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(jià)格的提高，工業(yè)合成分子篩的成本問題日顯突出，嚴(yán)重限制了分子篩的廣泛應(yīng)用，探索廉價(jià)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(chǔ)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(diǎn)針對(duì)“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(jī)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(duì)高嶺土轉(zhuǎn)化沸石分子篩的研究現(xiàn)狀作了綜合評(píng)述，提出了當(dāng)前需要重點(diǎn)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(shì)。
　　實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)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(dá)90.40wt%，靜態(tài)水吸附量達(dá)23.27wt%。
　　為了進(jìn)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(jìn)行孔徑調(diào)變，制備具有0.3nm孔徑的KA分子篩。實(shí)驗(yàn)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(dá)53