高岭土碱熔活化法制备4A型沸石研究

为降低传统高岭土高温焙烧活化法制4A沸石的能耗,以广东茂名高岭土为原料,进行高岭土先碱熔活化,然后晶化制4A沸石的研究,确定了合适的工艺条件,分析了反应机理,制备出了合格的4A沸石产品。与传统法相比,碱熔活化法制备4A沸石工艺具有节能的优点。

钾长石碱熔活化合成4A沸石研究

为了实现钾长石资源的综合利用,本文提出了碳酸钠碱熔活化钾长石制备碳酸钾和4A沸石的工艺。确定了碱熔活化反应的适宜条件。碱熔焙烧活化物料经水溶碳酸化后,得到含有KHCO3的溶液和硅铝质凝胶产物,前者可以经过蒸发结晶制备碳酸钾;后者经NaAlO2,NaOH和水调整合成体系中Al2O3∶SiO2∶Na2O∶H2O的物质的量比为1∶2∶5∶185后,在45℃下老化反应0.5 h,接着在90℃下晶化9 h可制得离子交换性能优良的4A分子筛。4A分子筛的钙镁交换量分别为:296.4 mg/g和108.8 mg/g。合成4A沸石后的母液能够实现在4A分子筛制备中循环利用。

高钙低钒渣碱熔活化—超声波强化浸出提钒研究

采用氢氧化钠碱熔活化—超声波辅助碳酸钠强化浸出提钒技术回收氧化铝生产过程中沉钒渣中的钒。研究了活化温度、活化时间、碱用量等参数对钒提取的影响。结果表明:氢氧化钠添加量为钒渣的35%,在950℃下活化焙烧90 min的活化效果较好;超声波功率为180 W,液固比为5 m L/g,碳酸钠浓度为2.0 mol/L,浸出温度为60℃,辐射时间为60 min条件下,钒的浸出率可达92.7%。

KOH碱熔活化钾长石制取全钾W型分子筛

本文提出了KOH碱熔活化钾长石制备全钾W型分子筛的工艺。考察了KOH碱熔活化碱矿比、老化温度与时间、晶化温度与时间及反应体系组成等因素对合成W型分子筛形貌和结构的影响,结果表明W型分子筛在较宽范围的条件下可以合成,其中适宜的条件为:KOH与钾长石的碱矿比为2∶1,活化物料按K2O∶SiO2∶Al2O3∶H2O摩尔比15∶10∶1∶570来调整配比,25℃下老化2.5 h,150℃下晶化24 h。W分子筛合成后的母液一部分可在W分子筛制备中循环利用,另一部分可副产K2CO3和白炭黑,实现了原料的综合利用。

膨润土及其碱熔活化产物对锶的吸附行为

以膨润土为主要原料,碱熔制备A沸石,结合静态吸附实验,研究膨润土、A沸石对溶液中锶的吸附以及吸附过程中动力学和热力学.结果表明,膨润土、沸石对Sr^(2+)的吸附能力受初始浓度影响,膨润土、沸石在吸附过程中的规律趋势大致相同.膨润土和沸石对Sr^(2+)的等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附机制为单分子层的阳离子交换吸附.膨润土和沸石对Sr^(2+)的吸附机制相似,其动力学吸附过程为化学反应控制的拟二级动力学吸附过程.对吸附前后的膨润土、沸石进行XRD、SEM表征分析,膨润土、沸石在酸性溶液中进行吸附不会对自身骨架结构产生严重破坏或影响.A沸石对Sr^(2+)的吸附量约为膨润土的3.9倍,表现出比膨润土更优秀的吸附能力.

以低温固相碱熔活化高岭土为原料合成ZSM-5分子筛

以天然矿物高岭土为主要硅铝原料,经低温固相碱熔活化后,在常规水热条件下合成ZSM-5分子筛,考察m(高岭土)∶m(氢氧化钠)、碱熔温度及碱熔时间等因素对高岭土活化效果的影响。采用XRF、XRD、FT-IR和N2-吸脱附等对不同样品进行表征。结果表明,在m(高岭土)∶m(氢氧化钠)=1∶1.5、碱熔温度250℃和碱熔时间30 min条件下,可以实现高岭土完全活化。该活化方式不仅降低了活化温度,且能在极短时间内提高高岭土活性。以最适宜低温固相碱熔活化条件下所得活性硅铝物质为主要原料,硅溶胶为外加硅源,采用水热法合成高相对结晶度的纯相ZSM-5分子筛。与工业ZSM-5分子筛相比,合成ZSM-5分子筛具有更大的比表面积和孔容。

玻纤工业废耐火砖中铂铑金属微波碱熔活化-水溶酸浸富集工艺

采用微波碱熔活化-水溶酸浸富集工艺处理玻纤工业废耐火砖料,使其中的铂铑金属在酸浸渣中得以富集.通过微波加热碱熔与常规加热碱熔对比实验,考察了碱熔温度、保温时间、配碱量对碱熔过程的影响.结果表明,微波辐照温度800℃、保温时间30min、碱熔剂NaOH为样品质量的1.4倍时,碱熔反应进行彻底.熟料经水溶后,在最优条件下酸浸,在盐酸浓度3mol/L、浸出时间5min、酸料比15mL/g的条件下,料浆过滤性能良好,出渣率2.98%,铂铑金属可富集约33倍.

活化方式对稀土尾矿中硅铝活化的影响

稀土尾矿含有数量可观的可用于分子筛合成的硅铝物种,而目前天然矿物绿色合成分子筛的难点在于矿物活化。本文以稀土尾矿为原料,分别采用热活化、碱熔活化和亚熔盐活化三种方式对稀土尾矿进行活化,将稀土尾矿中处于高聚态的硅铝物种解聚为具有反应活性的单聚态硅铝物种,为稀土尾矿合成分子筛奠定基础,以实现稀土尾矿的二次利用。采用XRF、XRD、SEM-EDS等表征手段对活化稀土尾矿的化学成分、物相组成和表面微观形貌进行分析,研究不同方式对稀土尾矿活化的影响。结果表明,热活化稀土尾矿中SiO2晶型仍较稳定,活化效果不明显;碱熔活化和亚熔盐活化能较完全地活化稀土尾矿,且碱熔活化更能实现稀土尾矿的高效活化,同时升高碱熔活化温度能促进稀土尾矿的活化。当NaOH与稀土尾矿质量比为3,碱熔活化温度为450℃时,稀土尾矿中活性硅铝物种的溶出率为84.2%和63%。本研究结果可为天然矿物绿色合成分子筛及稀土尾矿资源二次利用提供一定的理论基础。

高岭土碱法活化合成P型沸石及其对水中钾离子的吸附

为降低开发制备P型沸石新工艺的能耗,进行了氢氧化钠碱熔活化高岭土合成P型沸石的研究,分析了活化反应的机理,确定高岭土碱熔活化的适宜条件为:高岭土与氢氧化钠按质量比1:0.94在400℃焙烧碱熔反应2h,活化物料用水玻璃和水调整摩尔配比为Al2O3:SiO2:NaO:H2O=1:3.2:3.7:220,得到的P型沸石料液体系在80℃下老化反应3h,然后加少量4A沸石作晶种在95℃晶化30h,可合成性能良好的P型沸石.以P型沸石作吸附剂对水中K+的吸附实验表明,其对模拟海水的K+吸附量为10.5mg/g.

不同活化方法对天然硅铝矿物活化及分子筛合成效果的影响

选取了高岭土、累托土、蒙脱土和伊利石四种天然硅铝矿物,采用热活化、碱熔活化、亚熔盐活化及拟固相活化四种方法对上述四种矿物分别进行活化,对比了不同活化方法对天然硅铝矿物活化效果的影响。结果表明,亚熔盐活化及拟固相活化都具有良好的活化效果,而且能耗较低,明显优于热活化和碱熔活化。其中,拟固相活化由于能耗更低且更有利于实现工业操作,因此,是最具发展前景的天然硅铝矿物活化方法。对比四种天然硅铝矿物,高岭土、累托土及蒙脱土的晶相结构更容易被解聚,而伊利石稳定性更高,经亚熔盐活化及拟固相活化后,活化产物中也只有极少量的高反应活性的硅、铝物种,因此,伊利石不是理想的分子筛合成原料。

基于分子筛绿色合成的天然硅铝矿物介尺度活化研究进展

传统的水热合成分子筛的工艺在源头上并不环保,因为其所使用的硅、铝试剂是由天然硅铝矿物通过复杂的反应与分离过程制备而来的。以天然矿物直接作为分子筛合成的硅、铝源而不经化学试剂中间体被视为分子筛绿色合成的发展方向之一,其关键在于天然矿物的介尺度活化,即通过物理、化学或物理与化学作用相结合的方式破坏天然硅铝矿物的高聚合度结构,将其解聚为具有不同介尺度结构的分子筛合成原料。为此,本文综述了天然矿物介尺度活化方法的研究进展,从能耗、活化机理和所得活化产物的介尺度结构的角度,对比分析了机械活化、热活化、碱熔活化、亚熔盐活化和拟固相活化的优缺点,总结了以不同介尺度活化产物为原料合成高性能分子筛的研究现状,为以天然硅铝矿物为原料高性能分子筛的合成提供思路。

高岭土碱融活化法制备洗涤助剂用硅铝酸盐

为开发新型高效的洗涤助剂,采用加碱焙烧活化高岭土的方法,分别从晶化时间、焙烧温度、碱土质量比、碱度和硅铝比等方面考察了合成硅铝酸盐的工艺参数。确定了合成的适宜工艺为:高岭土和碱以1∶1的质量比均匀混合,焙烧温度500℃,n(SiO2)/n(Al2O3)=4.5,碱浓度为2mol/L,晶化时间8h。所得产品钙离子的交换吸附量为312.6mg/g,镁离子的交换吸附量为139.4mg/g,在浓度为5×10-5mol/L的铅溶液中,产品在8min对铅离子吸附彻底;随着铅离子浓度的增大,达到吸附平衡耗时也增长。

碱熔法处理玻纤工业废料碱熔反应的热力学分析

对NaOH碱熔处理玻纤工业废料过程进行了热力学分析。分析表明:在600～1300K温度范围内,该废料3种主要组分刚玉、石英、莫来石与碱熔剂NaOH均可自发进行,且反应趋势随温度升高逐渐增强。其中刚玉的碱熔反应程度应为影响碱熔活化效果的关键因素。

煤气化渣合成4A分子筛及其吸附性能研究

本文针对煤气化渣(CGFS)资源化利用困难的问题,以CGFS为原料,采用碱熔活化-水浸-水热法合成4A分子筛。在水钠比(n(H_(2)O)/n(Na_(2)O),摩尔比)为80、硅铝比(n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3)),摩尔比)为2的条件下,探讨了反应时间、水热温度和前驱液老化对合成的4A分子筛物相结构和微观形貌的影响,提出了活化CGFS-P1分子筛-4A分子筛快速高效的转晶合成机理,并利用硫酸铜溶液模拟含重金属离子工业废水,测试了制备的4A分子筛对Cu^(2+)的吸附性。结果表明,在100℃反应12 h条件下能够制备出尺寸均一且结晶良好的4A分子筛,其对Cu^(2+)的吸附主要发生在前10 min,吸附率达69.7%,90 min时的最大吸附率高达97.3%,饱和吸附容量为196.4 mg/g,制备的4A分子筛表现出良好的吸附性能,为CGFS高值化利用提供了理论依据和试验基础。

稀土尾矿水热直接合成A型分子筛

以白云鄂博稀土尾矿为原材料,碱熔活化稀土尾矿为硅源,偏铝酸钠为铝源,直接水热合成A型分子筛,以实现稀土尾矿资源二次利用。研究碱的添加量对稀土尾矿硅活化和偏铝酸钠添加量对分子筛合成的影响,采用XRF、XRD、SEM-EDS、BET等手段对合成分子筛的物相组成、微观形貌和孔结构进行分析。结果表明,当碱矿质量比为3时,尾矿活化较为完全,结晶态硅物种转变为可溶性的活性Si元素,Si元素的溶出率为84%。在无模板剂的条件下,碱熔活化稀土尾矿在不同硅铝物质的量之比下均能合成A型分子筛,分子筛呈规则的球形结构,具有较大的比表面积和孔容,孔结构为微孔,SiO_(2)/Al_(2)O_(3)物质的量之比为1.5时合成的A型分子筛比表面积最大,为215.5 m^(2)/g。尾矿中的Fe、Mg和Si元素与Al元素反应生成铁铝直闪石杂质,降低了A型分子筛结晶度。

硅铝协同利用制备高钙粉煤灰基ZSM-5分子筛

利用粉煤灰(CFA)生产分子筛是实现其高附加值利用的有效途径。以高钙粉煤灰为原料,结合高温焙烧、酸浸纯化和碱熔活化等预处理技术,采用变温水热晶化法制备了纯净的ZSM-5分子筛。采用XRD、XRF、FTIR、SEM、NH 3-TPD、OH-FTIR及N 2吸附-脱附等手段对样品的组成、结构、形貌和酸性质进行表征。结果表明,酸浸纯化可去除96%以上的氧化钙,碱熔活化将惰性莫来石晶相转变为可溶性硅铝酸盐。低温-高温两步水热晶化法制备的ZSM-5分子筛结晶度高、粒径小(800 nm×300 nm×100 nm)且分散度好,具有较高的比表面积(319.22 m^(2)/g)、外表面积(48.28 m^(2)/g)和丰富的微孔结构(0.16 cm^(3) g)。与化学试剂为原料一步水热法合成的HZSM-5相比,高钙粉煤灰基HZSM-5酸强度略有下降,总酸量和Bronsted酸量降低,弱酸占比增加,在吸附和催化等领域具有很好的应用潜力。

用废弃煤矸石制备高比表面积的SiO_2-Al_2O_3二元复合气凝胶

以兖州煤矸石为原料,经过低温焙烧、酸浸除杂、碱熔活化,采用溶胶-凝胶法和真空干燥法制备完整的块状SiO_2-Al_2O_3二元复合气凝胶。通过X射线衍射、扫描电镜、博里叶变换红外光谱、氮气吸附等检测手段对原料、SiO_2-Al_2O_3气凝胶及其制备过程中得到的中间产物的物理、化学特性进行表征,研究SiO_2-Al_2O_3凝胶的形成机制。实验结果表明,煤矸石经过酸浸除去了大部分的铁、钾、碱土金属等杂质。在经过碱熔活化后,煤矸石主要组分石英和高岭石均转化为非晶态,反应活性提高。制备得到的SiO_2-Al_2O_3气凝胶是以Si-O-Si、Si-O-Al网络结构为骨架的非晶态纳米颗粒聚集体,其堆积密度0.37g·cm～(-3),比表面积483m～2·g～(-1),比孔容1.87 cm～3·g～(-1),平均孔径10.29nm,最可几孔径9.32nm,具有较好的介孔特征。

以催化裂化废催化剂为原料合成NaY分子筛的研究

针对催化裂化(FCC)废催化剂的回收利用问题,提出了一种废催化剂再利用的方法,即以FCC废催化剂为铝源,合成时只补充部分硅源,采用自制的高效NaY沸石导向剂,水热合成NaY分子筛。同时,以普通的化工原料合成了对比试样Y型分子筛。讨论了不同的FCC废催化剂预处理方式对合成产物性能的影响,发现以经过碱熔活化处理的废催化剂为原料合成的Y分子筛拥有更高的结晶度和纯度。采用X射线衍射、热分析、程序升温脱附法(NH3-TPD)和N2静态容量吸附法对结晶产物和对比样品的晶体结构,热稳定性、酸性质、比表面积以及孔分布进行了表征。结果显示,以FCC废催化剂为原料完全可以合成出与普通原料性能接近的NaY分子筛。其BET比表面积可以达到615m2.g-1,孔体积可达0.38cm3.g-1,孔径集中在0.51nm左右。

高硅低品质高岭土合成NaP型分子筛

以高硅含量的低品质高岭土为原料,在高温下碱熔活化,水热晶化合成了Na P型分子筛。实验探究了碱熔温度、晶化条件、老化条件对合成Na P分子筛的影响。采用XRD,SEM及BET对合成产物进行表征。结果表明:未外加硅源,600℃碱熔2 h,n(Na_2O)/n(SiO_2)=1.6,n(H2O)/n(Na_2O)=75,70℃老化1 h,120℃水热晶化45 h可得到单一晶相Na P型分子筛,形貌为球状颗粒,比表面积为87.12 m2/g。

粉煤灰为原料水热合成ZSM-5沸石的工艺条件

以工业废弃物粉煤灰为初始原料,经酸处理除杂、碱处理活化后,采用常规水热法合成高纯ZSM-5沸石。考察酸处理过程的温度、时间和酸浓度等对酸浸取效果的影响,以及碱处理过程的焙烧温度和碱灰质量比等对碱熔活化的影响,采用XRF、XRD、SEM以及N2吸附-脱附等手段对各阶段样品进行表征。结果表明,盐酸处理可以除去粉煤灰中氧化钙、氧化铁等绝大部分碱性氧化物杂质,最适宜酸处理条件下所得粉煤灰中氧化硅和氧化铝质量分数之和由51.51%上升到处理后的85.37%;以最适宜高温氢氧化钠碱熔活化条件下所得活性硅铝溶液为原料,水热合成类似球状结构并具有较高比表面积和相对结晶度的高纯ZSM-5沸石,进而获得粉煤灰水热合成ZSM-5沸石的最佳工艺条件。