利用矿物废料水热法制备超细4A分子筛

摘要

论文在综合分析国内外有关制备沸石分子筛的原料的选择、制备方法和应用基础上，运用现代材料分析技术对实验室制备的白炭黑和4A分子筛等进行了全面系统的研究，主要内容如下： 氟硅酸是磷矿石生产磷肥过程中的副产有害废物，对环境造成严重的污染，因此氟硅酸的开发利用急需解决。目前，氟硅资源的开发和利用还不完善。鉴于上述情况，本研究以高浓度氟硅酸溶液为原料，通过两步氨化法得到高品质白炭黑和高浓度氟化铵溶液。研究了加料方式、反应时间、搅拌强度、洗涤方式等工艺条件对白炭黑质量的影响规律。从而确定了第一步氨化的优化条件为：加料方式碱滴加酸；原料浓度20％氟硅酸、13％氨水；反应时间10min；反应温度40℃；搅拌转速1000rpm；氨水用量220g；洗涤方式采用pH=9.3稀氨水(质量浓度为0.001％)。第二步氨化的优化条件为：反应终点pH值为9.5；反应时间50min；反应温度50℃；搅拌转速260rpm；陈化时间60min；陈化转速150rpm。该技术工艺流程简短，主流程共两步反应四步洗涤过滤；反应效率高，设备利用率高；反应条件温和，可在常温完成反应，能耗较低；操作弹性大，可对白炭黑的比表面积和DBP吸收值进行调控。 4A分子筛是目前最常用的代磷助剂。比较常规的4A分子筛相比较，超细4A分子筛具有更优异的性能，但关于超细4A分子筛的制备还不系统。鉴于上述情况，本研究采用实验室制备的白炭黑，补加铝源，采用水热法制备了超细4A分子筛产品。深入讨论了钠硅比、水钠比、晶化时间和晶化温度对4A分子筛的影响，确定了制备超细4A型分子筛的最佳工艺参数，硅铝比为2.0、钠硅比为1.0、水钠比为40、晶化温度为90-95℃和晶化时间为6h，并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外(FT—IR)等分析手段进行了表征，结果表明：产品结晶度较高；形状规则、大小均匀、分布范围较窄；平均粒径较小；钙离子交换容量为328-340mgCaCO3/g4A分子筛，白度平均为95％，完全满足洗涤助剂的要求，同时对于充分利用我国的自然矿物资源，保护环境，发展我国自己的绿色材料均具有特别重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2沸石分子筛概述

1.2.1沸石分子筛结构的特点

1.2.2沸石分子筛的物理性质

1.2.3沸石分子筛的化学性质

1.2.4国内外沸石分子筛研究动态与发展趋势

1.3沸石分子筛的合成方法

1.3.1水玻璃法

1.3.2高岭土法

1.3.3蒙脱土法

1.3.4其他分子筛的合成方法

1.3.5非水体系合成法

1.7.6纯固体配料合成法

1.3.7气固相合成法

1.3.8模板合成法

1.3.9微波合成法

1.4 4A分子筛的应用

1.4.1沸石分子筛在石油化学工业中的应用

1.4.2沸石分子筛在环境保护中的应用

1.4.3沸石分子筛在精细化工中的应用

1.4.4沸石分子筛在发展新功能材料方面的应用

1.5本论文研究的目的及研究内容

第二章利用氟硅酸制备白炭黑

2.1试验

2.1.1原料及仪器

2.1.2原料和生成物的物化性质

2.1.3反应机理

2.1.4白炭黑的合成路线

2.1.5白炭黑各项指标的测试

2.2结果与讨论

2.2.1第一步氨化

2.2.2第二步氨化

2.3本章小结

第三章超细4A分子筛的水热合成

3.1实验部分

3.1.1原料与仪器

3.1.2超细4A分子筛的合成路线

3.1.3硅溶胶的制备

3.1.4铝溶胶的制备

3.1.5超细4A分子筛的制备

3.1.6测试方法

3.2结果与讨论

3.2.1白炭黑的组成和成分分析

3.2.2 4A分子筛的生长机理

3.2.3硅/铝溶胶制备条件

3.2.4硅铝溶胶和凝胶的特点

3.2.5硅溶胶和铝溶胶固含量的测定

3.2.6 TMAOH在超细4A分子筛制备中的作用

3.2.7白炭黑水热法制备4A沸石分子筛的最佳工艺技术参数

3.2.8超细4A分子筛的物化性能

3.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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