一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效、环保ZSM‑5分子筛的制备方法，其特征在于，循环利用晶化冷凝液和母液，采用低沸点丁胺类有机模板剂，并将其引入超浓体系，合成了ZSM‑5分子筛，通过模板剂的回收利用以及母液的循环利用，使生产过程中基本无有机废水排放，精简了后处理工艺流程，既提高了生产效率也大大降低了环境污染和环保成本，此外超浓体系的引入，大幅度提高了单釜效率。

Preparation of ZSM-5 molecular sieve with high efficiency and environmental protection

The invention discloses a preparation method of ZSM \u2011 5 molecular sieve with high efficiency and environmental protection, which is characterized in that the crystallization condensate and mother liquor are recycled, the low boiling butylamine organic template agent is adopted, and it is introduced into the super concentration system to synthesize ZSM \u2011 5 molecular sieve. Through the recovery and utilization of template agent and the recycling utilization of mother liquor, there is basically no organic waste water discharge in the production process, and the production process is simplified The post-treatment process not only improves the production efficiency, but also greatly reduces the environmental pollution and environmental protection cost. In addition, the introduction of ultra concentration system greatly improves the single reactor efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法
本专利技术属于化工及分子筛合成领域，具体涉及一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法。
技术介绍
传统的ZSM-5沸石是在水热体系下合成的，这会使得其存在合成效率低下、构成一定的安全隐患、产生的废水排放量大等问题。另一方面，合成ZSM-5沸石分子筛需要使用有机模板剂，如四丙基氢氧化铵，四丙基溴化铵，1,6-己二胺等，这些模板剂不仅毒性较大且成本高昂，并且还污染环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，以克服现有技术中存在的合成效率低和以及环境污染等问题。为了达到本专利技术的目的，本申请请求保护的技术方案如下：一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：（1）将硅源、铝源、碱源、模板剂、及水按照一定的配比搅拌溶解，形成均匀的液体凝胶；（2）将所述凝胶在反应釜中于140-200℃温度范围内进行晶化，晶化时间12-60h，得到晶化产物；（3）将步骤（2）得到的晶化产物经固液分离、洗涤、干燥、交换、焙烧步骤后得到分子筛原粉；（4）将步骤（2）所得冷凝液以及晶化浆液经板框压滤后实现母液循环利用，并分析其中二氧化硅、氧化钠及氧化铝的含量；（5）利用母液进行二次合成，重复以上步骤，得到与步骤（3）晶相一致的分子筛原粉产物。进一步地，所述步骤（1）中，模板剂选用C1-C6有机胺类中的一种或多种。进一步地，所述步骤（1）中，模板剂选用甲胺、乙胺、正丙胺、正丁胺、1，6己二胺中的一种或多种。进一步地，所述步骤（1）中，模板剂选用正丁胺，且其与硅源中SiO2的摩尔比为1:0.05-0.5。进一步地，所述步骤（1）中，将所述硅源、铝源和碱源的用量分别以其氧化物计，则其中各组分与水的摩尔比SiO2:Al2O3：Na2O:H2O为1：0.001-0.03：0.03-0.35：5-30；进一步地，所述步骤（1）中，将所述硅源、铝源和碱源的用量分别以其氧化物计，则其中各组分与水的摩尔比SiO2:Al2O3：Na2O:H2O为1：0.002-0.02：0.05-0.20：7-20；进一步地，所述步骤（2）中，晶化温度为140-180℃，晶化时间为8-48h。进一步地，所述步骤（1）中硅源选用固体硅胶、硅溶胶、水玻璃、白炭黑、高岭土、硅酸盐、正硅酸乙酯中的一种或多种。进一步地，所述步骤（1）中铝源选用偏铝酸钠、氢氧化铝、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、异丙醇铝、铝箔、薄水铝石和拟薄水铝石中的一种或多种。进一步地，所述步骤（1）中碱源选用氢氧化钠、或氢氧化钾、或两者的混合。本专利技术具有的有益效果为：（1）本专利技术采用低沸点有机胺作为模板剂，该类模板剂经冷凝回收后可以重复利用，大大降低了母液中的有机物残留，减少了环境污染。（2）通过模板剂和母液的回收利用，大大提高了生产效率，降低了生产成本，同时替代了传统合成方法中的有毒有害、价格昂贵的有机模板剂。（3）通过超浓体系的引入，相对于常规水热反应体系，降低了反应耗水量，从而提高了单釜产率。附图说明图1为本专利技术对比例和实施例1-4中合成产品的XRD图；图2为实施例1中合成产品所对应的SEM图；图3为实施例2中合成产品所对应的SEM图；图4为实施例3中合成产品所对应的SEM图；图5为实施例4中合成产品所对应的SEM图；图6为对比例中合成产品所对应的SEM图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。（其中模板剂记为R）实施例1：低温合成ZSM5分子筛以固体胶为硅源，偏铝酸钠为铝源，氢氧化钠（NaOH）为碱源，模板剂为正丁胺，按照SiO2：Al2O3：R：Na2O：H2O=1：0.003：0.15：0.12：8的配比制备凝胶，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在140℃条件下晶化36h，晶化完成后经固液分离、洗涤、干燥，焙烧得到分子筛原粉。实施例2：高温合成ZSM5分子筛以固体胶为硅源，偏铝酸钠为铝源，氢氧化钠（NaOH）为碱源，模板剂为正丁胺，按照SiO2：Al2O3：R：Na2O：H2O=1：0.003：0.15：0.12：8的配比制备凝胶，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在180℃条件下晶化24h，晶化完成后经固液分离、洗涤、干燥，焙烧得到分子筛原粉。实施例3：母液重复利用低温二次合成ZSM5分子筛以固体胶为硅源，偏铝酸钠为铝源，氢氧化钠（NaOH）为碱源，模板剂为正丁胺，利用一次合成所回收母液，经过计算补加所需质量，按照SiO2：Al2O3：R：Na2O：H2O=1：0.003：0.15：0.12：8的配比制备凝胶，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在140℃条件下晶化36h，晶化完成后经固液分离、洗涤、干燥，焙烧得到分子筛原粉。实施例4：母液重复利用高温二次合成ZSM5分子筛以固体胶为硅源，偏铝酸钠为铝源，氢氧化钠（NaOH）为碱源，模板剂为正丁胺，利用一次合成所回收母液，经过计算补加所需质量,按照SiO2：Al2O3：R：Na2O：H2O=1：0.003：0.15：0.12：8的配比制备凝胶，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在180℃条件下晶化24h，晶化完成后经固液分离、洗涤、干燥，焙烧得到分子筛原粉。对比例：ZSM5分子筛合成以固体胶为硅源，硫酸铝为铝源，氢氧化钠（NaOH）为碱源，模板剂为正丁胺，按照SiO2：Al2O3：R：Na2O：H2O=1：0.003：0.15：0.12：30的配比制备凝胶，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在140℃条件下晶化36h，晶化完成后经固液分离、洗涤、干燥，焙烧得到分子筛原粉。经X射线衍射（xrd）分析结果与与标准谱图对比可知，实施例1-4和对比例中所合成产品的结构为ZSM-5沸石分子筛，其XRD结果见图1；通过扫描电镜（SEM）测试结果可以看出，实施例1-4和对比例中所合成的产品为典型的ZSM-5沸石分子筛形貌，图谱见图2至图6所示。从图1中可以看出，实施例1-4与对比例中所合成产品的结构均与ZSM-5标准谱图相一致。从图2中可以看出，本专利技术方法所合成的产品颗粒尺寸均为亚微米级（400-900nm），而对比例中产品颗粒尺寸在1-2微米左右。本领域技术人员知晓，颗粒尺寸对分子筛产品的催化性能有着直接的影响，颗粒尺寸越小，分子筛孔道尺寸越小，分子扩散路径变短，扩散性能增加，从而提高产品的催化性能。以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：/n（1）将硅源、铝源、碱源、模板剂、及水按照一定的配比搅拌溶解，形成均匀的液体凝胶；/n（2）将所述凝胶在反应釜中于140-200℃温度范围内进行晶化，晶化时间12-60h，得到晶化产物；/n（3）将步骤（2）得到的晶化产物经固液分离、洗涤、干燥、交换、焙烧步骤后得到分子筛原粉；/n（4）将步骤（2）所得冷凝液以及晶化浆液经板框压滤后实现母液循环利用，并分析其中二氧化硅、氧化钠及氧化铝的含量；/n（5）利用母液进行二次合成，重复以上步骤，得到与步骤（3）晶相一致的分子筛原粉产物。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
（1）将硅源、铝源、碱源、模板剂、及水按照一定的配比搅拌溶解，形成均匀的液体凝胶；
（2）将所述凝胶在反应釜中于140-200℃温度范围内进行晶化，晶化时间12-60h，得到晶化产物；
（3）将步骤（2）得到的晶化产物经固液分离、洗涤、干燥、交换、焙烧步骤后得到分子筛原粉；
（4）将步骤（2）所得冷凝液以及晶化浆液经板框压滤后实现母液循环利用，并分析其中二氧化硅、氧化钠及氧化铝的含量；
（5）利用母液进行二次合成，重复以上步骤，得到与步骤（3）晶相一致的分子筛原粉产物。


2.根据权利要求1所述的一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，模板剂选用C1-C6有机胺类中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，模板剂选用甲胺、乙胺、正丙胺、正丁胺、1，6己二胺中的一种或多种。


4.根据权利要求3所述的一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，模板剂选用正丁胺，且其与硅源中SiO2的摩尔比为1:0.05-0.5。


5.根据权利要求4所述的一种高效且环保的ZSM-5分子筛的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙先勇，柴志波，曹金鹏，张伟，
申请(专利权)人：江苏国瓷天诺新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32