【化学工程与工艺专业】【毕业设计+开题报告+文献综述】NaOH熔融-静态水热法对天然斜发沸石的改性

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1、(20届)毕业设计NaOH熔融-静态水热法对天然斜发沸石的改性摘要:本论文使用NaOH熔融-静态水热法对天然斜发沸石进行改性。研究表明,静态晶化过程受到陈化时间、水热温度、晶化时间等因素的影响。通过改性,我们得到了高纯度的Na-Y型沸石和Na-P型沸石,阳离子交换容量(CEC)分别达到275和353meq/100g,远远高出天然斜发沸石(97meq/100g)。关键词:斜发沸石;Na-P;Na-Y;阳离子交换容量;水热反应Abstract:Inthisstudy,theChinesenaturalclinoptilolitewastreatedhydrothermallywithNa

2、OHsolutions,withfusionwithNaOHpowderaspretreatment.ZeoliteNa–P,Na–Yandanalcimewereidentifiedasthereactedproducts,dependingonthereactionconditionssuchasagingtime,reactiontimeandhydrothermaltemperature.HighpurityofzeoliteNa–YandNa–Pcanbeselectivelyformed,theircationexchangecapacity(CEC)are275and3

3、53meq/100grespectively,whicharegreatlyhigherthanthatofthenaturalzeolite(97meq/100g).Keywords:clinoptilolite;Na-P;Na-Y;cationexchangecapacity;hydrothermalreaction目录摘要IAbstractII1绪论11.1引言11.2沸石简介11.2.1沸石的结构11.2.2沸石的性能21.3沸石的改性31.3.1非骨架元素改性31.3.2骨架元素的溶蚀与增补41.3.3沸石晶体表面改性进展62实验方法82.1实验仪器82.2原料和试剂82.

4、3天然沸石的改性92.4表征和分析方法93结果与讨论103.1天然沸石的物化性质103.1.1缙云斜发沸石矿的物理指标103.1.2缙云斜发沸石矿的化学成分103.1.3缙云斜发沸石矿的矿物组成103.2NaOH熔融过程的研究113.3静态晶化过程的研究113.3.1陈化时间对改性产物的影响113.3.2晶化温度对改性产物的影响133.3.3晶化时间对改性产物的影响144结论16致谢17参考文献181绪论1.1引言虽然我国拥有丰富的天然沸石资源,但是沸石矿的开发和利用还处于发展中的初级阶段。矿石主要用于水泥拌料、沸石碳铵复合肥料及饲料添加剂等6种产品,高产值的产品(应用于环保、轻化工

5、等领域的产品)所占的比例太少,其采掘量与蕴藏量相比极不相称。所以,对于我国天然沸石的研究和开发势在必行。一般的天然沸石,如斜发沸石、丝光沸石等都具有较高的硅铝比和较高的水含量,表现出较弱的阴离子场强;另外,天然矿石中又含有大量的不具有离子交换性能的杂质,例如石英,所以天然沸石的CEC很低。我们认为,过低的阳离子交换容量限制了它在某些方面的开发和应用,尤其是在高产值的环保领域。目前,天然沸石最常见的改性方法是加热活化和离子交换法,但是这两种方法不能去除杂质或改变沸石的骨架结构,因此对于离子交换性能的提高非常有限。本课题将使用NaOH熔融-静态水热法对缙云斜发沸石进行改性,此种方法需要分

6、两步进行:首先让原料和NaOH固体按照一定的比例均匀混合,并且在高温下熔融;然后在熔融产物中加入适量的水,在高压反应釜中进行静态水热反应,得到最终产物。我们希望在某些特定的反应条件下,能得到低硅铝比的合成沸石,这样就能大幅度提高沸石的阳离子交换容量。1.2沸石简介1.2.1沸石的结构沸石,又名泡沸石,是一种含结晶水的铝硅酸盐,它于l756年由瑞典矿物学家克郎斯特德在玄武岩中发现[1]。其化学通式为(Na,K)x·(Ca,Sr,Ba,Mg……)y·[Alx+2ySin-(x+2y)O2n]·mH2O。其中,x为碱金属离子个数,y为碱土金属离子个数,n表示硅铝原子个数之和,m表示水分子数

7、。构成沸石骨架最基本的结构是硅氧硅氧(SiO4)四面体和铝氧(A1O4)四面体,四面体中心是硅(或铝)原子,每个硅(或铝)原子的周围有4个氧原子。在这些四面体中,硅和铝都以高价氧化态的形式出现,采取sp3杂化轨道与氧原子成键。硅氧和铝氧四面体,可以通过顶点互相连接,形成各种各样的骨架结构。在这样的结构中,由于铝是正三价的,即铝氧四面体带有一个负电荷,因此需要有带正电荷的阳离子来中和(通常是碱金属或碱土金属离子),从而使沸石呈现电中性[2-3]。由上述形式构

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