ZSM-5分子筛及其合成方法技术

本发明专利技术涉及分子筛制备领域领域，公开了一种ZSM

【技术实现步骤摘要】
ZSM-5分子筛及其合成方法


[0001]本专利技术涉及分子筛制备领域，具体涉及一种ZSM-5分子筛及其合成方法。

技术介绍

[0002]分子筛制备过程中会产生大量含硅废水。该废水含有大量硅悬浮物与有机模板剂，无法达到国家环保的排放标准。这不仅造成了大量的资源浪费，而且还给环保带来了巨大压力。
[0003]ZSM-5分子筛是由美国Mobile Oil公司于20世纪70年代初以有机胺为模板剂成功合成出来的一种新型分子筛，属于多孔性硅铝酸盐无机材料，是沸石家族中最具有代表性的物质。合成方法可以分为有胺法和无胺法两大类。合成ZSM-5分子筛的硅源一般是水玻璃或硅溶胶，如CN1072654A、CN1082510A、USP5240892、USP4061724采用硅源为水玻璃或硅溶胶，但以水玻璃或硅溶胶为硅源的常规水热合成法中原始投料的水硅比较大，生产时单釜产率低。后来出现了以固体硅胶或硅铝胶为原料，如CN1194942A、CN1235875A采用硅源为固体硅胶，但其价格较为昂贵。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种新的ZSM-5分子筛的合成方法以及由该合成方法制备得到的ZSM-5分子筛，该方法能够充分利用含硅废水，解决了分子筛合成中所产生的污水难题，且具有成本低、效率高、原材料利用率高等特点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种ZSM-5分子筛的合成方法，该方法包括：将硅铝源、根据需要使用的补充硅源、根据需要使用的有机模板剂以及碱混合；将得到的混合物进行晶化，从晶化后的物料中分离出ZSM-5分子筛；其中，所述硅铝源是在含硅废水中加入硫酸铝后通过电絮凝而得到的硅铝胶。
[0006]优选地，相对于所述含硅废水中含有的1摩尔的SiO2，所述硫酸铝的用量为0.005-0.5摩尔。
[0007]优选地，所述电絮凝的条件包括：电压1-15V，电流5-100A，处理时间5-60min。
[0008]优选地，所述硅铝胶的硅铝比为20-70。
[0009]优选地，所述硅铝胶含有60-80重量％SiO2、3-5重量％的Na2O和1-8重量％的Al2O3。
[0010]优选地，硅源以SiO2计，铝源以Al2O3计，所述混合物中的硅源的摩尔量/铝源的摩尔量＝50-1000:1，有机模板剂的摩尔量/硅源的摩尔量＝0-0.12:1，更优选为0.08-0.12:1。
[0011]优选地，所述补充硅源为硅胶，所述有机模板剂为四丙基氢氧化铵和/或正丁胺。
[0012]优选地，该方法还包括：在混合的步骤中加入晶种，或者在晶化前向所述混合物中加入晶种；其中，硅源以SiO2计，晶种与硅源的重量比为0.03-0.05:1。
[0013]优选地，所述晶化的条件包括：温度为100-200℃，时间为5-100h。
[0014]优选地，所述碱为氢氧化钠。
[0015]优选地，所述碱的用量使得混合物的pH值为11-14。
[0016]优选地，所述含硅废水为分子筛制备过程中产生的含硅废水。
[0017]根据本专利技术第二方面，提过本专利技术的合成方法合成得到的ZSM-5分子筛。
[0018]根据本专利技术，利用电絮凝组合除硅工艺，将含硅废水中的硅回收利用，并在自身生产中得以再次利用。该硅铝胶作为合成原料不需要特别处理。外加原料从以往的硅源、铝源、复合碱源、模板剂、母液等等减少至硅胶粉和单一碱源或模板剂，大大减少了工业生产中的操作风险。并且，本专利技术从根本上解决了分子筛合成中所产生的污水难题，且具有成本低、效率高、原材料利用率高等特点。
具体实施方式
[0019]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0020]本专利技术一方面提供一种ZSM-5分子筛的合成方法，该方法包括：将硅铝源、根据需要使用的补充硅源、根据需要使用的有机模板剂以及碱混合；将得到的混合物进行晶化，从晶化后的物料中分离出ZSM-5分子筛；其中，所述硅铝源是在含硅废水中加入硫酸铝后通过电絮凝而得到的硅铝胶。
[0021]根据本专利技术，利用电絮凝组合除硅工艺，将含硅废水中的硅回收利用，并在自身生产中得以再次利用。该硅铝胶作为合成原料不需要特别处理。外加原料从以往的硅源、铝源、复合碱源、模板剂、母液等等减少至硅胶粉和单一碱源或模板剂，大大减少了工业生产中的操作风险。
[0022]具体地，在本专利技术中，所述硅铝源使用在含硅废水中加入硫酸铝后通过电絮凝而得到的硅铝胶。
[0023]优选地，相对于所述含硅废水中含有的1摩尔的SiO2，所述硫酸铝的用量为0.005-0.5摩尔，更优选为0.006-0.05摩尔，更进一步优选为0.006-0.02摩尔。
[0024]所述电絮凝的条件没有特别的限定，可以为本领域通常使用的用于电絮凝的条件，例如，所述电絮凝的条件包括：电压1-15V，电流5-100A，处理时间5-30min；优选地，所述电絮凝的条件包括：电压8-13V，电流8-20A，处理时间10-30min。
[0025]根据本专利技术，优选地，所述硅铝胶的硅铝比(SiO2与Al2O3的摩尔比)为20-70，更优选地，所述硅铝胶的硅铝比为20-60。
[0026]优选地，所述硅铝胶含有60-80重量％SiO2、3-5重量％的Na2O和1-8重量％的Al2O3；更优选地，所述硅铝胶含有65-78重量％SiO2、3-4重量％的Na2O和2-5重量％的Al2O3。
[0027]根据本专利技术，所述混合物中含有的硅源来自于所述硅铝胶和所述补充硅源，所述混合物中的铝源来自于所述硅铝胶。所述混合物中的硅源的摩尔量和铝源的摩尔量只要满足本领域制备ZSM-5分子筛时的使用量即可。例如，硅源以SiO2计，铝源以Al2O3计，所述混合物中的硅源的摩尔量/铝源的摩尔量＝50-1000:1，优选为60-500:1。此外，有机模板剂的摩尔量/硅源的摩尔量＝0-0.12:1，更优选为0.08-0.12:1。
[0028]根据本专利技术，本专利技术对所述补充硅源的种类无特殊要求，可以为无机硅源也可以为有机硅源，其中，有机硅源可以为一种或多种可水解的有机硅化合物，更优选为硅酸四甲酯、硅酸四乙酯和硅酸四丁酯中的一种或多种。本专利技术中，所述可水解指的是有机硅化合物在水分子作用下，水分子羟基可与有机硅化合物中的烷氧基发生取代反应，有机硅化合物Si-O-C键水解生成Si-O-H键的过程。所述无机硅源可以为常用的无机硅源，例如可以为硅凝胶、硅溶胶，硅胶等。针对本专利技术，优选所述硅源为硅胶。
[0029]根据本专利技术，本专利技术对所述有机模板剂的种类无特殊要求，可以为常规合成ZSM-5分子筛使用的有机模板剂，例如可以为有机胺模板剂，其中，优选为四丙基氢氧化铵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZSM-5分子筛的合成方法，其特征在于，该方法包括：将硅铝源、根据需要使用的补充硅源、根据需要使用的有机模板剂以及碱混合；将得到的混合物进行晶化，从晶化后的物料中分离出ZSM-5分子筛；其中，所述硅铝源是在含硅废水中加入硫酸铝后通过电絮凝而得到的硅铝胶。2.根据权利要求1所述的合成方法，其中，相对于所述含硅废水中含有的1摩尔的SiO2，所述硫酸铝的用量为0.005-0.5摩尔。3.根据权利要求2所述的合成方法，其中，所述电絮凝的条件包括：电压1-15V，电流5-100A，处理时间5-60min。4.根据权利要求1所述的合成方法，其中，所述硅铝胶的硅铝比为20-70。5.根据权利要求1所述的合成方法，其中，所述硅铝胶含有60-80重量％SiO2、3-5重量％的Na2O和1-8重量％的Al2O3。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的合成方法，其中，硅源以SiO2计，铝源以Al2O3计，所述混合物中的硅源的摩尔量/铝源的摩尔量＝5...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪朝阳，戴泳，蔡俊华，廖凯波，汪莹，李斌，杨纲，
申请(专利权)人：中国石化催化剂有限公司湖南建长石化有限公司，
类型：发明
国别省市：