一种表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法及其应用

    技术2025-05-25  30


    本发明涉及吸附材料应用,特别是涉及一种表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法及其应用。


    背景技术:

    1、醌类化合物是有机合成中重要的生产原料,被广泛使用于医药、农药和化工等工业生产中。苯醌(c6h4o2)是工业合成有机物的重要原料,被广泛运用于合成聚合抑制剂、染料中间体和各种试剂等。苯醌广泛存在于动物、植物和微生物机体中,并且其具有重要的生物活性。苯醌分为对苯醌和邻苯醌,但一般苯醌都为对苯醌。有机化合物作为生产原料和产品,在众多行业中被使用,由于使用或管理不当造成了环境污染。人工合成的化学物质由于未经处理或者处理不彻底而进入环境中,这些有机污染物在不同环境中被不断检测出,造成了环境的破坏。并且在这些被污染土地中检测到的有机污染物来源广和种类多,从而造成有机污染物复合污染。处理有机废水的一般方法有:化学法、生物法、膜分离技术、离子交换法。这些方法普遍存在处理成本高、稳定性差、易产生二次污染等问题。然而吸附法因具有吸附剂种类多、效率高、操作简单、可逆性。好等优点,被认为是一种经济、可持续的污染物去除技术。

    2、根据资源储存情况,我国当下的能源利用主要还是煤炭。煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏、煤气化灰渣是煤化工行业常见的几种煤基固废,探究煤基固废的无害化、资源化、生态化利用途径十分有必要,近年来,沸石因来源广泛、制备简单、绿色环保等优点,受到研究者们的广泛关注,因此合理利用煤基固废成为一种新的研究方向。


    技术实现思路

    1、本发明所要解决的技术问题是提供一种反应条件温和、简单易操作、环境友好、低消耗的表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法及其应用。

    2、为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法,包括以下步骤:

    3、(1)将采集的煤基固废粉煤灰和煤矸石进行预处理,并测定其硅铝比;

    4、(2)将所述经过预处理之后的煤基固废粉煤灰和煤矸石制备nax沸石;

    5、(3)将步骤(2)获得的nax沸石样品与表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵hdtma溶液混合,得到改性沸石hdtma-nax沸石。

    6、在本发明一个较佳实施例中,在步骤(1)中,将粉煤灰进行人工破碎及机械破碎,然后进行研磨,过100~200目的筛网。

    7、在本发明一个较佳实施例中,步骤(2)的具体步骤包括:

    8、步骤(201):将所述经过预处理之后的煤基固废粉煤灰和煤矸石转移到瓷舟内,在预先设置升温程序马弗炉中进行700℃~850℃高温煅烧反应后取出,在酸浸条件下置于油浴锅中进行除杂处理,过滤洗涤循环数次至溶液成中性后,再次抽滤、烘干,放置自然冷却至室温后,备用;

    9、步骤(202):将马弗炉处理过的粉煤灰与naoh按照比例1:(0.8~1.5)混合,经过碱熔-水热法制得的所需样品,记为nax沸石。

    10、进一步的,所述酸浸条件为煤基固废与酸按照固液比1:4取6mol/l的hcl 100ml后,将两者倒入圆底烧瓶中置于75℃的油浴锅中,加热搅拌两小时进行酸洗以除去其中的部分杂质。

    11、在本发明一个较佳实施例中,在步骤(3)中,将步骤(2)获得的nax沸石样品与表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵hdtma溶液按照固液比为1:(40~50)进行混合,烘干并过筛,得到改性沸石hdtma-nax沸石。

    12、为解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案是:提供一种如上任一项所述的表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法制备的沸石在对对苯醌废水的吸附应用。

    13、本发明所述沸石催化剂的物理性能表征方法如下:用x-射线荧光分析(xrf)对样品的氧化物组成进行定量分析;用x射线衍射(xrd)光谱分析产物物质组成及晶相和结构情况,用扫描电镜(sem)表征所得产物的形貌,用傅里叶变换红外光谱(ft-ir)和x射线光电子能谱(xps)分析产物的表面官能团及化学元素的状态,用气体吸附仪分析样品的孔径分布(bet氮吸附法),而改性沸石降解废水性能评价是采用752n型紫外-可见分光光度计对模拟有机污染物废水的吸光度进行测量。

    14、沸石中的阳离子具有离子交换的性质,因此,沸石分子筛在有机物吸附领域表现出了优异的性能。被广泛用于去除环境中的污染物,在废水处理时,其作为吸附剂,对水中的有机污染物具有良好的处理效果。

    15、本发明的有益效果是:本发明所述吸附/催化材料的制备方法简便易行,反应条件温和、环境友好、低消耗,活性表征体系新颖,操作方便,为吸附催化材料的评估提供了一种切实可行的、有实用价值的活性评价方法。本发明所得固相催化剂可应用于降解废水领域,尤其是对对苯醌废水的降解更有效果。



    技术特征:

    1.一种表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,将粉煤灰进行人工破碎及机械破碎,然后进行研磨,过100~200目的筛网。

    3.根据权利要求1所述的表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法,其特征在于,步骤(2)的具体步骤包括:

    4.根据权利要求3所述的表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法,其特征在于,所述酸浸条件为煤基固废与酸按照固液比1:4取6mol/l的hcl 100ml后,将两者倒入圆底烧瓶中置于75℃的油浴锅中,加热搅拌两小时进行酸洗以除去其中的部分杂质。

    5.根据权利要求1所述的表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法,其特征在于,在步骤(3)中,将步骤(2)获得的nax沸石样品与表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵hdtma溶液按照固液比为1:(40~50)进行混合,烘干并过筛,得到改性沸石hdtma-nax沸石。

    6.一种如权利要求1至5任一项所述的表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法制备的沸石在对对苯醌废水的吸附应用。


    技术总结
    本发明公开了一种表面活性剂改性的煤基固废基沸石的制备方法,包括以下步骤:(1)将采集的煤基固废粉煤灰和煤矸石进行预处理,并测定其硅铝比;(2)将所述经过预处理之后的煤基固废粉煤灰和煤矸石制备NaX沸石;(3)将步骤(2)获得的NaX沸石样品与表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵HDTMA溶液混合,得到改性沸石HDTMA‑NaX沸石。还公开了一种表面活性剂改性的煤基固废基沸石在对对苯醌废水的吸附应用。本发明制备工艺简便,条件易控,工艺参数可调,原料来源广泛,成本低廉,制备的沸石具有良好的吸附性能和催化性能,其吸附、催化活性表征新颖,操作方便。

    技术研发人员:张世文,胡睿鑫,葛建华,任雪,张燕海,马军,任春辉,夏元庆,梁小云
    受保护的技术使用者:安徽理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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