本論文主要為了合成出功能化ZSM-5分子篩以及利用綠色無(wú)污染的方法合成ZSM-5分子篩。其中將高嶺土有機(jī)插層復(fù)合物添加至原位水熱體系中成功合成出吸附功能較強(qiáng)的ZSM-5分子篩,并應(yīng)用于廢水中重金屬六價(jià)鉻的吸附;通過(guò)原位無(wú)溶劑法在不添加有機(jī)模板劑和水溶劑的基礎(chǔ)上成功合成出ZSM-5分子篩,探索了該方法的最佳晶化條件,利用該分子篩制備出增產(chǎn)輕烯烴助劑并進(jìn)行催化性能評(píng)價(jià)。本論文的工作主要有以下幾方面:（1）在合成功能化ZSM-5分子篩的研究中,通過(guò)考察高嶺土/二甲基亞砜插層物和高嶺土/尿素插層復(fù)合物的插層率和脫嵌規(guī)律及其加入原位合成沸石分子篩體系中的影響。結(jié)果表明,在原位水熱體系中引入6wt%的高嶺土/二甲基亞砜插層復(fù)合物（插層率為84%）合成的ZSM-5分子篩結(jié)晶度最佳可達(dá)到64%,比未改性的ZSM-5分子篩的結(jié)晶度增加了22%單位量。該ZSM-5分子篩具有較好的熱穩(wěn)定性,粒徑為3.9μm,孔徑為10.3nm,BET比表面積為231m²/g^-1;在原位體系中引入3wt%的高嶺土/尿素插層復(fù)合物（插層率為22%）合成的ZSM-5分子篩結(jié)晶度為65%... 

【文章來(lái)源】：湖南理工學(xué)院湖南省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ZSM-5分子篩的孔道結(jié)構(gòu)示意圖

可以最大化利用現(xiàn)有資源，降低成本，還提高了分子篩的催化性能。（2）在合成路徑中，選擇無(wú)溶劑的合成方法或是避免有機(jī)模板劑的使用，既減少環(huán)境污染，還增加生產(chǎn)安全系數(shù)。1.4.1沸石分子篩合成原料綠色化傳統(tǒng)方法合成分子篩主要原料為化工原料，例如氫氧化鈉、氫氧化鋁、水玻璃、硅酸鈉、硅膠、白炭黑、鋁酸鈉、三異丙醇鋁、硝酸鋁、金屬鋁等。但存在成本較高、污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于天然礦物合成分子篩的研究也逐漸增多。天然礦物分類較多，合成分子篩主要采用高硅高鋁的粘土類礦物和火山玻璃類礦物等，（如圖1-2所示）如：高嶺石、莫來(lái)石、膨潤(rùn)土、珍珠巖、浮巖、煤研石、粉煤灰、硅藻土、高硅類礦物及鋁土礦等。通過(guò)天然礦物合成分子篩具有價(jià)格低廉、資源優(yōu)化及無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，但也有雜志過(guò)多的缺點(diǎn)，因此需要對(duì)天然礦物預(yù)處理活化后再進(jìn)行合成。圖1-2天然礦物圖(1)莫來(lái)石(2)珍珠巖(3)高嶺土原礦(4)硅藻土原礦1.4.1.1高嶺土合成ZSM-5分子篩高嶺土是一種資源豐富應(yīng)用廣泛天然礦物，中國(guó)從古代開(kāi)始就已經(jīng)使用高嶺土制作了陶瓷等容器。目前，經(jīng)過(guò)現(xiàn)代分析得出高嶺土的理論成分為60Wt%的SiO2、26Wt%的A12O3以及其余鈣鐵等元素；化學(xué)簡(jiǎn)式為：A12O3·2SiO2·H2O。由此可以看出，高嶺土是合成分子篩的天然的硅鋁源。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了高嶺土合成不同類型的分子篩。在合成低硅分子篩方面，Loiola等[68]通過(guò)高溫活化后的高嶺土為原料成功合成出擁有優(yōu)異水軟化性能的NaA分子篩；Melo等[69]通過(guò)高溫活化后的高嶺土為原料合成出A型分子篩，該分子篩對(duì)砷具有較高的吸附能力；Wang等[70]利用堿處理后高嶺土為原料合成出了A型分子篩；Ma等[71]將高嶺土在高溫堿熔活化后合成了13X分子篩；

湖南理工學(xué)院碩士學(xué)位論文第1章緒論20無(wú)溶劑法無(wú)疑是最符合新時(shí)代綠色化生產(chǎn)的，但是目前對(duì)此研究的還處于探討階段，關(guān)于無(wú)溶劑法的固相機(jī)理理論還處在討論中。因此，無(wú)溶劑法值得繼續(xù)關(guān)注和研究。圖1-3無(wú)溶劑法流程圖1.5課題意義及主要研究?jī)?nèi)容ZSM-5分子篩從發(fā)展至今，其合成機(jī)理、反應(yīng)方式等已被廣泛研究，并且也應(yīng)用于化工、煉油、環(huán)保、生物等多種行業(yè)。但是，傳統(tǒng)的合成方式存在的生產(chǎn)成本高、浪費(fèi)污染等缺點(diǎn)也不容忽視。高嶺土有物化特性優(yōu)異、儲(chǔ)備含量豐富、成本低廉環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)是目前利用原位法工業(yè)化生產(chǎn)ZSM-5分子篩的最佳硅鋁天然礦物。因此，本課題將以高嶺土為原料，在原位水熱合成體系種引入高嶺土有機(jī)插層物，旨在合成出功能化的分子篩，探索ZSM-5分子篩的應(yīng)用新方向，以分子篩材料的制備科學(xué)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究為突破口，提出合成功能化分子篩材料的新技術(shù)、新方法和新路線，為定向設(shè)計(jì)合成功能化分子篩提供一定的理論與應(yīng)用指導(dǎo)。以及開(kāi)發(fā)出綠色環(huán)保價(jià)廉高效的新型無(wú)溶劑合成ZSM-5分子篩的方法，論證ZSM-5分子篩固相合成機(jī)理，并為在工業(yè)上具有重要需求的ZSM-5沸石分子篩材料的高效、節(jié)能和綠色的合成開(kāi)辟新路徑。以下為主要研究?jī)?nèi)容：（1）在合成功能化ZSM-5分子篩的研究中，主要探究了尿素/高嶺土插層復(fù)合物和二甲基亞砜/高嶺土插層物的設(shè)計(jì)及其加入原位合成沸石分子篩體系的規(guī)律性及功能化應(yīng)用方面的探究。通過(guò)對(duì)物料配比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)對(duì)高嶺土有機(jī)插層物的插層率及脫嵌規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的考察和研究。通過(guò)XRD，F(xiàn)T-IR，TG-DTA，N2靜態(tài)吸附法和SEM表征表明高嶺土有機(jī)插層物不同加入量對(duì)ZSM-5分子篩結(jié)晶度及孔結(jié)構(gòu)的影響。并探究改性后的功能化ZSM-5分子篩在環(huán)保方面吸附六價(jià)鉻的應(yīng)用。（2）在綠色化合成ZSM

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]晶種導(dǎo)向下干膠法合成ZSM-5分子篩[J]. 陳艷紅,崔紅霞,韓東敏,張強(qiáng),李春義.  無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(03)
[2]氨基化碳化凹凸棒石的水熱制備及對(duì)水中Cr（Ⅵ）的吸附性能[J]. 王詩(shī)生,盛廣宏,宋西珍,王萍,于冬冬,練建軍.  硅酸鹽學(xué)報(bào). 2018(05)
[3]ZSM-5分子篩對(duì)含鉻廢水中Cr（Ⅲ）的吸附行為研究[J]. 高小青,李潤(rùn),孫麗娟.  環(huán)境污染與防治. 2017(09)
[4]凹凸棒石的表面修飾及對(duì)水中Cr（Ⅵ）吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)的研究[J]. 王詩(shī)生,劉齊齊,王萍,儲(chǔ)蓓,盛廣宏,練建軍,于冬冬.  環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(07)
[5]六價(jià)鉻對(duì)人體急性與慢性危害探究[J]. 謝文強(qiáng).  資源節(jié)約與環(huán)保. 2016(07)
[6]高濃度體系小晶粒B改性ZSM-5分子篩的制備及甲醇制丙烯催化性能[J]. 安良成,江永軍,王林,蘇慧,顏蜀儁,張偉,雍曉靜,羅春桃.  分子催化. 2016(01)
[7]特殊形貌類雪花狀ZSM-5分子篩的合成、表征及甲醇制烯烴催化性能（英文）[J]. 李靜,劉粟僥,張懷科,呂恩靜,任鵬舉,任杰.  催化學(xué)報(bào). 2016(02)
[8]長(zhǎng)期高溫水熱處理對(duì)ZSM-5分子篩催化劑性能的影響[J]. 吉媛媛,滿毅.  石油化工. 2015(07)
[9]新型分層ZSM-5沸石的合成及其在去除三氯乙烯中的應(yīng)用（英文）[J]. Joo Pires,Ana C. Fernandes,Divakar Duraiswami.  催化學(xué)報(bào). 2014(09)
[10]水熱處理對(duì)HZSM-5分子篩催化熱解生物質(zhì)性能的研究[J]. 仲兆平,張波,丁寬,曹圓媛,劉志超.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(09)

碩士論文
[1]離子液體中ZSM-5/AlPO4-5復(fù)合分子篩的合成及其MTO催化性能研究[D]. 馮杰.鄭州大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3244499