低硅鋁比X型分子篩的合成研究.pdf

1、變壓吸附（PSA）分離是空分行業(yè)中獲得氮氣、氧氣等重要工業(yè)原料氣體的主要技術(shù)，但從長遠來看，PSA技術(shù)的發(fā)展卻主要取決于吸附劑，目前沸石分子篩是使用最廣泛的吸附劑。
　　低硅鋁比 X（LSX）型分子篩的骨架硅鋁摩爾比 n(SiO2)/n(Al2O3)在2.0~2.2之間，因其骨架硅鋁比低而具有較多的負電荷，故其陽離子交換量較大，電荷密度高且吸附能力強；同時它具有FAU拓撲結(jié)構(gòu)，有著X型沸石分子篩本身較大的孔容和孔徑，吸附容量大，因

2、此LSX型分子篩具有優(yōu)良的吸附性能。特別是經(jīng)過Li+交換改性成為高交換度的Li-LSX型分子篩后，氮氧分離系數(shù)和氮氣吸附容量都將得到提高，選擇吸附性能更優(yōu)，是目前用于變壓吸附法空分制氧技術(shù)中公認(rèn)的最好的吸附劑。但LSX型分子篩的合成配比范圍一般較窄，合成難度較大，不利于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
　　本文通過對水熱法合成LSX型分子篩工藝過程中影響因素進行了全面考察，分別采用單鈉源合成體系、雙鈉源合成體系、微波加熱合成法制備LSX型沸石分子

3、篩。主要研究工作包括以下幾個方面：
　　1、單鈉源水熱法合成LSX型分子篩
　　水熱法合成LSX型分子篩一般是先低溫老化形成晶核，再高溫晶化晶核長大。考察了合成過程中晶化條件、老化條件、體系n(H2O)/n(NaK)等因素對合成 LSX型分子篩的影響；并采用 XRD、SEM、FT-IR、N2吸附-脫附、化學(xué)分析法等手段對合成產(chǎn)物進行結(jié)構(gòu)和物化性能等分析。結(jié)果表明， K+對體系中X型分子篩晶型的生成有著至關(guān)重要的作用；老化條件

4、、晶化條件以及晶種溶液的加入影響著 LSX型分子篩產(chǎn)物的純度和相對結(jié)晶度。另外，單鈉源水熱法雖然可以合成出純相LSX型分子篩，但是其合成配比范圍較窄，合成體系配比中n(H2O)/n(NaK)=16~17，產(chǎn)物對此比值變化非常敏感，變動范圍寬度僅約為1，稍許偏離就會引起雜晶相的生成，合成難度較大。
　　2、雙鈉源水熱法合成LSX型分子篩
　　在單鈉源水熱法合成LSX型分子篩的研究基礎(chǔ)上，采用堿性相對較弱的Na2CO3部分取代N

5、aOH作為鈉源，通過考察Na2CO3加入量對LSX型分子篩合成產(chǎn)物的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng) n(Na2CO3)/n(Na2O)=0.5， n(H2O)/n(NaK)=11~16時均可以合成出純相LSX型分子篩。由于碳酸鈉較弱的堿性，使其可以在更寬的配比操作范圍內(nèi)保持堿度的穩(wěn)定，從而實現(xiàn)了反應(yīng)體系中堿度的精細調(diào)變，有效拓寬了n(H2O)/n(NaK)的調(diào)變范圍，降低了LSX型分子篩的合成難度，為大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)改進提供參考數(shù)據(jù)。3、微波輻射加熱法合

6、成LSX型分子篩
　　在單鈉源水熱合成法的基礎(chǔ)上采用微波輻射加熱合成 LSX型分子篩。通過考察老化條件、晶化條件以及n(H2O)/n(NaK)等條件對合成產(chǎn)物的影響，從而確定微波輻射加熱法合成純相LSX型分子篩的最佳配比。實驗發(fā)現(xiàn)該原料配比中合成純相LSX的合成范圍中n(H2O)/n(NaK)比值稍高于水熱法，老化溫度和晶化溫度低于水熱法，可以在短時間合成結(jié)晶度較高的純相LSX型分子篩晶體，大幅度縮短合成周期，快速高效制得性能優(yōu)良