比。不同类型的分子筛主要的区别是 石，是实现这些工业固体废物的高效资源化利用的
骨架中的硅铝比的不同，Si/A 对沸石吸附性能的影 途径之一。当采用工业灰渣合作沸石时，其品质受
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响比较大 [71-72] 。 如 H 等 [71 ] 报道， 当 Si/A 为 l 6 时，产 硅铝比、碱度和陈化时间等因素影响，因此，在合成
e
品 以 Na Y 沸石分子筛为主； 当 Si/A 为 l 4 时，出现 沸石时应考虑上述因素。
Na 沸 石 的 XR D 衍 射 峰 ； 当 Si/A 为 2 时 ， 出现 富含硅铝的工业灰渣合成沸石的研究还有待进
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X
Na 沸石 和 Na 沸石的衍射峰。 一步深入：1）铸造灰渣 的 Al O 和 3 SiO 的总含量比
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A
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（2）碱度。碱度即水钠比〔n(H O)/n(Na O)〕影响 较高， 是 3 种工业灰渣中硅铝含量最丰富的，同时较
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沸石晶体的尺寸和种类。Benarma 等 [73 ] 认为，在高 低的烧失量和金属氧化物含量决定了铸造灰渣是合
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碱度下形成了更多的核，有助于减小八面沸石晶体 成沸石的优质原料，但铸造灰渣 的 Al O 含量相对
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的尺寸。杨效益 [74 ] 认为，合适的碱度有利于促进凝 偏低，如何调节硅铝比是获得高品质沸石的关键。
胶的溶解速度，缩短晶化时间。 2）煤气化灰渣含有比较高的残碳，常规的合成沸石
（3）陈化。陈化是沸石成核过程中的一个重要 之前的煅烧除碳预处理，不但消耗了大量的能源，同