更新时间：2022-08-25 16:23
钙离子交换能力又称钙离子健合能力。俗称钙交换能力。别名分子筛(4A型)结构式性能白色固体颗粒， 呈网络式结构， 内含均匀小孔， 孔径4.2...对钙、镁离子有交换能力，理论交换能力为352mgCaCO3/g，交换速度与粒子大小有关，粒子越小，交换速度越快，当小于4μm时，交换速度便接 ...
以粉煤灰和锰渣为原料，采用碱熔融-水热合成法制备沸石分子筛。研究了煅烧温度、原料组成、硅铝比、碱浓度、水热时间和温度对钙离子吸附能力的影响，并利用XRD、SEM-EDS、FT-IR和TG-DSC等手段表征了产物的晶体形貌、骨架结构和热稳定性。结果表明，制备沸石分子筛的最佳工艺条件为：煅烧温度800℃，锰渣掺量 40%，硅铝比3.5，碱浓度3mol·L－1，水热温度90℃，水热时间16h，在此条件下制备的NaX型沸石分子筛结晶度较高，700℃下骨架结构未发生坍塌，具有较好的热稳定性，钙离子交换量高达392.58mgCaCO3/g。
从原料的化学成分可知锰渣的主要成分为SiO2和Al2O3，两者之和达63.31%，硅铝比为3.4，从化学成分角度出发，满足制备沸石分子筛的要求。大量研究表明，粉煤灰可以制备性能优良的沸石分子筛。锰渣具有潜在水硬性和火山灰活性，活性优于粉煤灰，因而可以作为制备分子筛的原料。固定煅烧温度800℃，煅烧时间4h，调整锰渣质量百分比分别为0、10、20、30、40、50，硅铝比5.0，碱浓度2mol·L－1，90℃ 水热24h制备分子筛。结果显示，锰渣有利于提高产物钙交换能力。随着锰渣掺量的增加，分子筛钙离子交换能力增加，当锰渣掺量为40%分子筛钙交换能力达到最大值270.728mgCaCO3/g，当锰渣掺量增至50%，钙交换能力下降。这是因为锰渣在与氢氧化钠一起煅烧时玻璃网络结构发生了改变，提高了含硅玻璃相，从而提高了锰渣的水化活性。
硅铝比不仅影响所得分子筛的类型，还影响分子筛的产率。固定煅烧温度800℃，煅烧时间4h，锰渣质量40%，调节硅铝比分别为3.2、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5和6.0，碱浓度2mol·L－1，90℃水热24h制备分子筛。所得分子筛钙离子交换能力可知，硅铝比为3.5 时，产物钙离子交换量最大，硅铝比过高或过低均不利于产物钙离子交换能力的提高。这是因为提高硅铝比有利于分子筛合成，但过高会使晶化速度下降，产物结晶度降低。虽然硅铝比为6时，钙离子交换量有显著提高，但是硅铝比的提高是通过硅酸钠来调节。从经济和环保方面考虑，实验均无再继续做下去的必要。因而适宜的硅铝比为3.5。
在传统的分子筛制备工艺中，水热时间对产物的结构性能影响较大。固定煅烧温度800℃，煅烧时间4h，锰渣掺量4%，硅铝比3.5，碱浓度3mol·L－1，水热温度90℃，水热时间分别为3h、6h、9h、12h、16h和24h制备分子筛。由产物钙离子交换量可见，随着水热时间的延长，产物钙交换量逐渐增加，当水热时间升至16h时，钙交换量趋于稳定，继续增加水热时间钙离子交换能力仅略有增加。从节能方面考虑，适宜的水热时间为16h。
以粉煤灰和三种不同预处理的锰渣为原料，采用水热合成法制备了沸石分子筛。分析了锰渣预处理前后物相和活性SiO2 、Al2O3溶出率的变化，通过XRD、SEM、FT-IR、TG-DSC和BET等手段对锰渣制备的MSZ-1、MSZ-2和MSZ-3产物微观形貌、结构和热稳定性进行表征，并测定了其钙离子交换能力。
化学组成采用ADVANTXP型X射线荧光光谱仪(XRF) 测定；XRD采用日本理学Dmax-3B X-射线粉末衍射仪，工作条件为35kV～30mA；扫描速度为5°/min，Cu靶，Ka射线，扫描范围5°～50°；SEM测试采用日本SU8010型扫描电子显微镜；FT-IR采用Nexus670型傅里叶变换红外光谱仪测定( KBr压片) ；热分析采用NETZSCH STA 449型综合热分析仪；SiO2和Al2O3溶出率用回流煮沸法测定；产物钙离子交换能力按QB/T1768-2003的方法测定。
从制备的3种分子筛钙离子交换能力以及锰渣制备分子筛的钙离子交换能力可知，对钙离子交换能力，MSZ-1最差，MSZ-2居中，MSZ-3最好，其中MSZ-2和MSZ-3的钙离子交换能力分别高达358.20mgCaCO3/g和391.05mgCaCO3/g，均高于对洗涤剂助剂分子筛一等品钙离子交换能力≥310mgCaCO3/g的要求。这主要是由于该分子筛中晶相纯度较高，并拥有较多的微孔，使其钙离子交换能力明显增强。