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随着社会经济和工业的发展,重金属工业废弃物的排放对环境污染愈来愈严重,对人类健康也造成了一定的威胁。粉煤灰作为火力发电厂的废弃物,每年的堆积量占用了很大的空间,对环境也有一定的污染。利用粉煤灰合成沸石分子筛,不仅可以为重金属废弃物处理提供一种价格低廉、性能良好的吸附剂,同时也实现了粉煤灰以废治废的资源化利用,带来环境及社会效益。本文采用碱熔融-水热晶化法合成沸石,以Na2CO3、NaOH为助熔剂与粉煤灰按照一定的比例混合后在高温下焙烧获得制备沸石的前驱体,所得前驱体在一定条件下进行水热处理获得沸石。以合成沸石前驱体的盐酸酸溶率和沸石对甲基蓝的吸附性能为研究对象,设计了正交试验优化了碱熔融以及水热处理的工艺条件。结果表明,碱熔融的最佳条件是m(粉煤灰)/m(碱)为1:1.5,其中m(Na2CO3)/m(NaOH)=1.2:1,锻烧温度为800℃,该条件下沸石原料的酸溶率最高,粉煤灰中大部分硅、铝等有效成分能熔出为合成沸石的前驱体硅铝酸盐。水热反应的最佳条件是:碱液(NaOH)浓度为2 mol/L,液固比为8,反应温度为110 ℃,反应时间为8 h。该条件下沸石对亚甲基蓝的吸附能力最强,即脱色率高。其次,以上述优化的碱熔融和水热处理条件为基础,采用单因素法探讨各工艺因素对碱熔融-水热处理粉煤灰合成沸石的影响,研究了老化时间、液固比、碱液浓度、水热温度、保温时间、填充度、阶段式升温等工艺条件对合成产物的影响。以合成产物对亚甲基蓝的吸附效果模拟其对废水的吸附效果,并采用XRD和FESEM对合成产物的晶相组成及颗粒尺寸形貌进行了表征。结果表明:短的老化时间、较高的填充度、较高的水热温度、较长的保温时间以及高的NaOH浓度均有利于方钠石晶相的形成,反之,则更利于形成NaA沸石。最后,在基础实验条件下,研究了不同添加量的NaF、CaF2、CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、PEG400(聚乙二醇400)、SDS(十二烷基磺酸钠)以及F127(三嵌段聚合物)对碱熔融水热合成沸石的影响。采用XRD和FESEM对合成产物的晶相结构以及显微结构进行表征,并通过合成产物对亚甲基蓝的吸附效果表征其吸附性能。结果表明,添加剂NaF有利于NaA型沸石的生成;CaF2在低浓度下,有利于CaA型沸石的生成;CTAB在临界胶束浓度下,生成的是NaA型沸石;添加抑制方钠石晶体的生长,而F127则利于方钠石的生长发育。