镁碱沸石分子筛的新合成方法研究与表征

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 1次 | 上传用户:fcunui_w
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镁碱沸石分子筛(FER)在化工的反应和分离领域中有着广泛的应用,尤其是在正构烯烃骨架异构反应中表现出良好的催化性能。然而,目前市售的低硅铝比镁碱沸石在工业条件下极易结焦失活,而具有更高水热稳定性的高硅铝比镁碱沸石分子筛又难以简单高效地合成,这大大限制了其工业应用的前景。为了克服以上问题,本论文探究了动、静态晶化方式下不同硅铝比镁碱沸石的晶化规律,发现了硅源粒度和硅物种的聚合状态密切相关,会对产物合成产生重要的影响,然后通过调节硅源前处理条件对硅物种聚合状态进行调控,探索开发了一种硅物种前处理水热合成镁碱沸石的新方法,实现了系列硅铝比镁碱沸石简单而高效的合成,得到如下结论:1.静态晶化法能够在较宽的相区内合成低硅铝比的纯相镁碱沸石,但是投料硅铝比高于55时,产物会结块和产生石英杂晶。而动态晶化法在高、低硅铝比下合成的产物均比静态法的晶相更纯,形貌更完整。但是,动态法合成高硅铝比镁碱沸石时,产物中仍会有少量的麦羟硅钠石杂晶。2.通过研究表明,硅溶胶的粒度特性是影响镁碱沸石合成的重要因素。通过调节碱度、水量和预处理温度等不同前处理条件制备了不同粒度及分布的硅溶胶母液,并考察了不同母液对合成产物的影响。结果表明,不同前处理条件对硅溶胶粒度特性的影响主要归因于不同母液中硅物种聚合状态的差异。适当数量的Q3和Q2硅单元是合成高硅铝比镁碱沸石的关键。Q3单元是高固收率合成高硅铝比镁碱沸石的基础,而活性更高的Q2单元是活化无定形凝胶的前提,但是Q2单元过多会导致杂晶的产生。0.1碱度和20水硅铝比下于70℃热处理80 min是硅溶胶母液的最佳前处理条件,所得镁碱沸石分子筛的相对结晶度和收率均最高。为拓宽该方法所用硅源的范围,分别以固体硅胶和不同来源的硅溶胶为硅源,采用前处理法合成高硅铝比镁碱沸石。结果表明,三种硅溶胶母液在最佳前处理条件具有相似的粒度分布,并且均能高收率合成出纯相产物。而固体硅胶需要先在0.45的高碱度下活化,然后调节到最佳母液碱度0.1,才能高效合成出纯相产物。3.为了拓宽该新合成方法的适应下,采用硅物种前处理法合成不同硅铝比镁碱沸石。结果表明,不同投料硅铝比下合成镁碱沸石所需的母液碱度区间不同,通过探究产物收率最高时所对应的母液碱度与投料硅铝比之间的关系,得到了预测不同硅铝比下合成镁碱沸石所需最低母液碱度的经验公式:(OH-/SiO2)=0.05+8×n(Al2O3)/n(SiO2),按照所得经验公式能够在20~500投料硅铝比的范围内得到固体收率不低于80%的纯相镁碱沸石分子筛,最高骨架硅铝比高达331.8。
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