煤氣化粗渣制備FAU和NaP型沸石的綠色合成方法及應(yīng)用研究
發(fā)布時間:2021-10-16 06:44
近年來我國日益增長能源需求促使了煤化工行業(yè)的迅速發(fā)展,煤氣化技術(shù)作為一項環(huán)保、高效的潔凈煤技術(shù)而被廣泛應(yīng)用,伴隨而來的問題是氣化過程產(chǎn)生的煤氣化渣越來越多、難以利用。由于不同地區(qū)煤質(zhì)差異的原因,寧東地區(qū)的煤氣化粗渣只能在地面做高規(guī)格防滲處理后填埋堆積。這樣的處理方式不僅浪費(fèi)了土地資源,還大大增加了企業(yè)的成本,更重要的是對當(dāng)?shù)丨h(huán)境及周圍居民的健康狀況造成了極大的危害。針對以上緊迫的問題,現(xiàn)階段急需一種高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的煤氣化粗渣資源化利用方式來解決目前的環(huán)境危機(jī)。為此,本文通過對煤氣化粗渣物理化學(xué)性質(zhì)的研究,確定了高度資源化的應(yīng)用方案;利用煤氣化粗渣硅鋁含量高的特性將其制備成高附加值的沸石材料,結(jié)合XRD、BET、F-SEM、FT-IR、TG-DSC等技術(shù)手段對制備的沸石進(jìn)行表征與分析,并優(yōu)化制備方案,根據(jù)沸石多孔道和大比表面積的特性探究對廢水中氨氮的去除效果。本文主要研究結(jié)論如下:(1)在以煤氣化粗渣、氫氧化鈉和去離子水為原料,不外加硅源鋁源、不加模板劑以及合成NaP型沸石時不需要高溫煅燒的情況下,優(yōu)化堿熔融法和一步水熱法成功制備了晶相單一、晶體形貌規(guī)則、熱穩(wěn)定性良好、比表面積大和雙孔...
【文章來源】:寧夏大學(xué)寧夏回族自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1煤氣化粗渣XRD譜圖??Fig?2-1?Coal?gasification?coarse?slag?XRD?spectrum??
寧夏大學(xué)碩士學(xué)位論文?第二章實(shí)驗材料與表征??2.1.3形貌分析??通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(F-SEM)分析煤氣化粗渣的形貌如圖2-2所示。其中明顯可以??看到有光滑的球體和不規(guī)則的顆粒狀,表面無孔隙結(jié)構(gòu),結(jié)合煤氣化粗渣成分分析可以推測是粗??渣中的硅鋁質(zhì)無機(jī)物,金屬氧化物摻雜其中。結(jié)合煤氣化粗渣物相分析可以得出無機(jī)物主要以非??晶態(tài)形式存在,這也與文獻(xiàn)中所報道的結(jié)論相符合【13]。??國??圖2-2煤氣化粗渣SEM圖像??Fig?2-2?SEM?image?of?coal?gasification?coarse?slag??^???^?3444??1??1040????i?*?i???i???i???i?■?i?*?i??4000?3500?3000?2500?2000?1500?1000?500??Wavenumbers(cm_1)??圖2-3煤氣化粗渣紅外譜圖??Fig?2-3?Coal?gasification?coarse?slag?FT-IR?spectrum??2.1.4官能團(tuán)分析??通過傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)分析煤氣化粗渣中存在的官能團(tuán)如圖2-3所示。3444cm-??1處的振動峰被認(rèn)為是吸收水的羥基振動所導(dǎo)致的PI;?1040?cnr1處的強(qiáng)吸收峰是典型的硅酸鹽玻??璃帶,屬于Si(Al)-0-Si反對稱拉伸;728?cm-1和462CHT1處的振動峰是典型的莫來石振動,這些??-11?-??
Xa?*?.?■!?-?fc?*■?1-)??j?g?I??—)多-i?a?ft?i?1?.?^?*r ̄^?"?^?▲專表爲(wèi)?>?夫-**??*???I?*???**i?a??_J1__L^_U_^l_JuJ_>JLw.__i。??*?■?I?1?'?■?1?I?'?'?k?■?I?1?1?k?■?I?1?■?■?■?I???■?■?b?I?■?■?^?■?I?■?■?'?■?1?1?1?1?■??5?10?15?20?25?30?35?40?45??20(degree)??圖3-2不同渣堿質(zhì)量比合成FAU型沸石XRD譜圖??Fig?3-2?XRD?spectra?of?FAU?zeolites?synthesized?with?different?slag-alkali?mass?ratios??如圖3-2所示為不同渣堿質(zhì)量比水熱反應(yīng)合成FAU型沸石的XRD圖,XRD射線衍射數(shù)據(jù)通??過jade軟件分析后結(jié)合表3-4中合成的FAU型沸石比表面積可知,在20?=?6.13°、10.03°、丨5.48°、??23.66°、27.47°和3】.05°時均出現(xiàn)了較強(qiáng)的FAU型沸石特征衍射峰,則不同渣堿比均可合成單一??晶相的FAU型沸石,只是不同渣堿比導(dǎo)致合成的沸石晶化程度大小不一。在渣堿比小于1?:?1.5??時,隨著渣堿比的增大,FAU型沸石的晶化度越高,比表面積也與之成正比,最大為570.89m2/g,??當(dāng)渣堿比大于1?:?1.5時,合成的FAU沸石晶化度開始降低,比表面積出現(xiàn)大幅度減校綜合上??述結(jié)果可得出渣堿質(zhì)量比對合成單一晶相的FAU型沸石影響不是很大,過多的堿對比表面積的??提升不多,反而會帶來成本的大量增加
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]納氏試劑分光光度法對水中氨氮的測定研究[J]. 王作芬. 天津化工. 2019(05)
[2]新型煤化工廢水零排放技術(shù)問題與解決思路[J]. 李卿. 化工設(shè)計通訊. 2019(09)
[3]《2019年世界能源藍(lán)皮書》發(fā)布[J]. 天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì). 2019(03)
[4]發(fā)生爐煤氣站無組織排放的污染與治理[J]. 苑衛(wèi)軍,韓明汝,王輝. 玻璃. 2019(02)
[5]粉煤灰合成Na-P1型沸石對氨氮的吸附[J]. 何宏福,李亞光. 凈水技術(shù). 2018(S2)
[6]免燒法煤氣化粗渣制備陶粒工藝及其性能研究[J]. 張凱,劉舒豪,張日新,王絲蒂,劉航愷,史子玥. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(10)
[7]粉煤灰基地質(zhì)聚合物水熱原位轉(zhuǎn)化NaP型沸石分子篩的研究[J]. 仇秀梅,劉亞東,嚴(yán)春杰,董學(xué)林. 巖石礦物學(xué)雜志. 2018(04)
[8]煤炭產(chǎn)業(yè)的環(huán)境保護(hù)問題及建議[J]. 閆楠. 中國環(huán)境管理. 2018(03)
[9]煤氣化爐渣研究現(xiàn)狀及利用技術(shù)展望[J]. 商曉甫,馬建立,張劍,許丹宇,張良運(yùn),周金倩,段曉雨,張曉敏. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報. 2017(06)
[10]煤氣化渣對水泥混凝土性能的影響[J]. 劉開平,趙紅艷,李祖仲,關(guān)羽,湯卓群,陳騫. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2017(05)
博士論文
[1]無溶劑法高溫合成沸石分子篩[D]. 邊超群.浙江大學(xué) 2018
碩士論文
[1]煤氣化粗渣制備活性炭/沸石復(fù)合吸附材料及其性能研究[D]. 姚陽陽.吉林大學(xué) 2018
[2]粉煤灰合成沸石對廢水中氨氮的吸附特性研究[D]. 呂晨培.重慶大學(xué) 2018
[3]低溫固相法活化煤氣化細(xì)渣及其綜合利用制備二氧化硅介孔材料[D]. 溫龍英.內(nèi)蒙古大學(xué) 2015
[4]沸石對生活污水氨氮處理的研究[D]. 李建霜.重慶交通大學(xué) 2014
[5]水熱合成低硅鋁比納米ZSM-5沸石的研究[D]. 田曉帥.大連理工大學(xué) 2013
[6]粉煤灰和爐渣作水泥混合材及粉煤灰摻量對不同水膠比混凝土的強(qiáng)度影響研究[D]. 張超.西安建筑科技大學(xué) 2012
本文編號:3439353
【文章來源】:寧夏大學(xué)寧夏回族自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】:68 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2-1煤氣化粗渣XRD譜圖??Fig?2-1?Coal?gasification?coarse?slag?XRD?spectrum??
寧夏大學(xué)碩士學(xué)位論文?第二章實(shí)驗材料與表征??2.1.3形貌分析??通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(F-SEM)分析煤氣化粗渣的形貌如圖2-2所示。其中明顯可以??看到有光滑的球體和不規(guī)則的顆粒狀,表面無孔隙結(jié)構(gòu),結(jié)合煤氣化粗渣成分分析可以推測是粗??渣中的硅鋁質(zhì)無機(jī)物,金屬氧化物摻雜其中。結(jié)合煤氣化粗渣物相分析可以得出無機(jī)物主要以非??晶態(tài)形式存在,這也與文獻(xiàn)中所報道的結(jié)論相符合【13]。??國??圖2-2煤氣化粗渣SEM圖像??Fig?2-2?SEM?image?of?coal?gasification?coarse?slag??^???^?3444??1??1040????i?*?i???i???i???i?■?i?*?i??4000?3500?3000?2500?2000?1500?1000?500??Wavenumbers(cm_1)??圖2-3煤氣化粗渣紅外譜圖??Fig?2-3?Coal?gasification?coarse?slag?FT-IR?spectrum??2.1.4官能團(tuán)分析??通過傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)分析煤氣化粗渣中存在的官能團(tuán)如圖2-3所示。3444cm-??1處的振動峰被認(rèn)為是吸收水的羥基振動所導(dǎo)致的PI;?1040?cnr1處的強(qiáng)吸收峰是典型的硅酸鹽玻??璃帶,屬于Si(Al)-0-Si反對稱拉伸;728?cm-1和462CHT1處的振動峰是典型的莫來石振動,這些??-11?-??
Xa?*?.?■!?-?fc?*■?1-)??j?g?I??—)多-i?a?ft?i?1?.?^?*r ̄^?"?^?▲專表爲(wèi)?>?夫-**??*???I?*???**i?a??_J1__L^_U_^l_JuJ_>JLw.__i。??*?■?I?1?'?■?1?I?'?'?k?■?I?1?1?k?■?I?1?■?■?■?I???■?■?b?I?■?■?^?■?I?■?■?'?■?1?1?1?1?■??5?10?15?20?25?30?35?40?45??20(degree)??圖3-2不同渣堿質(zhì)量比合成FAU型沸石XRD譜圖??Fig?3-2?XRD?spectra?of?FAU?zeolites?synthesized?with?different?slag-alkali?mass?ratios??如圖3-2所示為不同渣堿質(zhì)量比水熱反應(yīng)合成FAU型沸石的XRD圖,XRD射線衍射數(shù)據(jù)通??過jade軟件分析后結(jié)合表3-4中合成的FAU型沸石比表面積可知,在20?=?6.13°、10.03°、丨5.48°、??23.66°、27.47°和3】.05°時均出現(xiàn)了較強(qiáng)的FAU型沸石特征衍射峰,則不同渣堿比均可合成單一??晶相的FAU型沸石,只是不同渣堿比導(dǎo)致合成的沸石晶化程度大小不一。在渣堿比小于1?:?1.5??時,隨著渣堿比的增大,FAU型沸石的晶化度越高,比表面積也與之成正比,最大為570.89m2/g,??當(dāng)渣堿比大于1?:?1.5時,合成的FAU沸石晶化度開始降低,比表面積出現(xiàn)大幅度減校綜合上??述結(jié)果可得出渣堿質(zhì)量比對合成單一晶相的FAU型沸石影響不是很大,過多的堿對比表面積的??提升不多,反而會帶來成本的大量增加
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]納氏試劑分光光度法對水中氨氮的測定研究[J]. 王作芬. 天津化工. 2019(05)
[2]新型煤化工廢水零排放技術(shù)問題與解決思路[J]. 李卿. 化工設(shè)計通訊. 2019(09)
[3]《2019年世界能源藍(lán)皮書》發(fā)布[J]. 天然氣技術(shù)與經(jīng)濟(jì). 2019(03)
[4]發(fā)生爐煤氣站無組織排放的污染與治理[J]. 苑衛(wèi)軍,韓明汝,王輝. 玻璃. 2019(02)
[5]粉煤灰合成Na-P1型沸石對氨氮的吸附[J]. 何宏福,李亞光. 凈水技術(shù). 2018(S2)
[6]免燒法煤氣化粗渣制備陶粒工藝及其性能研究[J]. 張凱,劉舒豪,張日新,王絲蒂,劉航愷,史子玥. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(10)
[7]粉煤灰基地質(zhì)聚合物水熱原位轉(zhuǎn)化NaP型沸石分子篩的研究[J]. 仇秀梅,劉亞東,嚴(yán)春杰,董學(xué)林. 巖石礦物學(xué)雜志. 2018(04)
[8]煤炭產(chǎn)業(yè)的環(huán)境保護(hù)問題及建議[J]. 閆楠. 中國環(huán)境管理. 2018(03)
[9]煤氣化爐渣研究現(xiàn)狀及利用技術(shù)展望[J]. 商曉甫,馬建立,張劍,許丹宇,張良運(yùn),周金倩,段曉雨,張曉敏. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報. 2017(06)
[10]煤氣化渣對水泥混凝土性能的影響[J]. 劉開平,趙紅艷,李祖仲,關(guān)羽,湯卓群,陳騫. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報. 2017(05)
博士論文
[1]無溶劑法高溫合成沸石分子篩[D]. 邊超群.浙江大學(xué) 2018
碩士論文
[1]煤氣化粗渣制備活性炭/沸石復(fù)合吸附材料及其性能研究[D]. 姚陽陽.吉林大學(xué) 2018
[2]粉煤灰合成沸石對廢水中氨氮的吸附特性研究[D]. 呂晨培.重慶大學(xué) 2018
[3]低溫固相法活化煤氣化細(xì)渣及其綜合利用制備二氧化硅介孔材料[D]. 溫龍英.內(nèi)蒙古大學(xué) 2015
[4]沸石對生活污水氨氮處理的研究[D]. 李建霜.重慶交通大學(xué) 2014
[5]水熱合成低硅鋁比納米ZSM-5沸石的研究[D]. 田曉帥.大連理工大學(xué) 2013
[6]粉煤灰和爐渣作水泥混合材及粉煤灰摻量對不同水膠比混凝土的強(qiáng)度影響研究[D]. 張超.西安建筑科技大學(xué) 2012
本文編號:3439353
本文鏈接:http://sikaile.net/projectlw/hxgylw/3439353.html
最近更新
教材專著