フライアッシュを原料とするゼオライトの高効率生産プロセスの開発

以粉煤灰为原料开发高效沸石生产工艺

• 批准号: 12750666
• 负责人: 福井 国博
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750666/
• 关键词: Fly ash; Hydrothermal treatment; Phyllipsite; Hydroxysodalite; Zeolite; Silicate ion; Aluminate ion; Phillipsite; Hydro-thermal treatment

前年度までで構築したゼオライト化反応の反応機構が、ゼオライト合成に適さなかったフライアッシュにも適応できるか否かについて検討した結果、適応できることが明らかとなった。さらに、適さないフライアッシュについても反応液中のイオン濃度変化を測定し、最適なフライアッシュを原料とした場合のそれと比較した結果、ゼオライト合成に適さないフライアッシュはシリカ成分が少なく、その溶出速度乗数も低いことが明らかとなった。これにより、ゼオライト合成に適さないフライアッシュに欠乏する成分を定量化できた。即ち、反応液中のシリケートイオン濃度がアルミネートイオン濃度の2倍程度になれば、フィリップサイトのみが合成されることが分かった。また、ゼオライト合成に適さないフライアッシュに欠乏するシリカ成分を粒子状あるいは溶液状で添加することで、フィリップサイトのみを選択的に合成でき、生成物の性能(吸着能力)を向上することができた。さらに、原料のコスト削減のための手法として、水熱処理に使用するNaOH水溶液のリサイクル利用を提案し、最低でも5回程度は繰り返し利用できることを示した。これにより、市販のゼオライトに匹敵する性能を有する石炭灰ゼオライトを安定的かつ安価に合成する手法を確立できた。最後に、平成12〜13年度の成果を体系化し、いかなる性状のフライアッシュからも常に安定した高性能ゼオライトを効率的に合成するのに必要な副原料の添加量を推算する手順を提案した。

在研究了前一年构造的沸石化反应的反应机理是否可以适应粉煤灰（不适合沸石合成），结果表明可以对其进行调整。此外，对于不合适的粉煤灰，测量了反应溶液中离子浓度的变化，并与使用最佳粉煤灰作为原材料进行了比较，发现不适合沸石合成的粉煤灰包含较少的硅成分和较低的ELITION率乘数。这允许定量粉煤灰中缺乏的成分，这不适合沸石合成。也就是说，发现反应溶液中的硅酸盐离子大约是铝制离子浓度的两倍，只能合成菲利普斯石。此外，通过添加不适合颗粒或溶液中沸石合成的粉煤灰中缺乏的二氧化硅成分，只能选择性地合成Philipsites，并且可以改善产品的性能（吸附能力）。此外，作为降低原材料成本的一种方法，提议回收用于水热处理的NaOH水溶液，表明它可以重复使用至少五次。这使得建立了一种稳定且廉价地合成煤灰沸石的方法，其性能与市售的沸石相当。最后，我们提出了一种系统化2000年至2001年结果的程序，并估算了从任何特性的粉煤灰中有效合成稳定的高性能沸石所需的补充成分量。

项目成果

福井 国博: "水熱法によるフライアッシュからのゼオライト合成に及ぼす原料組成の影響"化学工学論文集. Vol.28・2(In press). (2002)

Kunihiro Fukui：“原料组成对水热法飞灰合成沸石的影响”《化学工程学报》第 28 卷·2（出版中）。

福井 国博: "水熱法によるシリカ含有率が低いフライアッシュからのゼオライト合成"化学工学論文集. (In press). (2002)

Kunihiro Fukui：“通过水热法从低二氧化硅含量的粉煤灰中合成沸石”，化学工程杂志（2002 年出版）。