[发明专利]一种固体废物合成沸石分子筛的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用固体废物制备沸石分子筛的方法和装置，具体地涉及利用超导磁分离预处理去除固体废物中的有害物质如有毒氯化物和重金属等，使固体废物无害，然后在此基础上利用微波加热合成沸石分子筛。

背景技术

沸石分子筛是一类具有规则孔道结构和独特晶体化学性质的含水架状硅(铝)酸盐多孔矿物晶体材料。因其独特的晶体结构和晶体化学性质，沸石分子筛具有很大的比表面积和优良的吸附、分离、离子交换和催化等性能，在化工、建材、农业以及环保等领域具有广泛的用途。

但天然的沸石资源量有限，吸附和离子交换等的应用性能也具有局限性，因此沸石分子筛的人工合成已成为化工、建材、农业以及环保等各领域的重要来源。又因为以碱、铝和硅酸钠等纯化工原料为基础的人工合成沸石分子筛成本高，同时受到化工原料来源少的制约，不能满足沸石分子筛在上述各领域的应用需要，从而以粉煤灰等固体废物原料为基础的沸石分子筛合成成为重要的发展方向。

目前以固体废物为原料合成分子筛主要有两种方法：

(1)常温煮沸合成法；

(2)高温高压反应釜合成法。

这两种沸石分子筛的合成方法都是批量生产的方法，年产量较低(小于800t/y)，无法连续大量生产分子筛，而且上述两种方法均采用普通的加热方法，分子筛合成反应时间长，消耗大量能耗，成本较高，并产生大量碱液，造成后续碱液处理困难。目前缺少一种反应时间短、能耗低、成本低、碱液产生量较少、可以连续大量生产沸石分子筛的方法和装置，这种方法和装置应该可以同时发挥超大反应池、离心机和过滤机的三大功能。

另一方面，固体废物原料中有Fe₃O₄、有毒氯化物(如多氯代联二苯-对-二恶英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs))以及各种重金属等物质，其中一些物质具有强烈的毒性，严重污染环境，因此有必要以一种安全的方式分离、回收或再利用上述这些毒性物质。比如：当采用水热合成法利用含有这些毒性物质的固体废物合成沸石分子筛时，相当一部分热量用于加热这些毒性物质，导致固体废物合成分子筛的能耗利用率很低；同时，固体废物中的这些毒性物质若未经处理进入到合成的分子筛中，将导致分子筛产品质量的下降，甚至容易产生二次污染，所以在利用固体废物制备分子筛前需要将原料进行预处理。

常用的物质分离方法有化学分离方法和物理分离方法。物理分离方法的一个优点是无二次污染产生。磁分离是物理分离方法的一种，包括普通磁分离和超导磁分离。与普通磁分离相比，超导磁分离具有体积小、重量轻、消耗电能极少、磁场强度高的特点，可利用超导磁分离作为以固体废物合成分子筛的预处理。

与普通加热相比，微波加热具有加热速度快、热量损失小、操作方便等特点，既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量。与传统加热方式相比，微波加热具有以下特点：

(1)加热均匀，速度快。

(2)控制及时，反应灵敏。

(3)清洁卫生，无污染。

(4)能耗利用率高。微波加热可用于固体废物合成分子筛，其原理是利用磁控管产生的超高频微波快速振荡反应物分子，使之彼此碰撞、挤压、摩擦、重组而形成沸石晶体，其最突出的特点是晶化时间明显缩短，一般只需几分钟，可解决分子筛反应时间长的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以固体废物合成沸石分子筛的方法。

本发明的又一目的在于提供一种实现上述方法的装置。

为实现上述目的，本发明提供的固体废物合成沸石分子筛的方法，其包括如下步骤：

1)将固体废物与碱的水溶液配成混合液；

2)对混合液进行超导磁分离预处理；

3)经过超导磁分离预处理的混合液进行陈化胶凝反应，陈化胶凝反应温度为60-80℃；

4)经陈化胶凝反应处理的混合物进行微波辐射发生晶化作用，生成沸石分子筛；

5)生成的沸石分子筛经洗涤、脱水、烘干，即得最终产品。

所述的方法，其中，步骤1中的固体废物包括粉煤灰和赤泥。

所述的方法，其中，步骤1中的碱的水溶液是氢氧化钠水溶液。

所述的方法，其中，步骤2中超导磁分离预处理去除固体废物中的有毒氯化物和重金属。

所述的方法，其中，有毒氯化物包括多氯代联二苯-对-二恶英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(PCDFs)。