无模板剂法合成ZSM-5/Y复合分子筛及脱硫性能

摘要

基于静态水热合成的方法，采用无模板剂法合成了 ZSM-5、Y分子筛和 ZSM-5/Y复合分子筛。重点考察了在不使用模板剂条件下，ZSM-5/Y复合分子筛的制备条件和方法，解决了现有制备 ZSM-5/Y复合分子筛在合成过程中由于使用模板剂而造成的成本较高，污染环境等问题。采用液相离子交换法制备了Cu、Fe金属离子改性的分子筛。将其作为吸附脱硫剂，应用于噻吩和环己烷作为模拟油的静态吸附脱硫实验中。
　　采用水热合成法，无模板剂条件下合成ZSM-5、Y和ZSM-5/Y复合分子筛，通过XRD、SEM、N2吸附-脱附、NH3脱附等对合成的分子筛进行了表征，分别考察了SiO2/Al2O3比、晶化温度、晶化时间等因素对ZSM-5分子筛合成的影响；考察了晶化时间、SiO2/Al2O3比、Y分子筛凝胶陈化时间等因素对合成Y分子筛合成的影响；考察了Y导向剂加入量、晶化时间等因素对无模板剂法合成 ZSM-5/Y复合分子筛的影响。结果表明：（1）晶化温度175?C，晶化时间72 h，SiO2/Al2O3=30~40条件下合成出了结晶度较好的ZSM-5分子筛；（2）晶化温度100?C时，陈化时间35 h，晶化时间24 h条件下合成出了结晶度较好的 Y分子筛；（3）以无模板剂法制备的 ZSM-5分子筛在SiO2/Al2O3比为40，晶化时间为24 h，Y导向剂加入量为SiO2质量比20％的条件下，可制备出ZSM-5/Y复合分子筛。此外，实验中还采用微波法对Y分子筛的合成进行了初步研究，在微波温度100?C，功率300 W，微波时间4 h条件下制备出了Y型分子筛。
　　采用液相离子交换法制备了用于噻吩类含硫化合物的吸附脱硫剂，在实验评价的基础上，考察了吸附时间、吸附温度、剂油比、吸附脱硫剂活化温度及改性金属离子改性等因素对ZSM-5和ZSM-5/Y复合分子筛上噻吩的脱除性能的影响。结果表明：（1）金属离子改性的吸附脱硫剂较H-ZSM-5/Y复合分子筛脱硫率高；（2）单因素实验结果表明，在搅拌的条件下，吸附剂经500?C活化3 h，吸附时间60 min，常温吸附时脱硫剂的脱硫率最大；（3）实验中制备的几种脱硫剂的脱除噻吩含硫化合物的性能依次为：Cu-ZSM-5/Y> Fe-ZSM-5/Y> H-ZSM-5/Y> Cu-ZSM-5> Cu-Y。

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1 绪 论

1.1 脱硫现状

1.2 分子筛简介

1.3 无模板剂法合成分子筛简介

1.4 复合分子筛的应用

1.5 复合分子筛在吸附脱硫中的应用

1.6 主要研究内容

2 实验部分

2.1 实验原料和仪器

2.2 ZSM-5分子筛、Y分子筛和ZSM-5/Y复合分子筛的制备

2.3 ZSM-5分子筛及ZSM-5/Y复合分子筛的改性

2.3 静态吸附脱硫实验

2.4 吸附脱硫剂的表征

2.5 本章小结

3 实验结果与讨论

3.1 ZSM-5分子筛的制备

3.2 Y分子筛的制备

3.3 ZSM-5/Y复合分子筛的制备

3.4 微波法合成Y分子筛

3.5 表征

3.6 本章小结

4 分子筛吸附脱硫

4.1 单因素实验

4.2 吸附剂预处理对吸附脱硫率的影响

4.3 ZSM-5/Y复合材料的吸附性能

4.4 小结

5 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文