[發明專利]一種形貌可調的ZSM-5分子篩的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202210838890.8
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN115304079A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 邢法猛;孫玄玄;張偉
• 申請（專利權）人: 江蘇國瓷新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C01B39/40
• 分類號: C01B39/40;B01D53/02;B01J20/28
• 代理公司: 江蘇德耀知識產權代理有限公司 32583
• 代理人: 馬英

本發明提供了一種形貌可調節的ZSM?5分子篩制備新方法，應用在VOCs吸附領域，包括以下步驟：S1、配置兩種不同的有機模板劑，分別命名為R1、R2，其中R1和R2中至少有一種為堿性有機胺；S2、晶化；S3、過濾洗滌；S4、烘干；S5、焙燒；S6、粉碎。根據所需成品的形貌，調節R1與R2的摩爾比例，即可獲得所需形貌的成品。本制備方法使用兩種有機模板劑，一方面通過調整兩種有機模板劑的比例以獲得不同形貌的分子篩，另一個方面所使用的有機模板劑中至少有一種堿性有機胺，因此減少了無機堿的使用，節省了傳統生產過程中的交換、焙燒工序，縮短了工藝流程，且避免了氨氮廢水的產生，降低了生產成本。

技術領域

本發明涉及ZSM-5分子篩的制備領域，更具體的是涉及一種形貌可調的ZSM-5分子篩的制備方法及其應用。

背景技術

分子篩是一類具有均勻微孔，主要由硅、鋁、氧及其它一些金屬陽離子構成的吸附劑或薄膜類物質，其孔徑與一般分子大小相當，據其有效孔徑來篩分各種流體分子。沸石分子篩為具有分子篩作用的天然及人工合成的晶態硅鋁酸鹽。ZSM-5沸石由于其獨特而均勻的孔結構、較大的比表面積，可調變的酸性和較高的水熱穩定性，在石油化工和精細化工等領域有著廣泛的應用，例如對VOCs進行吸附。

水熱合成法是目前合成ZSM-5分子篩較為普遍的方法，晶體在水熱體系中生長，利用晶化釜內的高溫高壓條件，將不溶或難溶的物質溶解，當達到一定的飽和度，結晶長大的過程。合成過程一般是將一定量的硅源和鋁源按一定的次序和比例混合。有機模板劑在沸石合成中可起結構導向、平衡骨架電荷和骨架空間填充等作用。分子篩的應用需要精確地控制分子篩晶體的形貌，為制備不同形貌的分子篩，需要采用大量不同的單一種類有機模板劑或者使用一定特定種類的添加劑，上述將會造成模板劑的大量使用以及使用添加劑后的廢水成分復雜，較難處理，對環境不友好；另一方面合成ZSM-5分子篩體系呈堿性，堿性環境不僅能使體系的硅源和鋁源解聚形成豐富的形核單元，從而在成核階段有效阻止晶核的長大，使得晶粒尺寸變小，還可以避免發生轉晶，因此合成過程中常添加大量的無機堿例如氫氧化鈉和氫氧化鉀來調節體系的堿度，為去除非活性的堿金屬元素，工藝流程中會涉及到交換工序，一般是使用氯化銨、硫酸銨等無機銨鹽，銨根取代堿金屬離子，但會因此產生大量的氨氮廢水，難處理且易產生二次污染，交換之后需要額外增加焙燒的工序將銨根去除，工藝流程復雜，增加成本。

綜上所述，目前存在的問題包括：一是制備不同形貌的分子篩需要使用大量有機模板劑或者添加劑，上述將會造成模板劑的大量使用以及使用添加劑后的廢水成分復雜，較難處理，對環境不友好；二是大量使用無機堿，需要交換工序去除非活性的堿金屬離子，增加處理的難度和成本。

發明內容

為制備不同形貌的ZSM-5分子篩，同時減少生產工序，降低成本，本發明提供了一種形貌可調節的ZSM-5分子篩制備方法。

具體方案如下：

一種形貌可調節的ZSM-5分子篩的制備方法，包括以下步驟：

S1、配置兩種不同的有機模板劑，分別命名為R1、R2，其中R1和R2中至少有一種為堿性有機胺，通過調節R1與R2不同比例可獲得不同形貌的產品；

S2、晶化：在攪拌的條件下，將水、硅源、鋁源、有機模板劑R1、有機模板劑R2、無機堿、晶種按比例配成均勻的懸濁液，升溫至110-160℃，恒溫22-26h，通過在配方中添加晶種有利于合成ZSM-5分子篩，同時還能避免雜晶的生成，晶種可以起到細化晶粒的作用；

S3、過濾洗滌：將晶化完成后的漿料冷卻后，真空抽濾掉母液，然后加水洗滌至pH＜8；

S4、烘干：在110-130℃條件下烘干；

S5、焙燒：升溫至500℃以上，進行焙燒；

S6、粉碎：將焙燒后的塊狀物料粉碎為粉末即為成品。