利用稻殼制備微孔和介孔分子篩的研究.pdf

1、分子篩因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)、高的表面積、吸附性和催化性等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于石油化工、環(huán)境保護(hù)、新材料、生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼是一種廉價(jià)易收集的可再生資源，利用稻殼合成分子篩，不僅可以大幅度降低生產(chǎn)成本，而且充分利用廢物資源，綠色環(huán)保，為稻殼的綜合利用以及低成本合成分子篩提供新的思路和途徑。
　　本課題以農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼為原料，對(duì)微孔和介孔分子篩的合成、改性及吸附性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。首先采用酸洗工藝對(duì)稻殼進(jìn)行提純制得稻殼灰

2、（RHA）。以稻殼灰為硅源，采用水熱法合成A型、X型微孔分子篩和MCM-41、Al-MCM-41介孔分子篩，并對(duì)亞甲基藍(lán)進(jìn)行吸附。利用XRD、BET、SEM、N2吸附-脫附、FT-IR和TG-DTA等進(jìn)行性能表征。研究結(jié)果表明：
　　以稻殼為原料，經(jīng)水洗、酸洗、干燥、煅燒等工序，制備出無定型S iO2含量為98.96％、比表面積為196.32 m2·g-1的稻殼灰（RHA），這為合成分子篩提供了優(yōu)質(zhì)硅源。
　　以RHA為硅源

3、，采用優(yōu)化兩步法，在晶化溫度為93℃，時(shí)間為6 h條件下合成出具有立方體結(jié)構(gòu)的A型分子篩。在此條件下，分子篩結(jié)晶度高、熱穩(wěn)定性好、Ca2+交換能力達(dá)301.62 mg·g-1、比表面積為349.21 m2·g-1、孔容為0.31 cm3·g-1。
　　以RHA為硅源，成功合成出了X型分子篩，并確定最佳工藝參數(shù)：n(SiO2)/n(Al2O3)=3.8、n(Na2O)/n(SiO2)=1.4、n(H2O)/n(Na2O)=40，晶化

4、溫度為100℃，晶化時(shí)間為8 h。在此條件下，合成的X型分子篩為八面體結(jié)構(gòu)，比表面積為385.01 m2·g-1，孔容為0.34 cm3·g-1，其熱穩(wěn)定性符合工業(yè)應(yīng)用要求。
　　以RHA為硅源，水熱合成介孔MCM-41分子篩的最佳工藝條件為：物料配比 n(CTAB):n(SiO2):n(NaOH):n(H2O)=0.3:1:0.3:100，晶化時(shí)間48 h，晶化溫度100℃。在此條件下，合成的MCM-41具有六方介孔結(jié)構(gòu)，最可幾

5、孔徑為3.15 nm，比表面積為678.86 m2·g-1，孔容為0.53 cm3·g-1，孔壁厚度為1.52 nm。
　　以NaAlO2為鋁源，對(duì)介孔分子篩進(jìn)行改性合成了具有六方介孔結(jié)構(gòu)的Al-MCM-41分子篩，其最佳原料配比為n(CTAB)：n(SiO2):n(NaOH):n(H2O):n(Al)=0.3:1:0.3:100:0.04。在此條件下，Al-MCM-41分子篩的孔徑為2.84 nm，比表面積為635.73 m2·

6、g-1，孔容為0.45 cm3·g-1，孔壁厚度為2.98 nm。與MCM-41分子篩相比，Al-MCM-41的有序度降低，比表面積、孔容、孔徑都小于MCM-41，不過孔壁增厚。MCM-41分子篩的形貌為球狀，而Al-MCM-41分子篩為長(zhǎng)條狀。
　　四種分子篩對(duì)亞甲基藍(lán)（MB）均有較好的吸附效果，比較吸附量得：Al-MCM-41>MCM-41>X>A。隨MB溶液濃度的增大，分子篩對(duì)MB的去除率降低，而吸附量增大。隨溶液pH值的增