制備高鈣離子交換能力zsm-5微孔分子篩的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種制備高鈣離子交換能力ZSM-5微孔分子篩的新方法，屬于無機非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]分子篩具有良好的催化性能、吸附性能和離子交換性，在洗滌劑、石化、醫(yī)藥和環(huán)保等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。ZSM-5分子篩是一種納米微孔材料，具有優(yōu)良的離子交換、催化和吸附性能，在精細(xì)化學(xué)工業(yè)石油化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)境保護等許多領(lǐng)域中具有廣泛的用途和巨大的應(yīng)用潛力。傳統(tǒng)低溫水熱合成工藝制備的ZSM-5分子篩純度高、性能好且穩(wěn)定，但其制備原料為正硅酸乙酯、硅膠、水玻璃等化工原料，價格較高且來源有限，致使制備成本居高不下，嚴(yán)重制約了 ZSM-5分子篩的大規(guī)模使用和應(yīng)用領(lǐng)域的進一步拓寬。因此，世界各國致力于尋找價格低廉且來源廣泛的天然鋁硅酸鹽礦物原料，如高嶺土、珍珠巖、浮巖、鉀長石和天然紅輝沸石等替代化工原料制備ZSM-5分子篩。
[0003]中國是水稻種植大國，年產(chǎn)稻谷在2億t以上，加工后可得稻殼4000余萬t，稻殼不易吸水，直接施放到田間作肥料又不易腐爛?，F(xiàn)階段大多作為初級燃料燃燒，綜合利用率低。稻殼中主要成分為碳?xì)浠衔铮送膺€含有15?18 %的無定形水合二氧化娃，燃燒后的稻殼灰中含有90%以上的火山巖型高活性二氧化硅。因此稻殼的綜合利用具有重要意義，這不僅能解決大量農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物的污染問題，而且還能充分利用資源。目前稻殼硅的開發(fā)利用以從稻殼中提取S12為主，而以稻殼硅為原料合成A型和P型分子篩已有報道，本發(fā)明利用稻殼硅制備高鈣離子交換能力ZSM-5微孔分子篩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種利用農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼制備的稻殼灰為原料、操作簡便、成本低、產(chǎn)品性能優(yōu)良的ZSM-5微孔分子篩分子篩的制備方法。其技術(shù)內(nèi)容為:
制備高鈣離子交換能力ZSM-5微孔分子篩的新方法，其特征在于采用以下步驟:(I)采用堿一酸反應(yīng)法提純稻殼灰得到純度為99 %的二氧化硅粉末；(2)將二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鈉、正丁胺和去離子水按鈉娃比為6、娃銷比為70~100、娃胺比為3和水娃比為40~60的摩爾比混合攪拌均勻并置入溫水浴鍋中85°C加熱至凝膠狀，置入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為160~180 °C，反應(yīng)時間為48~72 h，將得到的產(chǎn)物置于IM NaOH溶液中，在65°C下處理4 h，過濾干燥后在550 °C焙燒16 h即得ZSM-5分子篩。
[0005]所述的制備高鈣離子交換能力ZSM-5微孔分子篩的新方法，特征在于:步驟(I)中采用堿一酸反應(yīng)法提純稻殼灰得到純度為99 %的二氧化硅粉末，具體步驟是將稻殼灰按100 g稻殼灰/L NaOH溶液分散到濃度為I M NaOH溶液中，加熱到90 °C后溶煮2 h后得到硅鈉溶液的前驅(qū)體，用硫酸調(diào)節(jié)該溶液的PH值3~4，反應(yīng)時間在2~3 h后將沉淀體系靜置冷卻陳化4 h，然后離心分離，用蒸餾水洗滌，離心干燥后制得純度為99 %的二氧化硅。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為: 1、利用稻殼灰為硅源制備ZSM-5微孔分子篩，綠色環(huán)保，變廢為寶；
2、所制備的ZSM-5微孔分子篩的鈣離子交換能力高達355(mg/g)以上。
[0007]【附圖說明】:
圖1是ZSM-5微孔分子篩的XRD圖；
圖2是ZSM-5微孔分子篩的SEM圖。
【具體實施方式】
[0008]實施例一:
1、稻殼灰的提純:將稻殼灰按100 g稻殼灰/L NaOH溶液分散到濃度為I M NaOH溶液中，加熱到90 °C后溶煮2 h后得到硅鈉溶液的前驅(qū)體，用硫酸調(diào)節(jié)該溶液的pH值3，反應(yīng)時間在2 h后將沉淀體系靜置冷卻陳化4 h，然后離心分離，用蒸餾水洗滌，離心干燥后制得純度為99 %左右的二氧化硅。
[0009]2、ZSM-5微孔分子篩的制備:將二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鈉、正丁胺和去離子水按鈉硅比為6、硅鋁比為70、硅胺比為3和水硅比為40的摩爾比混合攪拌均勻并置入溫水浴鍋中85°C加熱至溶膠狀，將其倒入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為160 °C，反應(yīng)時間為72h，將得到的產(chǎn)物置于I M NaOH溶液中，在65 °C下處理4 h，過濾干燥后在550 °C焙燒16h即得ZSM-5分子篩。
[0010]實施例二:
1、稻殼灰的提純:將稻殼灰按100 g稻殼灰/L NaOH溶液分散到濃度為IM NaOH溶液中，加熱到90 °C后溶煮2 h后得到硅鈉溶液的前驅(qū)體，用硫酸調(diào)節(jié)該溶液的pH值3.5，反應(yīng)時間在2.5 h后將沉淀體系靜置冷卻陳化4 h，然后離心分離，用蒸餾水洗滌，離心干燥后制得純度為99 %左右的二氧化硅。
[0011]2、ZSM-5微孔分子篩的制備:將二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鈉、正丁胺和去離子水按鈉硅比為6、硅鋁比為85、硅胺比為3和水硅比為50的摩爾比混合攪拌均勻并置入溫水浴鍋中85 °C加熱至溶膠狀，將其倒入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為170 °C，反應(yīng)時間為60h，將得到的產(chǎn)物置于I M NaOH溶液中，在65 °C下處理4 h，過濾干燥后在550°C焙燒16 h即得ZSM-5分子篩。
[0012]實施例三:
1、稻殼灰的提純:將稻殼灰按100 g稻殼灰/L NaOH溶液分散到濃度為IM NaOH溶液中，加熱到90°C后溶煮2 h后得到硅鈉溶液的前驅(qū)體，用硫酸調(diào)節(jié)該溶液的pH值4，反應(yīng)時間在3 h后將沉淀體系靜置冷卻陳化4 h，然后離心分離，用蒸餾水洗滌，離心干燥后制得純度為99 %左右的二氧化硅。
[0013]2、ZSM-5分子篩的制備:將二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鈉、正丁胺和去離子水按鈉硅比為6、硅鋁比為100、硅胺比為3和水硅比為60的摩爾比混合攪拌均勻并置入溫水浴鍋中85 °C加熱至溶膠狀，將其倒入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為180 °C，反應(yīng)時間為48 h，將得到的產(chǎn)物置于IM NaOH溶液中，在65 °C下處理4 h，過濾干燥后在550°C焙燒16 h即得ZSM-5分子篩。
【主權(quán)項】
1.制備高鈣離子交換能力ZSM-5微孔分子篩的新方法，其特征在于采用以下步驟:(1)采用堿一酸反應(yīng)法提純稻殼灰得到純度為99 %的二氧化硅粉末；(2)將二氧化硅、氫氧化銷、氫氧化鈉、正丁胺和去離子水按鈉娃比為6、娃銷比為70~100、娃胺比為3和水娃比為40-60的摩爾比混合攪拌均勻并置入溫水浴鍋中85 °C加熱至凝膠狀，置入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為160~180 °C，反應(yīng)時間為48~72h，將得到的產(chǎn)物置于IM NaOH溶液中，在65 °C下處理4 h，過濾干燥后在550 °C焙燒16 h即得ZSM-5分子篩。2.如權(quán)利要求1所述的制備高鈣離子交換能力ZSM-5微孔分子篩的新方法，特征在于:步驟(I)采用堿一酸反應(yīng)法提純稻殼灰得到純度為99 %的二氧化硅粉末，具體步驟是將稻殼灰按100 g稻殼灰/L NaOH溶液分散到濃度為IM NaOH溶液中，加熱到90 °C后溶煮2 h后得到硅鈉溶液的前驅(qū)體，用硫酸調(diào)節(jié)該溶液的pH值3~4，反應(yīng)時間在2~3 h后將沉淀體系靜置冷卻陳化4 h，然后離心分離，用蒸餾水洗滌，離心干燥后制得純度為99 %的二氧化硅粉末。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備高鈣離子交換能力ZSM-5微孔分子篩的新方法，其特征在于采用以下步驟：（1）采用堿—酸反應(yīng)法提純稻殼灰得到純度為99%的二氧化硅粉末；（2）將二氧化硅、氫氧化鋁、氫氧化鈉、正丁胺和去離子水按鈉硅比為6、硅鋁比為70~100、硅胺比為3和水硅比為40~60的摩爾比混合攪拌均勻并置入溫水浴鍋中85℃加熱至凝膠狀，置入反應(yīng)釜中，控制反應(yīng)溫度為160~180℃，反應(yīng)時間為48~72h，將得到的產(chǎn)物置于1M NaOH溶液中，在65℃下處理4h，過濾干燥后在550℃焙燒16h 即得ZSM-5分子篩。本發(fā)明制備的ZSM-5微孔分子篩的Ca2+交換容量為355（mg/g）。
【IPC分類】C01B39/40
【公開號】CN104909385
【申請?zhí)枴緾N201510341846
【發(fā)明人】許珂敬, 史曉慧, 張迎迎
【申請人】山東理工大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月19日