低硅铝比X型分子筛的金属阳离子改性

采用液相离子交换法制备了系列金属阳离子改性低硅铝比X型分子筛(LSX)吸附剂,利用ICP,XRD,SEM等方法对改性吸附剂进行了表征,优化了离子交换条件及干燥工艺,并分析了改性吸附剂的吸附性能。实验结果表明,Ca-LSX和Sr-LSX有较高的氮气吸附容量,Sr-LSX的氮氧分离效果最好,Ce-LSX更适合用于吸附氧气。在25℃下对LSX进行离子交换和干燥能有效避免分子筛结构破坏,可获得最佳吸附性能和效果。Ca-LSX引入适量Sr后,产品氮气吸附容量略微降低,但氮氧分离系数显著提高,由3.96提升至4.35。

低硅铝比X型分子筛制备技术的开发

研究了低硅铝比X型(LSX)分子筛的合成体系和控制方法,探究了引入功能性物质制备高纯度、可调晶簇尺寸的LSX分子筛的可行性,通过优化分子筛水热反应配方和条件确定了制备LSX分子筛的技术方案并初步考察了晶簇尺寸与活性的关联性,进而采用工业原料实现了高品质LSX分子筛的合成。实验结果表明,在钾-钠双元体系中借助低温老化—高温晶化两段法可制备LSX分子筛;老化温度/时间、晶化温度/时间、硅铝比、碱硅比、水碱比及钠钾比能显著影响分子筛的合成过程;向反应体系中引入适当功能性物质可制备出结晶度高、含杂晶量少、活性佳、平均晶簇尺寸在1~4μm可调的LSX分子筛;由此能优化得到适合分子筛生产的长、短流程两套技术方案,进一步明确了上述手段具有保证本征活性不变,通过减小晶簇尺寸改善吸附剂传质系数的操作可能性;使用工业原料制备出了合格的LSX分子筛,放大合成的产品仍满足制氧吸附剂要求。

低水体系合成X型分子筛及其硅/铝比与碱度的定量关系

采用不同含水量(n(H_(2)O)/n(SiO_(2)))和碱度(n(M_(2)O)/n(H_(2)O),M为K和Na)的钾-钠体系水热合成X型分子筛,采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、^(29)Si魔角旋转固体核磁和^(27)Al魔角旋转固体核磁等手段对X型分子筛进行表征,并对Ba^(2+)交换X型分子筛进行混合碳八芳烃静态吸附评价。结果表明:当合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))为2.8时,随着n(H_(2)O)/n(SiO_(2))从21增加到60,获得纯相X型分子筛的n(M_(2)O)/n(SiO_(2))范围从1.3逐渐增大至3.1。保持合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))不变,X型分子筛n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))与单一影响因素n(M_(2)O)/n(H_(2)O)线性相关,相关性系数R2为0.90。当合成体系n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))和n(M_(2)O)/n(H_(2)O)相同时,n(H_(2)O)/n(SiO_(2))分别为40和60制备的X型分子筛的粒径、非骨架铝物种、孔体积无明显差别。相比而言,低水体系所得X型分子筛的晶体结构中Si(4Al)物种占比更高,对二甲苯相对于乙苯吸附选择性更高,为3.19;对二甲苯相对于邻二甲苯和间二甲苯吸附选择性稍低,分别为3.25和6.84。

红辉沸石两步水热制备高品质X型分子筛及其高效吸附Cd^(2+)、Ni^(2+)性能研究

本研究以红辉沸石为原料,经两步水热法制备高品质的X型分子筛,探究了n(H_(2)O/SiO_(2))、n(Na_(2)O/SiO_(2))、n(Al_(2)O_(3)/SiO_(2))、陈化时间、晶化温度、晶化时间等因素对红辉沸石转化为X型分子筛的影响,以及考察了X型分子筛对Cd^(2+)、Ni^(2+)的吸附性能。研究表明,X型分子筛的最优转化条件为:n(H_(2)O/SiO_(2))=55、n(Na_(2)O/SiO_(2))=1.1、n(Al_(2)O_(3)/SiO_(2))=0.33、陈化时间48 h、晶化温度82℃、晶化时间4 h。红辉沸石溶解后解聚为低聚态Si物种且在体系中保留参与分子筛的生长,使得所合成的X型分子筛相对结晶度达100%、n(Si/Al)值为1.14,并缩短了晶化时间和降低了晶化温度,其中所合成的X型分子筛对Cd^(2+)和Ni^(2+)的吸附容量分别达到173.553 mg/g和75.897 mg/g。因此,本研究将为天然矿物快速转化为高品质的X型分子筛设计与制备提供理论基础和技术支持。

起始物对Li^+、Ca^(2+)混合型低硅X型分子筛(LSX)制备及吸附性能的影响

采用Li-LSX,Ca-LSX为起始物进行离子交换分别制备了Li^+、Ca^(2+)混合型LSX,通过ICP-AES,~7Li MAS NMR,^(23)Na MAS NMR及静态吸附等检测方法,考察了起始物不同对离子交换限度,离子定位与产品吸附性能的影响.实验结果表明,以Ca-LSX为起始物进行Li交换得到的Li-Ca-LSX最大交换率为31.5%,此时吸附性能最优,氮氧吸附量分别为36.4和5.0mL/g,选择性系数为12.4,且节约了Li的用量.借助NMR结果发现,对吸附性能有直接影响的Li^+,除公认SⅢ位置外,尚有少量SI′亦有较显著作用.

Ca-X型(10X)分子筛笼穴中组装锐钛矿TiO_2微晶

采用溶剂热晶化法在Ca-X型(10X)分子筛的笼穴中成功地封装了锐钛矿型TiO2微晶,并用XRD、IR、UV-Vis、TEM等对其谱学特征及微观结构进行了表征.

低硅/铝比X型分子筛(Li,Ca)-LSX的制备及其N_2吸附性能

以钠型低硅/铝比X型分子筛(Na-LSX)为原料,采用离子交换技术得到混合型低硅/铝比的(Li,Ca)-LSX分子筛,利用ICP-AES、TG和N2吸附-脱附多种表征手段,详细考察和比较了Na-LSX分子筛经过Li+与Ca2+交换前后的结构和性能变化。结果表明,LSX分子筛中阳离子的交换由易到难的顺序为Ca2+、Li+、Na+。影响分子筛对N2吸附性能的主要因素是其中阳离子大小和分布,以及阳离子与N2分子的结合力;它们首先影响分子筛的水含量和织构性能,最终影响分子筛对N2分子的吸附能力。

XRD法研究CaCl_2与10X分子筛的相互作用

利用自发单层分散原理,通过XRD技术研究了CaCl2与10X分子筛的相互作用,讨论了温度对CaCl2分散量以及分散量对分子筛骨架结构的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,氯化钙的分散量增加,但焙烧温度过高,CaCl2与10X分子筛之间会发生体相反应。CaCl2的分散相与载体10X分子筛产生了相互作用,且随着CaCl2在分子筛上分散量的增加,两者之间的相互作用也增大。10X分子筛结构受到破坏程度与CaCl2的分散量之间存在正比关系。

丙烯在X型分子筛上吸附热力学的Monte Carlo模拟

基于Materials Studio软件的Metropolis Monte Carlo方法,运用COMPASSⅡ力场模拟了丙烯在Na X及其金属离子改性分子筛上的吸附,探究了丙烯在X型分子筛上的吸附等温线和吸附热的变化规律。研究结果表明,采用Materials Studio搭建的Na X分子筛构建合理,可用于模拟吸附丙烯分子;丙烯在X型分子筛上的吸附等温线属于Ⅰ类Langmuir型吸附等温线,同一温度下,随压力的增加达到吸附平衡时,丙烯在X型分子筛上的吸附热与吸附量之间呈现良好的正相关性;KX分子筛的平衡吸附量为1.63 mmol/g,吸附热为32.05 k J/mol,为物理吸附,相比Na X分子筛,平衡吸附量降低了56.18%,吸附热降低了27.86%,更适用于丙烯的净化。

氯气在A型、X型和SBA-15分子筛上的吸附性能

分子筛是一类具有规则可调变均匀孔径的多孔材料，具有很大的比表面积和孔容，对多种气体有非常好的吸附性能。A型分子筛和X型分子筛具有不同的孔笼结构和组成，SBA-15是近几年来研究热门的新型介孔分子筛，采用P—C-T氯气吸附装置对4种分子筛的氯气吸附性能进行了研究。红外光谱结果表明，吸附氯气后的CaA、NaX和SBA-15分子筛骨架结构的特征峰仍然存在；XRD衍射谱图表明，吸附氯气后的CaA、NaX和SBA-15的特征衍射峰仍然存在，但峰强度略有减弱。实验数据表明，分子筛氯气吸附性能受骨架结构、孔容积、孔径大小的影响很大，阳离子的不同也会引起对氯气吸附性能的变化。随着温度的下降，NaX分子筛对氯气的吸附量明显增大。在30℃、0．274MPa下，CaA分子筛的氯气吸附量可以达到34％（质量分数）。

氯化钙在10X分子筛上的单层分散研究

根据盐在载体上自发单层分散的理论,通过样品的XRD检测分析,研究了不同担载方法、担载量和焙烧温度对氯化钙在10X分子筛上单层分散的影响.在担载量同为0.6 g/g时,乙醇溶液浸渍样品在500℃下焙烧,氯化钙即能达到完全单层分散;水溶液浸渍样品须在550℃的焙烧温度下氯化钙才能达到完全单层分散,并且出现了明显的离子交换.干混法样品的氯化钙单层分散量显著低于乙醇溶液浸渍法和水溶液浸渍法,在600℃下其氯化钙担载量既使从0.6 g/g降低至0.4 g/g,仍然有显著的氯化钙晶相峰存在.当焙烧温度各自升到一定程度时,三种担载方法制得的样品都出现了新的衍射峰,说明出现了体相反应.乙醇溶液浸渍方法更适合氯化钙在10X分子筛上的热分散;水溶液浸渍方法次之;干混法不适合用于氯化钙在10X分子筛上的热分散.

改性条件下X型分子筛对甲醛吸附性能的研究

针对目前国内外室内空气中甲醛污染严重问题,研制高效吸附甲醛材料-改性分子筛。以X型小晶粒分子筛为主体,研究其在烘干、煅烧和微波改性条件下对甲醛气体的吸附性能。结果表明:微波、煅烧和烘干分子筛对甲醛的吸附效率分别为99.51%、85.25%和61.63%。借助FTIR红外光谱分析了不同改性条件对分子筛吸附性能的影响。微波使分子的振动能量从分子筛孔道内向外传递,形成的是"内加热",使分子筛空腔完全疏通,降低了甲醛分子扩散需克服的能垒,增加了分子筛的活性点,但没有改变分子筛的超笼结构。煅烧使热能由外向内扩散,形成的是"外加热",并没有使分子筛的空腔完全疏通;FTIR分析表明分子筛的Si-O键(1448 cm-1)发生了变化,同时又生成了新的Si=O=Si键(693 cm-1),说明煅烧改变了分子筛的结构。

利用稻壳制备X型分子筛及性能研究

以稻壳为硅源,采用水热法成功合成出了X型分子筛,并对亚甲基蓝染料进行吸附。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见光谱和钙离子交换能力对样品的性能进行表征与测试。研究结果表明,提纯后稻壳灰为无定型态,其主要成分Si O2含量高达98.96%;水热法合成X分子筛的最佳配比为n（Si O2）/n（Al2O3）=3.8、n（Na2O）/n（Si O2）=1.4、n（H2O）/n（Na2O）=40,最佳水热晶化温度为100℃,最佳晶化时间为8h。在此条件下,合成产物无杂相,晶形发育完好,结晶度高,钙离子交换能力高达310.3 mg·g-1。亚甲基蓝溶液初始p H值在11~12范围内,初始浓度小于30 mg·L-1,分子筛用量在0.10~0.25 g范围内时,产物对亚甲基蓝有较好的吸附效果。

钾长石制备X型分子筛的试验研究

以长白山天然钾长石矿为原料,采用水热合成法制备了X型沸石分子筛,对影响合成工艺和产物性能等因素进行了研究。试验表明,反应混合物的配比:水钠比、硅铝比,反应过程中的搅拌速度及凝胶混合物的陈化是合成分子筛的关键工艺参数;晶化12h是合成反应的最佳结晶时间;产物的吸附量达到了国家化学工业产品标准。

X型分子筛膜的制备及渗透性能的改善

采用在多孔载体上预投分子筛晶种 ,再用水热晶化的二次生长的成膜方法合成X型分子筛膜。通过三次晶化操作 ,SEM显示多孔载体上负载生长的分子筛膜厚约 1 5μm。分子筛膜的He和N2 的渗透率下降为载体渗透率的 1 %以下 ,纯三丁胺与全氟三丁胺的渗透率之比为 2 1 ( 3 50℃ )。但表征结果显示 ,膜层内存在缺陷。本研究采用了化学沉积与积炭处理相结合的二步修饰法来消除缺陷。结果表明 ,经二步修饰后 ,X型分子筛膜用三丁胺和全氟三丁胺的蒸气测试其渗透率 ,发现渗透侧全氟三丁胺几乎收集不到 ,比未修饰的膜的渗透率有很大提高 ,说明修饰对X型分子筛膜的非沸石孔道的消除很明显。

煤矸石制备X型分子筛对氨氮吸附性能的研究

以煤矸石为主要原料,经活化、水热反应合成出X型分子筛,讨论了合成中碱度对产品的影响。用X型分子筛对水溶液中氨氮进行吸附处理,结果表明:合成的X型分子筛结晶度较高、晶型完整无杂晶;氨氮吸附规律很好地符合Freundlich吸附等温式,吸附效果与X型分子筛的投加量有关,50mL浓度为150mg.L-1的氨氮溶液中加入1g分子筛的去除率可达62.01%,并且对氨氮的吸附速度快,在有机物存在的情况下仍对氨氮具有较好的吸附效果。

多孔不锈钢载体上X型分子筛的生长成膜

通过对X型分子筛合成方法的改进 ,获得了适合分子筛在多孔不锈钢载体上成长的条件 .通过在不同孔径的多孔不锈钢载体上负载生长分子筛膜 ,研究了X型分子筛在多孔不锈钢载体上生长的规律 ,考察了晶化液配比、合成条件及晶化次数对分子筛负载量的影响 ,还考察了多孔载体的表面形貌及孔径大小对表面膜均匀连续性的影响等 .

X型纳米分子筛去除含油废水中COD和NH_3-N的研究

采用纳米沸石分子筛吸附法去除含油废水中的NH3-N和COD,实验中测试了纳米沸石分子筛的用量、反应时间、pH值、温度等条件对于去除率的影响.测试结果表明:纳米沸石分子筛在常温常压下,反应时间在20 min左右,pH值在3～5时,对NH3-N和COD有明显的去除效果,经过一次处理,去除率可达到75%以上.经过二次处理后,可达到地面水环境质量标准(GB 3838-1988)Ⅳ类标准.同时,纳米沸石分子筛也可以去除其他污染物.

煤系高岭土微波加热合成干燥用13X型沸石分子筛

以内蒙古鄂尔多斯煤系高岭土为原料,微波加热合成吸水用13X型沸石分子筛。采用单因素条件实验,考察了晶化时间、胶化时间、晶种投加量、碱投加量等制备条件对合成13X型分子筛的影响。通过静态饱和吸水量测定,XRD、IR和SEM等表征手段对产品进行表征。发现最佳的反应条件为:微波反应时间为1h,微波胶化时间为16min,晶种投加量为2%,碱投加量R[n(Na2O)/n(Al2O3)]控制在5.3,此时合成的X型分子筛的静态饱和吸水量为32.47%。

在多孔陶瓷载体上X型分子筛生长成膜的研究

研究X型分子筛在多孔陶瓷载体上的生长条件 ,合成膜的晶化液组成n(SiO2 ) /n(Al2 O3) =3 .0～ 5 .0 ,n(Na2 O) /n(SiO2 ) =1.3～ 9.8,n(H2 O) /n(SiO2 ) =12 0～ 80 0 ;晶化温度 85～ 10 5℃ ;晶化时间 2 4～ 96h。SEM显示多孔陶瓷载体上负载生长分子筛膜要经过 6～ 7次涂膜操作 ,才能获得较理想的均匀连续的顶膜 ,膜厚 10～ 2 5 μm。考察了晶化液的配方、合成条件及晶化次数对分子筛负载量的影响 ,多孔载体的表面形貌及规格对表面膜均匀连续性的影响等。结果表明 ,成膜的渗透通量下降为载体的 7%～ 9% ,分子筛膜选透率用 (C4H9) 3N和 (C4F9) 3N的纯蒸汽表征 ,在 3 5 0℃下 (C4H9) 3N对 (C4F9) 3N的选透率达到 69。