分子筛实验结果及讨论
来源:    发布时间: 2013-05-26 12:26   2158 次浏览   大小:  16px  14px  12px
分子筛实验结果及讨论

1  粉煤灰原料及产物对比分析
通过成分分析(见表2)和图1、图3可以看出循环流化床粉煤灰大部分为无定型,形貌为不规则状颗粒,几乎无珠状颗粒,为典型的流化床粉煤灰形貌[9]。SiO2 和Al2O3含量占到86%,残留炭含量为11%,其余成分为少量金属氧化物、少量石英,没有莫来石结晶相, SiO2 /Al2O3分别为2.03,由此可见,TF硅铝比非常接近P型分子筛合成相区,且具有较高的化学活性,是合成分子筛的很好原料。
从产物XRD衍射图(图2)和扫描电镜观察图(图4),可以看出石英衍射峰基本不变,粉煤灰中含有的石英相在产物中基本没有转变,其对晶化过程影响不大;流化床粉煤灰合成的是P型,轮廓清晰,形貌为典型的花瓣状,直径约1µm。
2  不同条件对合成P型分子筛效果的影响
2.1   SiO2 /Al2O3对产物的影响
产物的SiO2 /Al2O3与原料的SiO2 /Al2O3是相近的,因此,硅铝比是合成分子筛最重要的条件。TF的SiO2 /Al2O3为2.03,本实验通过添加九水硅酸钠来调节原料的SiO2 /Al2O3,研究提高硅铝比为3.7时对产物的影响,下图是两组结晶产物的典型XRD图。从图中可看出添加硅酸钠后,结晶率大大提高。
2.2  结晶时间对产物的影响
 结晶时间的长短对产物结晶率影响非常显著,分别在结晶时间为6h、8h、12h、16h、24h时,在两种碱度下,其它条件相同做了两组实验,最后发现产物的结晶率随时间的延长迅速提高,当结晶时间延长至12h后,继续延长结晶时间,结晶率提升不明显,因此,在节省物耗的前提下,结晶时间为12h为最优。
2.3  碱度对产物的影响
碱度决定于体系中的水钠比,它控制硅酸盐阴离子的状态,特别是聚合度,并且控制体系中各组分平衡状态的位置,以保证在一定的条件下反应向某种分子筛的方向进行。随着碱度的增加,产物的物相发生变化。在本实验中,碱度小于2mol/l时,结晶率随着碱度的增加而迅速提高;大于2mol/l时结晶率随着碱度的增加而缓慢降低;大于3mol/l时,出现了X型分子筛,继续增加碱度,杂晶出现。因此,碱度为2mol/lH2O是最优的。分析其原因是因为P型分子筛属于钙十字沸石,其结构基体虽是通过四元环用氧桥相互联结,但环中铝氧四面体的数目较少,在碱度低的介质中稳定。
2.4  老化对产物的影响
本实验做了几组在50℃老化时间分别为0h、6h、10h、12h、14h时各结晶时间下合成分子筛,结果表明,增加了老化时,P型分子筛的结晶率下降,并且出现了X型分子筛,分析原因为X型分子筛诱导期较长,需要老化,而P型分子筛的合成不需要老化;若继续延长老化时间到12h,合成的产物全为P型分子筛,继续延长老化时间为16h时出现杂晶,这符合延长老化时间结晶产物从X→P→SH的转化规律。
2.5  添加K+离子对产物的影响
在按一定比例配比的TF、NaOH、去离子水的混合物中分别添加KCl 0g、1.5g、2.5g,在100℃下晶化6h、8h、10h、16h、24h。从产物的XRD衍射图可知不加K+离子的为纯净的P型分子筛,而添加的有杂晶生成;在6h时添加K+离子对产物并没有明显的影响,随着晶化时间的延长,没有添加K+离子的结晶率升高,而添加的结晶率下降,且添加2.5g的比1.5g的在同一晶化时间下结晶率低,平均下降6%。这与许如人所提出的K+离子存在时,Na型沸石发生组成变化规律一致。

 

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