利用礦物廢料水熱法制備納米4A分子篩.pdf

1、4A分子篩是一類重要的催化劑、吸附劑和離子交換劑，廣泛應(yīng)用于洗滌劑工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)、精細(xì)化工、環(huán)境保護(hù)以及發(fā)展新功能材料等諸多領(lǐng)域。納米分子篩具有較大的比表面積和較高的晶內(nèi)擴(kuò)散速率，在催化、吸附和環(huán)保等應(yīng)用上具有活性高、選擇性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)出比一般分子篩更加優(yōu)異的性能。論文在綜合分析國內(nèi)外有關(guān)制備沸石分子篩的原料的選擇、制備方法和研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代分析測試手段對以廉價(jià)的礦物廢料為原料制備的硅溶膠和4A分子篩等進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研

2、究，主要內(nèi)容如下:
　　以含氟二氧化硅為原料制備納米硅溶膠，其最佳工藝為首先使用固含量為8％的水玻璃溶液通過離子交換法制備活性硅酸溶液，然后將獲得的活性硅酸溶液pH值調(diào)節(jié)至9～10后，在高壓水熱反應(yīng)釜中以120℃水熱處理4h制備大粒徑硅溶膠。使用離子交換法制備的硅溶膠粒度分布均勻，平均粒徑20～25nm，SiO2含量為30.2％，Na2O含量小于3％，密度1.2g/cm3，粘度5.85×10-3Pa·s，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要

3、求。通過離子交換，原料中帶有的大量氟離子已經(jīng)被基本去除，可以用作分子篩制備的原料。
　　以單質(zhì)硅粉為原料制備了納米硅溶膠，采用單質(zhì)硅水解法制備納米硅溶膠的最佳工藝為首先將硅粉在90℃活化30min，按照H2O4L、NaOH5g和硅粉500g的配比，在90℃反應(yīng)8h制得大粒徑且高固含量的硅溶膠。此方法制備的硅溶膠平均粒徑25.2nm，SiO2含量為30.06％，Na2O含量小于0.11％，密度1.2g/cm3，粘度5.3×10-3P

4、a·s，Na2O含量和粘度優(yōu)于離子交換法所制備的硅溶膠，工藝相比于離子交換法具有操作步驟簡單、能耗和水耗都較小的優(yōu)點(diǎn)。
　　以自制納米硅溶膠為原料采用水熱法制備了納米4A分子篩。最佳工藝為室溫下按照n(SiO2)/n(Al2O3)=2、n(H2O)/n(Na2O)=100、n(Na2O)/n(SiO2)=1.5的原料配比制備硅鋁酸鹽凝膠，靜置陳化6h后，在95℃水熱晶化4h。制備的納米4A分子篩平均粒徑為32nm，結(jié)晶度97％，白

5、度98，鈣離子交換容量為335mgCaCO3/g4A分子篩。通過研究發(fā)現(xiàn)低溫成膠和長時(shí)間陳化有利于4A分子篩粒徑的減小。選用硅溶膠作為硅源，消除了雜質(zhì)對分子篩合成的影響，也有利于分子篩的細(xì)化。
　　采用高嶺土為原料，使用水熱法制備了4A分子篩。通過實(shí)驗(yàn)確定高嶺土轉(zhuǎn)化法制備4A分子篩的最佳工藝條件為首先將高嶺土原料在600～800℃煅燒2h，然后按照n(H2O)∶ n(Na2O)=50、n(Na2O)∶ n(SiO2)=2的配比在5