化学试剂/含钾岩石类固相法制备分子筛的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ming_yue_zhang
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目前分子筛的合成方法以传统水热合成法为主,其生产过程普遍存在晶化时间长、晶化温度高、体系液固比高、原料利用率低、母液难处理、工艺流程繁琐等弊端。本文为开发能耗较低、条件温和、环境友好、快速高效的分子筛合成新工艺,分别以化学试剂和含钾岩石为原料,进行了类固相法制备小颗粒方沸石、高钙镁离子交换性能的P型分子筛以及高附加值的W型分子筛的研究。以化学试剂为原料,采用类固相法快速合成了小颗粒方沸石,考察了制备过程中晶化时间、晶化温度、n(Na2O)/n(SiO2)、n(H2O)/n(SiO2)等因素的影响。在适宜条件下:晶化时间8h,晶化温度150℃,凝胶摩尔组成n(SiO2)/n(Al2O3)=5,原料摩尔组成n(Na2O)/n(SiO2)=0.26,n(H2O)/n(SiO2)=11.10,成功制得结晶良好、粒径均匀的小颗粒方沸石产品。相对传统水热法合成的方沸石产品,该产品的粒径明显减小,其比表面积、孔容、孔径均有所增大,在浓度为5mg/L的模拟含氟废水中除氟率高达56.3%。以化学试剂为原料,采用类固相法成功制得了具有较高钙镁离子交换性能的P型分子筛。在适宜条件下:晶化时间3h,晶化温度140℃,凝胶摩尔组成n(SiO2)/n(Al2O3)=5,原料摩尔组成n(Na2O)/n(SiO2)=0.26,n(H2O)/n(SiO2)=18.51,成功制得了结晶良好、形貌规则的P型分子筛产品。该产品的形貌呈现为粗糙小球状,其晶体表面较传统水热法合成的产品更为粗糙,且少量产品形貌出现“假”空心结构。所得产品分别在0.05 mol/LCaCl2和0.05 mol/L MgCl2溶液中进行离子交换试验,其钙、镁离子交换容量分别不低于400mg CaCO3·g-1干沸石和160mg MgCO3·g-1干沸石,较传统水热法合成产品的钙、镁离子交换性能均有明显提高。为了降低类固相法制备分子筛的生产成本,使合成工艺的初始原料更为丰富,本文以含钾岩石为初始原料,采用KOH碱熔活化法活化含钾岩石,所得的活化产物作为合成原料,利用类固相法成功制得了W型分子筛产品。在适宜条件下:晶化时间12h,晶化温度150℃,凝胶摩尔组成n(SiO2)/n(Al2O3)=5,原料组成m(矿粉)/m(干凝胶)=0.178,n(H2O)/n(SiO2)=16.66,成功制得了结晶良好、钾钠混合型的纺锤体状W型分子筛产品,其元素组成为Si:22.10wt%、Al:14.05wt%、K:7.44wt%、Na:14.66wt%、O:49.18wt%。改型后的产品在模拟海水中的钾离子交换容量最高可达50.33mg·g-1,相对传统水热法合成的产品明显提高。为了避免资源浪费和环境污染,设计了配套的二次循环工艺,实现了含钾岩石的高效利用和分子筛的稳定生产。
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