【化学工程与工艺专业】【毕业设计】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,theChinesenaturalclinoptilolitewastreatedhydroth

2、ermallywithNaOHsolutions,withfusionwithNaOHpowderaspretreatment.ZeoliteNa–P,Na–Yandanalcimewereidentifiedasthereactedproducts,dependingonthereactionconditionssuchasagingtime,reactiontimeandhydrothermaltemperature.HighpurityofzeoliteNa–YandNa–Pcanbeselectivelyformed,theircationexcha

3、ngecapacity(CEC)are275and353meq/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.

4、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82.3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

5、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

6、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

7、,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。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

8、离子），从而使沸石呈现电中性[2-3]。由上述形式构