环境功能材料3沸石材料ppt课件.ppt

沸石资料•1 沸石概述•2 沸石的构造特点、性质及运用•3 沸石的合成方法•沸石〔zeolite〕是一种矿石，最早发现于1756年瑞典的矿物学家克朗斯提〔Cronstedt〕发现有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾景象，因此命名为“沸石〞〔瑞典文zeolit〕在希腊文中意为“沸腾〞〔zeo〕的“石头〞〔lithos〕自然界中的沸石晶体工业中运用的沸石实验室用的沸石• 沸石有很多种，它们的共同特点就是具有架状构造，晶体内分子像搭架子似地连在一同，中间构成很多空腔•由于在这些空腔里还存在很多水分子，这些水分在遇到高温时会排出来比如用火焰去烧时，大多数沸石便会发泡，像是沸腾普通沸石的名字就是因此而来•自然界已发现的沸石有30多种，较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化晶体所属晶系随矿物种的不同而异，以单斜晶系和正交晶系〔斜方晶系〕的占多数沸石构成的地质条件•沸石族矿物常见于喷出岩，特别是玄武岩的孔隙中，也见于堆积岩、蜕变岩及热液矿床和某些近代温泉堆积中•沸石主要构成于低温热液阶段，常见于喷出岩气孔中，也见于热液矿床和近代温泉堆积中。

•浙江省缙云县为目前我国境内已发现的沸石储量最高的地域内蒙古的沸石资源•二十世纪九十年代，乌审旗、鄂前旗境内发现方沸石矿产资源，在7平 方公里内发现方沸石矿藏贮藏厚度达10多米，有的直接裸露在外，其勘探为2376万吨，为世界第一大方沸石矿藏2 沸石的构造特点、性质及运用•沸石构造式为•A(x/q) [ (AlO2)x (SiO2)y ] n(H2O) •其中：A为Ca、Na、K、Ba等阳离子，p为阳离子化合价，n为水分子数， (y/x)通常在1～5之间，(x+y)是单位晶胞中四面体的个数•沸石根底构造为硅氧四面体，其中的硅原子，可被铝原子置换而构成铝氧四面体•但铝原子是三价的，所以在铝氧四面体中，有一个氧原子的电价没有得到中和，而产生电荷不平衡，使整个铝氧四面体带负电•为了坚持中性，必需有带正电的离子来抵消，普通是由碱金属和碱土金属离子来补偿，如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子 •沸石的晶体构造是由硅〔铝〕氧四面体连成三维的格架，格架中有各种大小不同的空穴和通道，具有很大的开放性碱金属或碱土金属离子和水分子均分布在空穴和通道中，与格架的联络较弱•沸石的构造与石英、长石的骨架有些不同。

石英、长石的骨架构造比较严紧，比重2.6~2.7，而沸石的骨架构造比较空疏，比重2.0~2.2其脱水后的空腔可大至47%，如菱沸石合成沸石甚至可达50%•沸石的水分子与骨架离子和可交换金属阳离子的联络普通都是松弛而微弱的且金属阳离子位于晶体构造较大并相互通连的孔道或空洞间因此，阳离子可自在地经过孔道发土交换作用，而不能影响其晶体骨架•水分子比阳离子更自在地可以挪动和出入孔道在有热力的趋使下，可自在地脱附而不影响其骨架构造•在长石构造中，金属阳离子都限制在O离子构成的晶体骨架的空隙间，除非晶体被破坏，这些金属阳离子是很难自在活动的Na或K被Ca里换，必需与Si、Al的置换同时进展，即成对置换，必然引起Si/AI比的改动沸石分子筛•1932年，McBain提出了“分子筛〞的概念表示可以在分子程度上筛分物质的多孔资料虽然沸石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石〞和“分子筛〞这两个词经常被混用分子筛过滤分别•在详细的运用上，分子筛的孔尺寸非常重要沸石体3 沸石的合成方法•沸石普通为自然资源，虽然人们曾经掌握了沸石的人工制备技术，但极少数的沸石是人工合成的•由于全世界的沸石产量真实多的不象话，甚至在有些国家大部分的石头都是沸石，且目前沸石有50%以上是用于制造水泥，可见其普遍的程度，因此人工合成沸石很不经济。

•虽然如此，人工合成沸石的科学研讨不断都在进展中粉煤灰合成沸石粉煤灰碱液扫面电镜图片XRD分析孔构造分析〔BET方法〕吸附实验•针对某一种类型的污染物进展吸附实验做出吸附等温线，进而得到饱和吸附量等关键参数也有研讨进展吸附动力学研讨，测定吸附速率等建筑渣滓制备多级孔构造资料的研讨沸石制备类研讨的实例建筑渣滓的环境危害2 破坏土壤建筑渣滓资源化利用3 水源污染1 占据土地4 粉尘污染〔1〕消费环保型砖块〔2〕制备再生骨料混凝土 〔3〕地基加固、道路垫层 目前建筑渣滓的主要再生利用方式研讨思绪水处置滤料建筑渣滓 资源化利用建筑资料陶粒产品意义 1 处理建筑渣滓环境问题2 制备建筑渣滓资源化产品，产生经济效益 二、建筑渣滓烧制陶粒的工艺研讨二、建筑渣滓烧制陶粒的工艺研讨 建筑渣滓建筑渣滓预处置预处置粉磨粉磨混料混料成球成球烧结烧结冷却冷却水水发泡剂发泡剂典型建筑渣滓典型建筑渣滓样品化学成分品化学成分SiO2CaOAl2O3Fe2O3K2OMgONa2OOthers57.414.912.35.53.12.91.82.1建建筑筑渣渣滓滓热分分析析热工工艺 稻壳灰稻壳稻壳灰的发泡效果稻壳的发泡效果发泡剂稻壳灰稻壳灰发泡泡剂参与量参与量对陶粒性陶粒性质的影响的影响发泡机理的讨论烧结前后稻壳灰的XRD分析发泡机理：烧结工艺参数升温速率和保温时间对产物的影响烧结过程中气孔演化过程烧结过程中气孔演化过程烧结前后的物相分析X射射线线衍射衍射图谱图谱：〔：〔a〕〕烧结烧结前；〔前；〔b〕〕烧结烧结后后建筑渣滓陶粒用作建材骨料表观密度(g / cm3)堆积密度(g / cm3)吸水率筒压强度〔MPa〕CDWA1.861.6411.9%-CDWC0.770.541.7%3.78MPaCDWA普通建筑渣滓骨料和建筑渣滓陶粒性普通建筑渣滓骨料和建筑渣滓陶粒性质的比的比较CMUs比重抗压强度(MPa)MinMaxAverageⅠ〔CDWA〕1.9612.7316.4914.65Ⅱ〔CDWC〕1.4418.9719.9619.22两种骨料配成的混凝土两种骨料配成的混凝土试块的的强度比度比较混凝土试块外观建筑渣滓的重金属浸出特性 生物挂膜后陶粒的外生物挂膜后陶粒的外观建筑渣滓陶粒用作水处置滤料产业化的工艺流程设计目的与意义1.以建筑渣滓为原资料制备出孔隙构造兴隆的陶粒。

并期望将其运用于水处置领域2.虽然陶粒外表宏观孔隙构造兴隆，但微观外表光滑，不利于微生物附着3.提出用水热法在陶粒外表合成沸石，添加其外表积，构成复合孔构造并使其具有吸附和离子交换等性能三、陶粒沸石化研讨三、陶粒沸石化研讨技术道路碱水热处置碱水热处置烧结烧结化学活化化学活化沸石结晶沸石结晶建筑渣滓建筑渣滓沸石陶粒沸石陶粒陶粒陶粒不同水热温度对产物影响水热反响参数对产物的影响不同反响时间对产物影响反响过程及机理 不同反响阶段形貌变化：〔a〕水热反响前陶粒光滑的外表；〔b〕溶解作用在反响界面构成的小坑；〔c〕~〔f〕沸石相的晶化和聚集多级孔隙构造 (mm-μm- nm)0.2~1mm陶粒宏观孔洞0.5 μm沸石相构成的网状构造 nm 级 沸石内部硅铝骨架构造(c)沸石陶粒对重金属铅的吸附：〔a〕铅离子浓度随吸附时间的变化〔b〕 铅离子初始浓度与去除率之间的关系〔c〕 铅离子的吸附等温线(a)(b)沸石陶粒吸附重金属Pb〔Ⅱ〕铁负载沸石陶粒吸附砷Fe负载沸石陶粒外表形貌能谱分析结果负载型沸石陶粒对砷的吸附老化时间影响pH值影响吸附等温线四、结论四、结论1. 利用建筑渣滓胜利制备了陶粒产品。

除烧结温度外，升温速率、保温时间等要素对产物的性能有较大影响经工艺参数优化后制成的产物可以用作轻质建筑骨料，性能目的符合国家相应规范2. 在碱水热条件下，可在陶粒产品的外表制备沸石构造产物主要为方沸石相经过沸石结晶过程，陶粒外表构成了三级孔构造沸石陶粒对重金属铅等具有很好的吸附效果，也可在负载铁后用于去除水中As(V).THE END。