[发明专利]一种类沸石材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种类沸石材料及其制备方法和应用，属于吸附材料技术领域。本发明利用类沸石材料的环状分子相互之间构成了封闭的笼状空洞结构，能够将有毒金属离子和其他有害物固化在空腔内的特性避免了固体废物中含有的杂质对材料合成过程及产物结构性能的影响，解决了沸石分子筛对原料要求苛刻的难题。本发明采用无机固体废物为原料合成类沸石材料，且合成的类沸石材料用于催化领域性能优良，具有经济和绿色环保的双重效益。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，尤其涉及一种类沸石材料及其制备方法和应用。

背景技术

沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂，已被大量应用于工业中，然而工业制备的分子筛对原材料的纯度要求高，工艺复杂且制备成本高，故开发性能优良的沸石替代性材料，并将其应用于催化及吸附领域成为了当下的研究热点。

类沸石材料是一种无机绿色新型胶凝材料，通过溶解在碱活化剂溶液中的铝硅酸盐材料在室温或高温下地聚合，形成无定形相和三维硅铝酸盐网络结构，由于其结构与沸石分子筛(图7)相似被认为是类沸石材料。类沸石材料(图8)由于其独有的三维网络结构，不仅具有抵抗高压、耐酸性和耐碱性等优良性能，而且具有稳定固体废弃物中有毒有害杂质的作用，研究表明，地聚物中的环状分子相互之间构成了封闭的笼状空洞结构，能够将有毒金属离子和其他有害物固化在空腔内，另外，“牢笼型”的网络骨架几乎不受核辐射的影响，也可以固化具备放射性的核物质。

而目前以纯垃圾焚烧飞灰等危险固体废物制备多孔类沸石材料的研究尚未见到。

发明内容

本发明的目的在于提供一种类沸石材料及其制备方法和应用，采用无机固体废物为原料合成类沸石材料，且合成的类沸石材料用于催化领域性能优良。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种类沸石材料的制备方法，包括以下步骤：

将无机固体废物和碱激活剂混合，进行碱激活，得到激活废物；以质量百分比计，所述碱激活剂由20～35％的氢氧化钾、15～20％的硅酸钾和50～60％的水组成；所述无机固体废物中氧化硅和氧化铝的总质量含量≥10％；

将所述激活废物与结合剂混合，在加热条件下进行预固化，得到预固化废物；所述结合剂为铝氧化物或铝盐；

将所述预固化废物与发泡剂混合，进行发泡，得到发泡废物；

将所述发泡废物进行强制固化，然后煅烧，得到类沸石材料。

优选的，所述无机固体废物包括垃圾焚烧飞灰、粉煤灰、污泥、煤矸石和高炉渣中的一种或多种。

优选的，所述碱激活剂的质量为无机固体废物质量的80～120％。

优选的，所述结合剂的质量为无机固体废物质量的10～20％。

优选的，所述预固化的温度为80℃，时间为5～10min。

优选的，所述发泡剂包括过氧化氢溶液；所述过氧化氢溶液的体积浓度为3％；所述发泡剂的质量为无机固体废物质量的150～300％。

优选的，所述发泡时还加入了稳泡剂；所述稳泡剂的质量为无机固体废物质量的20～50％；所述稳泡剂包括油酸、蛋白质、植物油、Tween-80、Triton X-100、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。

优选的，所述强制固化的温度为80℃，时间为48～72h；所述煅烧的温度为400～600℃，保温时间为3h以上。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的类沸石材料。

本发明提供了上述方案所述类沸石材料在催化领域中的应用。