LTA型分子篩的合成與表征.pdf

1、LTA型（Linde Type A）分子篩具有優(yōu)良的吸附、離子交換、催化等特性，在化工、環(huán)保及高新技術(shù)等領(lǐng)域具有重要用途。隨著化工原料價格的提高，工業(yè)合成分子篩的成本問題日顯突出，嚴重限制了分子篩的廣泛應(yīng)用，探索廉價的替代原料及相應(yīng)的合成方法成為備受關(guān)注的課題。
　　本文以儲量豐富的天然礦物高嶺土為主要原料，比較研究了“焙燒活化-水熱反應(yīng)”和“堿熔融活化-水熱反應(yīng)”制備 NaA分子篩的技術(shù)路線和方法。重點針對“堿熔融活化-水熱反應(yīng)

2、”合成路線的高嶺土有效成分活化、分子篩前驅(qū)物制備、分子篩水熱轉(zhuǎn)化及其機制等作了系統(tǒng)、深入的探索。完成的主要工作及取得的主要成果如下：
　　對高嶺土轉(zhuǎn)化沸石分子篩的研究現(xiàn)狀作了綜合評述，提出了當(dāng)前需要重點研究的問題及今后的發(fā)展方向。
　　采用物理化學(xué)方法相結(jié)合，確定了高嶺土原料的成分、結(jié)構(gòu)及物相組成。通過活化過程除去揮發(fā)份雜質(zhì)，使其中 SiO2+Al2O3總量由78.28wt％提高到98.25wt%，具備了轉(zhuǎn)化分子篩的物質(zhì)基礎(chǔ)

3、。
　　通過 TG-DTA和XRD研究，摸清了高嶺土分別在焙燒活化及堿熔融活化過程中的相變特征，確立了兩種活化方法的技術(shù)條件。結(jié)果表明，采用“焙燒活化”法，將高嶺土在600℃下焙燒2h，可轉(zhuǎn)化為無定形且活性較高的偏高嶺土。采用“堿熔融活化”，特別是用NaOH作堿源，按 n(Na2O):n(SiO2)=2.0將高嶺土與 NaOH混勻，只需在400℃下煅燒2h，即可形成利于分子篩前驅(qū)物轉(zhuǎn)化的易溶性鋁硅酸鹽；而若用Na2CO3作堿源，在

4、同等條件下，600℃仍不能得到活性較好的活化產(chǎn)物。因此，NaOH堿熔融活化高嶺土具有明顯優(yōu)勢。
　　實驗研究獲得了“焙燒活化-水熱反應(yīng)”合成分子篩的技術(shù)條件。將高嶺土在600℃焙燒2h形成偏高嶺土，然后與 NaOH和去離子水按 n(Na2O):n(SiO2)=2.0、n(H2O):n(Na2O)=55混合，于60℃下陳化2h，再在90℃下水熱反應(yīng)4h，可合成結(jié)晶良好的NaA分子篩，其靜態(tài)水吸附量為22.67wt%?？紤]到該方法的能

5、耗高，因此不適于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)。
　　通過一系列實驗研究，重點研究了“堿熔融活化-水熱反應(yīng)”合成路線和方法，確立了工藝流程和技術(shù)參數(shù)。首先，用NaOH作堿源，按 n(Na2O):n(SiO2)=2.0與高嶺土混合，在400℃下煅燒2h，形成易溶的鋁硅酸鹽；再按 n(H2O):n(Na2O)=55將活化物與去離子水混勻，在40℃恒溫陳化2h，形成分子篩前驅(qū)物；然后，前驅(qū)物繼續(xù)在150~200r/min攪拌、85℃下水熱晶化5h；最后將

6、產(chǎn)物分離、洗滌、干燥。由此得到的分子篩轉(zhuǎn)化率達90.40wt%，靜態(tài)水吸附量達23.27wt%。
　　為了進一步探索利用高嶺土制備具有不同功能和用途的其它類型分子篩，以“堿熔融活化-水熱反應(yīng)”合成的NaA分子篩（孔徑為0.4nm）為基礎(chǔ)，通過離子交換進行孔徑調(diào)變，制備具有0.3nm孔徑的KA分子篩。實驗獲得了最佳條件為：將 NaA分子篩與濃度為0.8mol/L的KCl溶液混合，在70℃水浴中交換1.5h，K+/Na+交換度可達53