無(wú)粘結(jié)劑4A分子篩的制備與表征.pdf

1、4A沸石分子篩因其孔道結(jié)構(gòu)規(guī)整，內(nèi)比表面積大和孔內(nèi)庫(kù)侖電場(chǎng)較強(qiáng)，具有優(yōu)良的選擇吸附、離子交換、催化及親水憎有機(jī)物等特性，廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保及高新技術(shù)領(lǐng)域的催化裂解、大／小分子及極性／非極性分子分離、氣體和／或液體的干燥與分離等方面。由于工業(yè)合成的分子篩多為粉晶狀，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要加入粘結(jié)劑制成具有一定強(qiáng)度的型體，而加入的粘結(jié)劑必然會(huì)降低有效分子篩的含量，且會(huì)部分堵塞分子篩孔口而影響其使用性能，有時(shí)還會(huì)引發(fā)一些不良的副反應(yīng)。因此，無(wú)

2、粘結(jié)劑分子篩的開發(fā)應(yīng)用研究成為近年來(lái)備受關(guān)注的課題。
　　本研究旨在探討利用高嶺土直接合成法制備無(wú)粘結(jié)劑4A分子篩的技術(shù)路線和方法。在一系列實(shí)驗(yàn)與表征的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)針對(duì)高嶺土的熱相變規(guī)律、造孔劑的作用及添量、坯體焙燒活化制度、成型體陳化條件、前軀體晶化參數(shù)、以及分子篩的水熱轉(zhuǎn)化機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　以天然層狀硅酸鹽高嶺土為主要原料，將造孔劑按4:100～12:100(wt％)的比例加入高嶺土中，噴入適量去離子水并充分混勻

3、，然后進(jìn)行造粒成型得坯體。將坯體在110℃下干燥120min，再在650～730℃下焙燒1．5～3h得到成型體。在濃度為3～6mol／L的NaOH溶液中，60～75℃下陳化4～7h得分子篩前軀體，繼續(xù)升溫至80～95℃品化3～5h。最后，經(jīng)去離了水洗滌pH至8～9，干燥后獲得合成產(chǎn)物。
　　通過(guò)焙燒去除揮發(fā)份雜質(zhì)，使高嶺土中SiO2和Al2O3總量由78.28wt％提高到99.1wt％，具備了轉(zhuǎn)化分子篩的基礎(chǔ)。利用SEM和壓汞儀等

4、方法，結(jié)合產(chǎn)物的靜態(tài)水吸附率表征，考察了造孔劑添加量與成型體孔性特征及分子篩轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)造孔劑添加量與分子篩轉(zhuǎn)化率呈正相關(guān)關(guān)系，用碳粉作造孔劑時(shí)，添加量以10wt％為宜。通過(guò)TG-DTA、XRD和SEM等，深入研究了高嶺土的熱相變規(guī)律，確定了高嶺土活化的最佳條件，表明在650℃～730℃高嶺土可變成偏高嶺土，坯體在680℃下焙燒2h可獲得利于分子篩轉(zhuǎn)化的成型體。實(shí)驗(yàn)研究了成型體陳化轉(zhuǎn)化分子篩前軀體、以及前軀體晶化合成4A分子篩的理

5、化條件，表明成型體在70℃、5mol/L的NaOH溶液中進(jìn)行陳化6h，然后繼續(xù)升溫至95℃，品化4h，可得高結(jié)晶度的4A分子篩，其靜態(tài)水吸附達(dá)21.11wt％。
　　利用正交實(shí)驗(yàn)研究了合成條件對(duì)分子篩轉(zhuǎn)化率的影響，發(fā)現(xiàn)在成型體轉(zhuǎn)化分子篩過(guò)程中，陳化條件比晶化條件的影響更大些，其中陳化溫度對(duì)分子篩轉(zhuǎn)化率的影響最大，其余從大到小依次是陳化時(shí)間>晶化時(shí)間>晶化溫度。因此，縝密控制陳化過(guò)程以獲得高質(zhì)景的前軀體，是制備高轉(zhuǎn)化率分子篩的關(guān)鍵。