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煤系高岭土是一种与煤伴生的天然非金属矿物,是我国独具特色、有广阔利用前景的重要非金属矿产资源,预测储量高达151.20亿吨。我国内蒙古地区的煤系高岭土具有分布广、品质优、储量大、易采集等特点,但目前的利用率仅仅只有30%左右。利用煤系高岭土合成4A分子筛,不仅可以提高固体资源的利用率,而且降低了工业生产成本,具有广阔的市场前景。 本论文以内蒙古某地煤系高岭土为原料,采用NaOH低温碱融法对原料进行活化,大幅度的降低了水热晶化温度,并且在水热合成过程中添加了晶化导向剂,有效的减少了晶化时间。实验首先通过单因素实验法,利用4A分子筛对Ca2+的吸附性能为指标,对合成影响因素进行初步探究,并利用XRD测试技术计算各因素条件下产物的相对结晶度。再通过设计正交实验进一步对合成工艺进行优化,得出最佳的4A分子筛合成条件。最后利用阳离子染料模拟工业染料废水,对自制4A分子筛的吸附性能进行检测,并探究了各吸附条件对吸附性能的影响,分析了4A分子筛对阳离子染料的吸附机理。 研究结果表明,煤系高岭土经除杂处理后,在450℃下碱融活化2h后,按照物料配比为SiO2/Al2O3摩尔比1.9,Na2O/SiO2摩尔比2.2,H2O/Na2O摩尔比30,在50℃下晶化30h,以此条件下生成的4A分子筛具有较高的相对结晶度为87.33%,并且无杂晶生成;其骨架结构与标准4A分子筛相吻合;观测其微观形貌为结构完整的立方形晶体,粒径约为2μm。生成的4A分子筛在静态吸附条件下对Ca2+的吸附能力可达318mg/g。当4A分子筛吸附剂加入量为7.5g/L,阳离子染料初始浓度为0.5 mg/L,pH值为8,吸附温度为50℃,吸附时间为2h时,对阳离子染料的吸附率可达到72.78%。