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粉煤灰制备沸石分子筛制备实例

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

②制备实例

  

a.A型分子筛的制备

  

采用水热合成法,水玻璃和偏铝酸钠、氢氧化钠按一定的摩尔比混合,在搅拌下于80℃左右反应30min,生成的凝胶升温至90℃恒温1h,继续升温至(102±2)℃,结晶4~6h。过滤洗涤pH值为9,在100~200℃干燥得到晶体粉末品,即4A型分子筛粉末,再与粉合剂捏合成型、烘干、灼烧活化得4A型分子筛成型品。

  

上述粉末如果与0.2mol/L KCl溶液于60~70℃下进行阳离子交换(交换度70%),再经过滤、洗涤、烘干、成型、灼烧活化得3A型分子筛。

  

上述粉末品如果与0.5~1mol/L CaCl2溶液于50~80℃下进行阳离子交换(交换度70%),再经过滤、洗涤、烘干、成型、灼烧活化得5A型分子筛。

  

b.膨润土深加工制P型沸石

  

I.氢氧化钠溶液活化膨润土法制P型沸石

  

取湿法提纯后粉碎成微细粉末的膨润土40g,与48g氢氧化钠均匀混合后加入高压釜中,同时加入700mL水。在150℃下膨润土活化反应3h后的固相组成XRD谱图分析表明:活化反应产物主要是水合硅铝酸盐(Na6Al6Si10O32·12H2O),另外还有少量的Na(AISi2O6)H2O及Na2SiO3。说明氢氧化钠碱溶液在高温高压条件下也能破坏膨润土的结构,使其转化为活性高的硅酸盐。

  

从高压釜中取出反应料液放入锥形瓶中,然后分别用氢氧化铝、氢氧化钠和水调整体系中的Al2O3:SiO2:Na2O:H2O的摩尔比为1:2.3:3:190。此混合体系先在90℃下老化反应8h,然后加入少量4A沸石晶种(为体系固相质量的0.7%),搅拌几分钟后,体系密封置于85℃恒定温度下晶化6h。晶化后的料液固液分离,固相产品经洗涤、烘干、粉碎,即为P型洗涤用沸石。

  

II.氢氧化钠碱熔活化膨润土法制P型沸石

  

湿法提纯的矿粉经万能粉碎机粉碎成微细粉末后,取出18g,与21.6g氢氧化钠均匀混合,混合料置于马弗炉中进行碱熔活化反应。虽然氢氧化钠的熔点为318℃,但是由于膨润土的加入,实验时在近400℃时反应体系才变成液态,此时膨润土与氢氧化钠反应易于彻底。

  

将碱熔活化原料粉碎后放入锥形瓶中,分别用氢氧化铝、氢氧化钠和水调整体系中的Al2O3:SiO2:Na2O:H2O的摩尔比为1:2.1:3.0:190。调整好配比的体系先在80℃条件下搅拌老化反应6h,再加入少量4A沸石晶种(为体系固相质量的0.7%)搅拌均匀后,体系密封置于85℃恒定温度下晶化6h。对晶化后的料液进行固液分离,固相产品经洗涤、烘干、粉碎即为P型洗涤用沸石。

  

c.β沸石的微波制备及修饰

  

I.β沸石原粉的合成

  

凝胶制备:以粗孔硅胶为硅源,偏铝酸钠为铝源,四乙基氢氧化铵为模板剂,摩尔组成为1.0 Al2O3·nSiO2·2.14Na2O·100H2O·nTEAOH(四乙基氢氧化铵),分别以模板剂用量n(TEAOH)/n(SiO2)=0.05~0.12和pH=7~11混合晶化母液,然后加入硅胶并充分搅拌2~4h。

  

微波辐射法合成:将胶体转入微波反应釜,置反应釜于微波炉中接受微波辐射,微波功率200W,晶化温度80~180℃,晶化时间1~5h,直至晶化完成,冷却,洗涤至pH值为7,抽滤再经110℃烘干得Naβ沸石原粉。

  

II.Hβ沸石的制备

  

微波辐射脱模法:微波功率700W,升温速率10℃/min,终温180℃,恒温0.5h,辐射脱模。

  

β沸石的转型:脱模后β沸石用0.2mol/L的NH4Cl水溶液(液固比30mL/g),在80℃下恒温回流3h,用去离子水洗涤至溶液pH值为7,110℃烘干,550℃焙烧4h,即得Hβ沸石,再经压片、筛分(粒度0.28~0.45mm)得Hβ沸石催化剂。

  

I.Ag修饰

  

将AgNO3溶于水中,再将其共溶液逐渐滴入称好的Hβ沸石中,室温阴干6h,焙烧时由室温逐渐提高至550℃焙烧,恒温2h后降温,再经压片、筛分(粒度0.28~0.45mm)、即得Ag/β沸石(Ag质量分数为1.8%)。

  

d.粉煤灰分步溶出硅铝制备纯沸石分子筛

  

I.粉煤灰焙烧预处理过程

  

将粉煤灰与200目的碳酸钠以质量比1:1.5充分混合,置于刚玉坩埚中,在马弗炉中升温至830℃,恒温1h。焙烧产物为浅黄色粉体。

  

II.沸石分子筛的合成

  

经焙烧预处理的粉煤灰焙烧产物,用去离子水以液固比为5:1浸取,加热搅拌,使可溶性硅酸盐充分溶解,过滤。用不同浓度的NaOH溶液浸取滤渣,搅拌下加热至沸,使焙烧产物中的硅铝酸盐在OH-作用下分解为硅酸盐和铝酸盐,过滤。用盐酸或CO2调节滤液的pH值至11~14,使其中的硅铝聚合,生成沸石的前驱体硅铝酸盐凝胶,在100℃下晶化完全。为了提高晶化的方向和速度,在混胶过程中可加入少量的晶种或液态晶化导向剂。得到的沸石分子筛用去离子水洗涤至pH值为10,110℃烘干。

  

e.利用凹凸棒黏土制备4A沸石分子筛

  

I.原料处理

  

将凹凸棒原土在650℃下焙烧30min,破坏其晶体结构,使其中的二氧化硅游离出来,成为无定形SiO2。焙烧时加入3%的氯化铵作为焙烧助剂,以除去铁的干扰。

  

II.制备方法

  

在三口烧瓶中加入一定量的焙烧土与计量好的30%的氢氧化钠溶液进行碱溶,在磁力搅拌下恒温水浴反应,碱溶温度为90℃以上,碱溶时间4h,得凝胶混合物。然后在凝胶混合物中,按一定的比例调整加入偏铝酸钠和水,不断搅拌进行晶化反应。晶化反应温度为90℃,晶化时间为2~6h。反应结束后,过滤、洗涤,直至滤液的pH≤11,将滤饼放入120℃的烘箱中干燥12h,得4A沸石分子筛产品。

  

[技术指标]天然沸石国内参考标准

  

  

 

  

 

  

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