煤矸石合成沸石及其对碱性品红的吸附性能

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1、煤矸石合成沸石及其对碱性品红的吸附性能　　摘要：以煤矸石为原料，采用碱熔-水热合成法制备沸石分子筛，并考察了合成沸石分子筛对碱性品红模拟废水的吸附性能。结果表明，合成产物为X型沸石分子筛，晶体呈规则的八面体型，结晶度高；沸石分子筛能有效吸附碱性品红，对碱性品红的吸附率随温度的升高、沸石投加量的增加和吸附时间的延长而增大；随着初始浓度的增大，沸石对碱性品红的吸附量增大；准二级动力学和Freundlich等温吸附模型能更好地描述沸石对碱性品红的吸附行为。　　关键词：煤矸石；沸石；碱性品红；吸附　　中图分类号：X784文献标识号：A文章编号：1001-4942（2016

2、）09-0098-05　　AbstractTheXzeolitewassynthesizedwithcoalganguebythehydrothermalmethodafteralkalifusion.AndtheremovalperformanceofbasicfuchsinsolutionwasinvestigatedbyadsorptionprocessonXzeolite.Theresultsshowedthatthesynthesizedsamplewaswellcrystallizedasoctahedralshapeandthemainphasewa

3、sXzeolite.Thebasicfuchsincouldbeeffectivelyadsorbedbythesynthesized13Xzeolite，andthefuchsinediscolorationratiosincreasedwiththeincreaseoftemperature，synthesizedsampledosageandcontacttime.Theadsorptioncapacity10ofbasicfuchsincouldbesignificantlyimprovedbyincreasingthebasicfuchsinconcen

4、tration.Theadsorptionprocesscouldbewellfittedbythepseudo-second-orderkineticsandtheFreundlichisothermaladsorptionmodel.　　KeywordsCoalgangue；Zeolite；Basicfuchsin；Adsorption　　煤矸石是煤层开采过程中产生的固体废弃物。大量煤矸石的产生、堆积，会带来严重的环境问题，例如侵占土地、污染土壤和地下水、破坏植被等。目前，煤矸石主要被用作建材原料、燃料、复垦回填材料以及制作陶瓷等，这些都是粗放型的利用方式，对

5、煤矸石的利用率低[1]。煤矸石的主要成分为Al2O3和SiO2，与沸石的化学成分相同，可作为合成沸石分子筛的原料[2]。沸石分子筛是一种结晶硅铝酸盐的水合物，因其具有较大的比表面积、高水热稳定性以及丰富的孔道结构，可作为有效的吸附剂和离子交换剂[3-5]。大量研究表明，沸石分子筛可用来去除水中的重金属离子、净化氨氮、处理含氟废水、去除水体中的有机物等[6-15]。但是由于合成沸石的原料大多价格昂贵，工艺复杂，限制了沸石的大规模合成和应用。以固体废弃物煤矸石为原料合成沸石，可大大降低合成成本，还可达到固废资源化，实现以废治废的目的。　　本研究以煤矸石为原料，采用碱熔

6、-水热合成法[2]，合成13X型沸石分子筛，并以碱性品红模拟废水为目标物，研究了合成沸石分子筛对碱性品红的吸附能力。　　1材料与方法　　1.1实验材料及仪器10　　试验用煤矸石取自陕西省韩城市下峪口煤矿，其SiO2和Al2O3的含量分别为32.85%和17.00%，烧失量为19.02%。碱性品红为分析纯，购自天津三环化学有限公司；盐酸，优级纯，购自国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠，分析纯，购自天津化学厂；超纯水，自制。　　全自动X射线衍射仪，日本理学公司生产，D/Max2550VB+/PC，用于产物晶相分析；台式扫描电子显微镜，日立公司生产，TM3030，可鉴定

7、样品表面形貌；紫外-可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司生产，TU-1901。　　1.2沸石的合成　　煤矸石经破碎、磨细、过300目筛后得到煤矸石粉体。粉体经过焙烧、酸浸等预处理手段以除去煤矸石中的铁、钛等影响合成沸石品质的元素，得到合成用的原料。合成原料于600℃下焙烧3h，取出后以2.0∶1的烧碱/煤矸石质量比混合均匀，于700℃下碱熔2h，取出磨细，以6mL/g的液固比加水混合均匀，置于磁力搅拌器上60℃下搅拌2h，离心取上清液，按照一定的Si/Al比添加适量硅源，室温下搅拌陈化6h后，移入水热合成反应釜中，65℃预晶化3h，105℃晶化12h。产物经水

8、洗涤至中性