碱性活化法合成粉煤灰沸石工艺是粉煤灰沸石制备的主要方法之一。沸石具有较多的孔穴、孔道,其特殊的内部结构使得沸石具有较好的阳离子交换选择性、耐高温、耐酸碱等性能。而粉煤灰与沸石前驱体火山灰的物质相类似, 其主要是由硅铝酸盐非晶形玻璃相物质、晶相物质(石英石、莫来石、磁铁矿和赤铁矿)及少量未燃烧的炭组成。其活性主要取决于内部玻璃相物质的化学活性,而通过传统物理粉磨方式过对粉煤灰进行磨细加工破坏玻璃相物质表面的保护膜,然而在优化到一定细度后,其物理活性并不明显,因此需要对其进行工艺改进。
为了减轻废弃粉煤灰对环境造成的巨大负担并提高经济价值、降低合成沸石原料成本,可以通过水热合成法来对粉煤灰沸石分子筛进行制备,具有较高的附加值。水热合成法是所有合成工艺的基础,其工艺原理是使粉煤灰中的玻璃相物质在碱性条件下溶解生成了硅铝酸盐胶体,接着在水热条件下使硅铝酸盐胶体结晶转化为沸石。但是在传统水热合成法工艺中,存在着能耗大、产率低、产生的副产物多等问题。通过优化改进的水热合成两步法,其在过程中通过添加硅盐、铝盐来调整提升沸石的产率及纯度。而通过微波辅助法,是利用微波加热方法来替代传统的电热加热方法,缩短了晶化时间,得到了颗粒较小的产品,从而提高沸石纯度。
碱性活化法合成的粉煤灰沸石在现代化工领域中有着重要的作用,例如在冶金、电镀、印染领域中,大量的铜离子会在人体内有着大量累积,其对人体肝脏器官均有着不同程度的损伤,并且会引发血色病。而粉煤灰沸石能够有效去除这些重金属离子,例如在去除电厂污水中的Cu2+离子中,其随着碱浓度的增加而呈现出先上升后下降的趋势,并且可以改变原有材料中的聚合态及分布,可以得到较好的去除效果。
总之,利用盐酸对粉煤灰原料进行酸处理可以除去工业领域中产生废弃物的氧化钙和氧化铁等绝大部分碱性氧化物杂质,并且结合试验可知,最适宜的酸处理条件:反应温度20 ℃、反应时间 5 h和盐酸浓度 15% 。 酸处理后粉煤灰中的氧化硅质量分数从 39. 66% 增加至78. 31% ,氧化硅和氧化铝质量分数之和从 51. 51% 上升至 85. 37% ,为碱处理
活化以及 ZSM – 5 沸石的合成提供了较好的硅铝原料。