煤矸石合成沸石及其在印染废水中的应用研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xcn1980
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煤矸石是煤炭开采过程中产生的一种固体废弃物,其大量堆积会带来严重的环境问题,危害人体的健康。煤矸石中的主要成分为硅和铝的氧化物,可作为合成沸石分子筛的原料,这就为煤矸石的综合利用提供了途径。沸石分子筛是一种结晶硅铝酸盐的水合物,可作为有效的吸附剂和离子交换剂。染料废水因其有机物含量高、成分复杂、色度高、可生化性差等特点而难以得到净化。利用煤矸石合成沸石分子筛,可以达到固体废弃物资源化的目的,而利用合成的沸石分子筛净化染料废水,则可达到以废治废的目的。本文以煤矸石为原料,采用碱熔-水热合成法合成出了晶型完整的X型沸石分子筛,并探讨了合成过程中各要素对合成产物的影响。结果表明:磨细过筛后的煤矸石在350℃焙烧3h,按照5:1的液固比加入6mol/L的盐酸,80℃酸浸9h后,与氢氧化钠按照1:2的比例混合均匀,在马弗炉中700℃下焙烧3h,加入6m1/g的超纯水,60℃提取2h,按照液水比为2:1的比例加入水调节碱度,混合液在室温下陈化12h,105℃下晶化18h,获得目标产物。对合成产物进行SEM和XRD表征,可知合成产物为X型沸石分子筛,晶型完好、晶体生长完全、颗粒大小均匀。实验还探讨了酸浸时间对合成产物的影响,发现酸浸9h,不添加外加硅铝源的条件下,可以合成出羟基方钠石。实验还探讨了以煤矸石为原料,利用变温晶化法、晶种合成法以及原位晶化法合成沸石分子筛。结果表明:变温晶化法可以加快晶化反应的进行,缩短晶化反应所需要的时间;晶种的加入可以诱导合成反应向着目标产物的方向进行,抑制杂晶的出现;原位晶化法可以在不添加外源硅铝的情况下合成X型沸石分子筛。以碱性品红模拟染料废水,考察合成沸石对碱性品红的吸附能力。并探讨了温度、接触时间、沸石投加量、溶液初始浓度对吸附效果的影响。结果表明:沸石吸附碱性品红为吸热反应,升高温度有利于反应的进行;吸附反应在300min时基本达到平衡;随着沸石投加量的增大,吸附率先增大后趋于平衡,碱性品红溶液的初始浓度增大,吸附率先增大后趋于稳定。对吸附反应的机理进行初步探讨,发现吸附反应更加符合Freundlich等温吸附模型和二级动力学模型,吸附为多分子层的吸附,吸附反应的速率由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。最佳吸附条件下,沸石分子筛对碱性品红的吸附率在94%左右,吸附量为23mg/g。通过对吸附饱和后的沸石分子筛进行再生,可以实现沸石分子筛的重复利用,经过两次再生后沸石分子筛对碱性品红的去除率达到89.91%。
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