溶膠凝膠法合成干凝膠粉體工藝研究及其在分子篩合成中的應(yīng)用.pdf

1、沸石作為無機(jī)材料中的一個(gè)重要類別，由于其在分離、催化等方面的應(yīng)用特性越來越受到人們的重視。其中NaA沸石應(yīng)用尤為廣泛，它被廣泛用作吸附劑、催化劑、洗滌助劑及添加劑等。本課題首先以Al(NO3)3.9H2O和正硅酸乙酯分別為鋁源和硅源，采用溶膠凝膠法制備了干凝膠粉體，并確定了合成干凝膠粉體的最佳參數(shù)：乙醇/醇鹽摩爾比為16:1，水解溫度為40℃，陳化時(shí)間為36h。然后以煅燒處理后的干凝膠粉體為原料，進(jìn)一步水熱合成了NaA分子篩，并確定了合

2、成普通NaA分子篩的最佳參數(shù)：鈉硅比為3.0，水鈉比為20，晶化溫度為90℃，晶化時(shí)間為2h。所合成的普通NaA分子篩形態(tài)單一，均呈規(guī)則的正方體狀，且顆粒大小均勻，平均粒徑約為1.5μm。本課題亦制備了硝基方鈉石(nitrate SOD)。方鈉石(SOD)沸石在各種沸石中具有最高的陽(yáng)離子容量，因此SOD作為陽(yáng)離子交換劑理論上有著很好的先天條件。其合成依據(jù)有二，一是SOD和NaA有著相同的籠組成，籠的不同連接方式產(chǎn)生了兩種沸石類型；二是N

3、itrate SOD分子式為Na8[AlSiO4]6(NO3)2，有文獻(xiàn)指出，70℃下NaA沸石在NaNO3和NaOH的混合溶液中可以轉(zhuǎn)化為含雜晶的Nitrate SOD沸石，硝基由外加NaNO3提供。而由紅外光譜和熱分析得知，DGC法第一步中以九水硝酸鋁為鋁源合成的硅鋁干凝膠粉體中含有有硝酸根，硝酸根的分解溫度為135.8℃，只要合理控制凝膠的干燥溫度，且對(duì)其不進(jìn)行煅燒就可以保證合成路徑中有硝酸根存在，從而使以干凝膠為原料制備Nitr

4、ate SOD成為可能。課題以未煅燒的Al2O3-2SiO2干凝膠粉體為原料，采用與制備普通NaA分子篩相同的方法，使其在常溫堿性條件下成核、70℃生長(zhǎng)制得了硝基方鈉石顆粒，其粒徑在lμm左右。這種合成硝基方鈉石的方法，相對(duì)文獻(xiàn)中提到的方法，即70℃下NaA沸石在NaNO3和NaOH的混合溶液中轉(zhuǎn)化制得含雜晶的Nitrate SOD沸石，工藝更為簡(jiǎn)單，且產(chǎn)物更純。在制備Nitrate SOD沸石新路徑的基礎(chǔ)上，本課題更換了鋁源，無需煅燒

5、過程成功制得了粒度更小的NaA分子篩顆粒。最后對(duì)上述三種沸石做了重金屬離子的吸附性測(cè)試，結(jié)果表明，小晶粒NaA有著非常優(yōu)秀的重金屬離子的吸附能力。小晶粒NaA對(duì)重金屬離子的吸附性如下：Nj2+(3.306mmol·g-1)＞Ca2+(3.275mmol·g-1)＞Co2+(3.148mmol·g-1)＞Zn2+(3.028mmol·g-1)＞Cu2+(2.761mmol·g-1)＞Fe3+(1.581mmol·g-1)。