一种Ｓｉ－ＭＣＭ－４１介孔分子筛的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Ｓｉ－ＭＣＭ－４１介孔分子筛的制备方法，该方法利用粉煤灰为主要原料，通过酸津除杂后再用碱津，得到硅酸钠，然后以硅酸钠溶液为原料，通过加入模板剂，硫酸调节ｐＨ值，即可在硅酸钠溶液中生成介孔分子筛，然后烧掉模板剂，即得Ｓｉ－ＭＣＭ－４１介孔分子筛。且该方法使用设备简单，操作方便，制备的Ｓｉ－ＭＣＭ－４１介孔分子筛具有中孔和微孔结构，有较高的比表面积，比表面积达１０３０ｍ↑［２］／ｇ，有很好的吸附性能，不但可以用于吸附分离金属离子和有机物，还可用于做催化剂载体，是一种应用很广泛的材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种粉煤灰废物利用(处理)的方法，特别涉及一种Si-MCM-41介孔分子筛的制备方法。
技术介绍
介孔分子筛不仅具有高度有序和均匀分布的孔道结构，孔径尺寸改变范围较宽(2～50nm)，比表面高(>1000m2/g)，而且其骨架组分具有多样性，因此在很多领域有良好的应用前景，已成为孔材料研究领域新的热点。最初，介孔分子筛主要应用于催化反应，后来研究人员又利用其孔道特性不断拓展，相继发展到纳米材料和生物吸附分离等。近几年的研究主要是在以前研究的基础上，将介孔分子筛改性负载官能团及金属离子，以便应用于更多领域。制备Si-MCM-41介孔分子筛所用原料除了模板剂(例如十六烷基三甲基溴化氨等)以外还需要硅源，常用的硅源可以是正硅酸乙酯、硅酸钠、二氧化硅、白炭黑等，但是这些硅源价格较贵，工业生产成本高。粉煤灰是燃煤热电厂排出的固体废弃物，粉煤灰的主要化学成分是SiO2，Al2O3，CaO，Fe2O3等，据不完全统计，截止到2000年，我国粉煤灰排放量达到1.6亿吨，而且每年正以1千万吨的速度增加。同时还含有少量的其它物质，其利用率在我国还属于低水平。目前，综合利用电厂废弃物粉煤灰的技术手段不断提高，利用粉煤灰生产有利于国民经济的物资产品成为使用粉煤灰的主流，我国对粉煤灰的利用率在30％～40％之间，其主要用于建筑制砖、水泥原料、路基材料、土壤改良剂、橡胶填料等，而且使用量远赶不上每年粉煤灰的新增加速度，粉煤灰仍需大幅开发和深入利用，尤其是利用其中的主要化学成分，以高附加值产品为导向的开发应用是粉煤灰未来发-->展的一个方向，也是目前业内人士十分关注的热点问题，例如，利用粉煤灰生产水泥，氧化铝已走向工业化道路，而利用粉煤灰生产白炭黑、分子筛等技术还处在工业的摸索阶段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种Si-MCM-41介孔分子筛的制备方法，该方法利用粉煤灰为主要原料，通过酸津除杂后再用碱津，得到硅酸钠溶液，然后以硅酸钠溶液为原料，通过加入模板剂，硫酸调节pH值，即可在硅酸钠溶液中生成介孔分子筛。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案：一种Si-MCM-41介孔分子筛的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一，在粉煤灰中加入适量的浓硫酸，室温下搅拌反应2小时，得到第一反应体系；步骤二，加水溶解第一反应体系，溶解温度为85℃～90℃；第一反应体系生成Al2(SO4)3和杂质，离心分离出滤液Al2(SO4)3和其它杂质并水洗残渣，然后在滤渣中加入过量的4M NaOH溶液，于120℃油浴下反应30分钟，得到第二反应体系；步骤三，将第二反应体系离心分离，水洗后，弃去滤渣，收集离心液得Na2SiO3溶液；步骤四，取适量的模板剂，加适量乙醇和水溶解后，将Na2SiO3溶液加入其中，搅拌10分钟，得到混合溶液；步骤五，用硫酸调节混合溶液的pH值，直至溶液中生成白色沉淀，该白色沉淀中含带模板剂的Si-MCM-41分子筛，然后继续搅拌1小时，静置1小时；步骤六，对混合溶液进行抽滤，得到带有模板剂的Si-MCM-41分子筛，-->并在100℃条件下烘干；步骤七，将带有模板剂的Si-MCM-41分子筛置于马弗炉中，在550℃条件下烧掉模板剂，即得Si-MCM-41介孔分子筛。本专利技术的Si-MCM-41介孔分子筛的制备方法，以粉煤灰为原料，使用设备简单，操作方便，制备的Si--MCM-41介孔分子筛具有中孔和微孔结构，有较高的比表面积，比表面积达1030m2/g，有很好的吸附性能，为Si-MCM-41介孔分子筛的生产降低了原料成本，为其工业化生产提供了重要思路。附图说明图1是本专利技术的工艺路线图。以下结合附图和专利技术人给出的实施例对本专利技术作进一步的详细说明。具体实施方式本专利技术的Si-MCM-41介孔分子筛的制备方法参见图1，首先取粉煤灰适量，经过球磨机球磨(增强粉煤灰的反应活性)，使粉煤灰中的Al2O3顺利浸出，然后按粉煤灰中加入浓硫酸，其中，粉煤灰与浓硫酸的比例为1：2，在室温反应2小时，得到第一反应体系，加水溶解第一反应体系，选择硫酸铝的溶解温度为85℃～90℃；由于第一反应体系生成的硫酸铝的溶解度随温度的上升而增大，且温度越高溶解速度越快，所以温度高对溶出过程有利。然后对第一反应体系离心分离，分离出第一反应体系的滤液Al2(SO4)3和其它杂质，收集滤渣，然后在滤渣中加入过量的4M NaOH溶液，于120℃油浴下反应30分钟，得到第二反应体系；再对第二反应体系离心分离，弃去滤渣，得Na2SiO3溶液；将Na2SiO3溶液中加入到含有模板剂的溶液中(模板剂含量为0.5％～5％)，搅拌10分钟，得到Na2SiO3+模板剂的混合溶液，其中，含有模板剂的溶液制备方法是将称好的模板剂先用少量的无水乙醇(1-2mL)溶解，在加入适量的水混合。用硫酸调节Na2SiO3+模板剂混合溶液的pH值<13，直至混合溶液中生成白色沉淀，该白色沉淀中含有带模板剂的Si-MCM-41分子筛，然后继续-->搅拌1小时；搅拌完成后静置1小时，然后对Na2SiO3溶液进行抽滤，弃去滤液，并在100℃条件下烘干，即得到带有模板剂的Si-MCM-41分子筛，再将带有模板剂的Si-MCM-41分子筛后置于马弗炉中，在550℃条件下烧掉模板剂，即得到Si-MCM-41介孔分子筛。以下是专利技术人给出的实施例，需要说明的是，本专利技术不限于这些实施例。实施例1：取粉煤灰80g，加入浓硫酸160ml，在室温下搅拌反应2小时后，加入100mL的水，在85℃～90℃温度下继续搅拌30min，将生成的Al2(SO4)3和杂质等溶解，离心分离水洗沉淀后弃去溶液，取沉淀，加入350mL4M的NaOH溶液，120℃油浴反应30min后，冷却后离心分离，将沉淀物分别用200mL水洗2次，离心分离；将3次离心分离所得液体收集汇总，即得Na2SiO3溶液；取10mL的Na2SiO3加入到5mL含有1％～5％的模板剂的十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)溶液中；搅拌10分钟后，硫酸调节pH在13以下，均可生成白色的沉淀(其中含模板剂Si-MCM-41介孔分子筛)，继续搅拌1h，静置1h(陈化)；减压抽滤，得白色固体产品(含模板剂Si-MCM-41介孔分子筛)；在100℃下烘干该固体产品，并在550℃条件下烧掉模板剂，即得到Si-MCM-41介孔分子筛。本实施例制备的Si-MCM-41介孔分子筛，经分析：XRD给出的结果显示，该物质2θ在2～6度出现三个衍射峰，其中在2～3度的峰值最高，证明该产物为六方结构，并且结晶度和有序度都较高。氮气吸附-脱附测试孔尺寸分布可知，此种Si-MCM-41介孔分子筛具有中孔和微孔结构，有较高的比表面积，比表面积高达1030m2/g，有很好的吸附性能。该材料不但可以用于吸附分离金属离子和有机物，还可用于做催化剂载体，是一种应用很广泛的材料。-->本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｓｉ－ＭＣＭ－４１介孔分子筛的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：　步骤一，在粉煤灰中加入适量的浓硫酸，室温下搅拌反应２小时，得到第一反应体系；　步骤二，加水溶解第一反应体系，溶解温度为８５℃～９０℃；第一反应体系生成Ａｌ↓［２］（ＳＯ↓［４］）↓［３］和杂质，离心分离出滤液Ａｌ↓［２］（ＳＯ↓［４］）↓［３］和其它杂质并水洗残渣，然后在滤渣中加入过量的４Ｍ　ＮａＯＨ溶液，于１２０℃油浴下反应３０分钟，得到第二反应体系；　步骤三，将第二反应体系离心分离，水洗后，弃去滤渣，收集离心液得Ｎａ↓［２］ＳｉＯ↓［３］溶液；　步骤四，取适量的模板剂，加适量乙醇和水溶解后，将Ｎａ↓［２］ＳｉＯ↓［３］溶液加入其中，搅拌１０分钟，得到混合溶液；　步骤五，用硫酸调节混合溶液的ｐＨ值，直至溶液中生成白色沉淀，该白色沉淀中含带模板剂的Ｓｉ－ＭＣＭ－４１分子筛，然后继续搅拌１小时，静置１小时；　步骤六，对混合溶液进行抽滤，得到带有模板剂的Ｓｉ－ＭＣＭ－４１分子筛，并在１００℃条件下烘干；　步骤七，将带有模板剂的Ｓｉ－ＭＣＭ－４１分子筛置于马弗炉中，在５５０℃条件下烧掉模板剂，即得Ｓｉ－ＭＣＭ－４１介孔分子筛。...

【技术特征摘要】
1、一种Si-MCM-41介孔分子筛的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一，在粉煤灰中加入适量的浓硫酸，室温下搅拌反应2小时，得到第一反应体系；步骤二，加水溶解第一反应体系，溶解温度为85℃～90℃；第一反应体系生成Al2(SO4)3和杂质，离心分离出滤液Al2(SO4)3和其它杂质并水洗残渣，然后在滤渣中加入过量的4M NaOH溶液，于120℃油浴下反应30分钟，得到第二反应体系；步骤三，将第二反应体系离心分离，水洗后，弃去滤渣，收集离心液得Na2SiO3溶液；步骤四，取适量的模板剂，加适量乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵西成，赵亚娟，江元汝，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]