沸石分子筛传质性能改性的研究：合成和后处理

《沸石分子筛传质性能改性的研究：合成和后处理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、沸石分子筛传质性能的改性研究一合成和后处理摘要沸石分子筛是一类孔径尺寸为0．3．1．5nm并具有有序而均匀孔道结构的重要微孔材料，由于一些反应物／产物分子大小与微孔尺寸相当，使得该类分子在微孔材料里的扩散速度较慢，从而限制了沸石分子筛的催化效率。无论是在原油催化裂解工艺中使用的ZSM．5分子筛还是汽油直链烃异构化工艺中使用的丝光沸石分子筛，都存在严重的传质限制．微孔沸石晶体中引入介孔，是改性沸石分子筛的一种有效方法．在引入部分介孔的微孔材料中，介孔有利于物质的传递，而微孔则作为一种微反应器，不仅提供了反应活性中心，而且对分子的

2、形状和大小具有选择性．在实验室研究和工业应用中，改性沸石分子筛的典型方法是对其进行水蒸汽处理或酸处理，诱导微孔晶体中的Al部分脱去而形成一些介孔结构；但文献所报道的实验结果表明，对ZSM一5沸石分子筛进行脱Al后，脱除的Al易残留在介孔与微孔相交的孔道之间，阻碍分子的传递，使得ZSM一5沸石的传质性能得不到改善。另一种改性方法是对沸石进行碱处理，碱处理可以选择性脱除沸石晶体中的si而产生介孔。与酸处理脱Al相比较，碱处理脱Si产生介孔后，介孔与微孔间的孔道是相通的，因此，碱处理引入介孔后，可以缩短分子在沸石微孔孔道中的特征扩散

3、距离，从而提高沸石的传质性能。本论文采用水热法合成丝光沸石以及MFI型沸石分子筛，并对所合成的沸石分子筛进行后处理改性，以提高其传质性能。研究内容主要有以下三部分：1)以硅酸为硅源，水热法合成丝光沸石晶体，考察硅酸焙烧温度、硅酸粉末颗粒大小、Si／Al比以及碱度等因素对合成丝光沸石晶体的影响，以XRD和SEM表征手段对所合成的丝光沸石进行表征；结果表明，在丝光沸石合成过程中容易引入杂晶相(如ANA、PHI、c【．Si02等)，通过降低硅酸焙烧温度(或者不进行焙烧)、减小硅酸粉末的颗粒大小、提高Si／A1比、适当降低碱度均可抑制

4、杂品相的产生。通过优化合成条件，最终合成的丝光沸石晶体尺寸较大、大小均匀且形貌一致．在丝光沸石合成基础之上，本文初步证明了丝光沸石晶体孔道堵塞的原因是由于Na+和外骨架Al物种残留在沸石孔道内，从而造成了孔道堵塞现象；对其进行草酸处理可除去部分Na+和Al物种而疏通沸石孔道。2)对所合成的丝光沸石进行后处理改性。研究报道碱处理可以选择性脱除沸石中的Si而产生介孔，从而大大提高沸石的传质性能；另外，Si／A1比是碱处理沸石分子筛产生介孔的一个重要影响因素，沸石Si／AI比为25．50时碱处理脱Si最佳。本文所合成的丝光沸石其Si

5、／A1比较低(约为10左右)，因此对其直接进行碱处理并不能产生介孔。据相关文献报道，通过强酸处理可将丝光沸石中的Al部分除去，从而提高Si／AI比，基于此，实验首先对所合成的丝光沸石进行酸处理脱Al，然后再对其进行碱处理脱Si；77K下N2吸脱附结果表明，经酸处理后的丝光沸石再进行碱处理可有效产生介孔；通过XRD、SEM、NH3．TPD对改性前后的沸石晶体结构和酸性进行表征，结果表明产生介孔后丝光沸石的晶体形貌和微孔结构基本保持不变，酸强度有所增加。3)分别在氟离子体系中以四丙基溴化铵(TPABr)蔓2模板剂和Na20体系中以

6、1,6．己二醇为模板剂合成MFI型沸石分子筛。通过XRD、SEM对所合成沸石分子筛的结构和形貌进行表征，结果表明所合成的MFI型沸石分子筛晶体形貌一致且大小均匀、尺寸可调。关键词：丝光沸石；MFI型沸石；传质性能；酸处理；碱处理IⅣ口ROVEM匝NTONⅣ【ASS．TRANSFERPROPERTIES0FZEOLITESSYNTHESISANDPosT-TREATMENTABSTRACTZeolitesrepresentanimportantclassofmaterialsexhibitingawell-definedhydr

7、othermallystableframeworkwithporesinmoleculardimension(0．3-1．5nm)．Oneofthemajordrawbacksarisingincatalysisand／orseparationapplicationsconcernsthelimitedmoleculartransportinthesemicropores，andithasbeenrepeatedlydemonstratedthatmasstransferlimitationsrestricttheextent

8、ofcatalyticconversionsoverzeolites．Forexample，ZSM-5andmordenitezeolites，whicharewidelyusedascatalystsinthefluidizedcatalyticcracking(FCC)o