nax型分子筛合成和对cr6+离子吸附探究

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1、NaX型分子筛合成和对Cr6+离子吸附探究　　摘要：采用高温碱熔融处理后的粉煤灰，合成NaX型沸石分子筛，考察了不同的水热晶化温度对产物结果的影响。通过XRD、SEM和粒径分析等方法对产物的物相、形貌和粒度进行表征。结果表明，在晶化温度为90℃时能得到晶形较好的NaX型分子筛。同时考察所得样品对重金属离子Cr6+的吸附情况，通过单因素实验考察NaX分子筛的用量、时间和pH值等因素对离子的吸附影响。结果表明，在25mL50mg/LCr6+的溶液中，最佳吸附条件为：吸附剂用量为0.14g，吸附时间为2h，吸

2、附温度为35℃，吸附溶液pH值为8。关键词：粉煤灰NaX分子筛吸附Cr6+离子中图分类号：X77文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0106-028粉煤灰是煤燃烧后的产物，主要由火力发电厂通过烟气过滤、电分离等方法收集后排放。全球每年产生的粉煤灰约5～6亿吨，而且预测其产量还将不断增加[1～2]。粉煤灰主要成分是含硅和铝的化合物，多数在建筑工程上使用。粉煤灰的利用一般作为水泥、混凝土和陶瓷的生产原料；或者作为道路路基的填充材料、矿区的矿井填充物、土壤改良物质等[3]。随着低

3、碳经济的发展战略要求，对粉煤灰的综合利用越来越重视[4]。我国的粉煤灰综合利用率较低，如何提高粉煤灰的利用率，特别是将其转化为附加值高的产品，一直是学者们关注和研究的问题[5，6]。目前有较多的文献都报道了以粉煤灰为原料合成NaX型分子筛以及它们在吸附、分离和离子交换等领域的应用[7-9]。在较高的晶化温度（90℃）下，得到了分散度高、晶形好的正八面体的NaX型分子筛。本文就是利用廉价的工业废料——粉煤灰为基本原料制备分子筛，在不同水热条件下分别合成X型沸石分子筛，研究温度对产物的影响。并将制备出的分子

4、筛样品应用于电镀废水中重金属离子吸附。从而降低成本，变废为宝，对淮南地区粉煤灰的利用具有十分重要的意义，也将带来显著的经济效益和社会效益。1实验过程1.1实验药品与仪器本实验所用HCl溶液、NaOH、K2Cr2O3、HNO3等均为分析纯，粉煤灰来自安徽大唐淮南洛河火力发电厂。仪器：X射线衍射仪XRD（DX-2000型，丹东方圆仪器有限公司），扫描电子显微镜SEM（KYKY-EM3000型，中科科仪技术有限公司），X射线荧光光谱仪XRF（XRF-1800型，日本SHIMADIU公司），双光束紫外分光光度计

5、（TU一1901型，北京普析通用仪器有限公司）。81.2原料粉煤灰的预处理为提高原料在反应中的活性，常采用机械磨细、筛分、高温焙烧、酸处理等方式。原料粉煤灰经酸洗后，粉煤灰分中可溶性Fe（Ⅱ）、Fe（Ⅲ）、Ca2+等金属离子含量明显下降，灰中有机杂质得以消除，而SiO2和Al2O3的相对含量有所提高。且在水热合成前对粉煤灰进行一定温度下加碱煅烧处理，能起到活化和除杂作用，有利于提高粉煤灰反应活性和样品的白度，加碱煅烧对消除粉煤灰的莫来石和石英结晶体有一定的作用，通过水热反应、溶解和浓缩，可得到结晶合成沸

6、石。所以本实验采用预处理的方法：原料粉煤灰在180℃下烘干12h（去除水分和有机质），用1∶1的盐酸按10∶1的比例在80℃下溶解搅拌回流2h后，过滤、洗涤至中性（去除其中可溶性Fe、Ca、Mg等金属离子），100℃下烘干备用。1.3合成步骤（1）将预处理过的粉煤灰研磨过筛100目，称取过筛后的粉煤灰和固体氢氧化钠（m粉煤灰∶m氢氧化钠=1∶1.2），充分混合后置于马弗炉中550℃下煅烧2h，焙烧后产物为浅黄色粉体。（2）自然冷却后，加入去离子水（m固体∶m水=1∶4）于室温下搅拌24h。8（3）然后将

7、整个混合液置于到内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，分别在60℃、90℃、120℃下晶化24h。（4）将其离心，充分洗涤后，于100℃下烘干，分别得到样品X-1，X-2和X-3。1.4吸附率和除去率测定方法2结果与讨论2.1XRD表征图1是不同温度下样品的粉末XRD谱图，样品的晶化温度分别是60℃、90℃和120℃，由图2可知，X-2和X-3具有相似的衍射峰，具有NaX型分子筛的特征衍射峰，衍射峰峰形规则、尖锐，其中（111）面的衍射峰最强，说明都是NaX分子筛的构型，但是X-2的峰强度更大，说明了在形成N

8、aX型分子筛的时候，在90℃晶化时所得到的晶型更好。2.2SEM表征图2分别是粉煤灰在不同晶化温度下合成的分子筛扫描电镜图谱。从图上可以看出X-2分子筛晶型，成八面立方体形，晶型规则整齐，无杂晶存在，与XRD衍射测试一致，是典型的NaX型分子筛，说明90℃为最佳的晶化温度。2.3分子筛用量对吸附性能的影响室温下，吸附时间T=60min，pH值为原始溶液不变，以分子筛用量对吸附容量和去除率。8开始随着分子筛用量增加，金属离子的去除率迅速升高，