類固相法快速合成小顆粒方沸石的研究

張 恕, 趙 斌, 楊 凱, 郭宏飛, 胡忠寬, 劉秀伍, 譚朝陽, 曹吉林

(河北省綠色化工與高效節(jié)能重點實驗室, 河北工業(yè)大學(xué) 化工學(xué)院, 天津 300130)

1 前 言

方沸石(Na[A1Si2O6]·H2O)作為一種由4,6,8 元環(huán)形成不規(guī)則孔道的微氣孔沸石[1]，具有水熱穩(wěn)定性好、選擇性高、離子交換性好等優(yōu)良性能[2-3]，被廣泛應(yīng)用于氣相凈化與分離、土壤修復(fù)、水污染處理等領(lǐng)域[4]。其中，天然方沸石主要應(yīng)用于含氟離子[5]、碳酸根離子[6]以及重金屬離子[7-8]等廢水處理和放射性元素的吸附[9]；由于天然方沸石儲量少、純度低、粒度大等方面無法滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，在環(huán)境污染節(jié)能控制、烴分離和雙功能催化等應(yīng)用領(lǐng)域需要采用合成方沸石[10]。小顆粒分子篩具有孔道短、活性點位分布廣泛等特點，在煉油和石油化工等反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能[11]。由此可見，小顆粒的合成方沸石具有較高的應(yīng)用價值和良好的市場前景。

目前眾多國內(nèi)外學(xué)者采用多種工藝方法以多種不同原料合成組成和性能各異的方沸石，其中水熱合成法應(yīng)用最為廣泛，該法具有操作簡單、產(chǎn)品晶型規(guī)整等優(yōu)點。蔡坤川等[12]以鋁粉和二氧化硅為原料采用水熱合成方法成功地合成了方沸石產(chǎn)品，結(jié)果表明調(diào)整鈉鋁硅比為3:1:3，晶化溫度高于180 ℃，晶化時間大于12 h，均可合成粒徑為5～20 μm 的高純度方沸石產(chǎn)品。王國棟等[2]以粉煤灰為原料，水熱法合成了方沸石，結(jié)果表明按一定合成比配料，190 ℃水熱晶化12～24 h，均能合成較純凈的方沸石產(chǎn)品，產(chǎn)品孔容積為0.028 cm3·g-1，表觀主孔徑約為3 nm，等效比表面積為11.194 m2·g-1。……