一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用，具体涉及沸石合成技术领域。本发明专利技术以高比表面积的固体粉末硅胶为硅源，氢氧化钠为碱，氟化钾为钾源，三氯化钛溶液为钛源，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为晶体生长抑制剂；在反应混合物凝胶中加入补充剂，可进一步加强多孔沸石吸附剂的吸附性能和光催化处理性能；混合后制备凝胶并通过水热晶化合成纳米的ETS

【技术实现步骤摘要】
一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及沸石合成
，更具体地说，本专利技术涉及一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]ETS
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10沸石是由Engelhard公司的Kuznicki等于1989年首次报道的新型微孔钛硅分子筛(US4853202)，晶体结构为由硅氧四面体和钛氧六面体通过氧原子连接形成的同时具有十二元环、七元环、五元环、三元环的三维孔道，其一般形貌为被截去顶端的正方双椎体。ETS
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10特殊的骨架结构和较大的微孔孔道，并且骨架中的Ti为六配位，所以其具有优良的离子交换、选择性吸附剂和碱催化性能，广泛应用于离子交换、吸附、有机碱催化等领域；专利技术专利CN101767798B中以液体硅溶胶为硅源、以钛酸四丁酯为钛源，通过使用硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾，分别获得酸性钛前躯体溶液和碱性的碱性硅前躯体溶液。再进一步混合两种前驱体溶液在180～200℃静态晶化3.5h～24h得到ETS
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10沸石(CN101767798B)；专利技术专利CN103159225B中以水玻璃为硅源，以无机钛(TiCl4、TiOSO4、Ti(SO4)2)制得氧化钛水溶胶为钛源，氟化钾或氟化钠为以及氢氧化钠调节体系的pH值，混合得到反应混合物凝胶，170
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250℃，水热晶化处理10
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100小时，得到所述ETS
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10钛硅分子筛。
[0003]以上两个专利报道的方法合成的是微孔ETS
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10沸石，孔道尺寸在0.8nm，晶体为微米级(2
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5μm)的大颗粒，暴露的外表面积极小，一般在15
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30m2/g，没有介孔孔容和介孔外表面积。对于分子尺度大于0.8nm的反应物或吸附物的分子只能发生在外表面，无法进入到沸石的微孔孔道内；也就是该种沸石只能用于分子尺寸小于0.8nm的反应物或吸附物分子的处理。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用。
[0005]一种多孔沸石吸附剂的制备方法，具体制备步骤如下：
[0006]步骤一：将钠源加入到去离子水中，充分溶解后加入硅源，搅拌25～30分钟，得到溶液A；
[0007]步骤二：将钾源加入到去离子水中，充分溶解后，得到溶液B；
[0008]步骤三：将步骤一中制得的溶液A和步骤二中制得的溶液B混合，混合均匀后缓慢加入钛源，继续搅拌1.5～2.5小时，得到溶液C；
[0009]步骤四：将模板剂加入到步骤三中制得的溶液C中，搅拌2.5～3.5小时，得到反应混合物凝胶；
[0010]步骤五：将步骤四中制得的反应混合物凝胶加入到反应釜中，水热晶化后，进行洗涤、抽滤、干燥处理，高温煅烧后，得到多孔沸石吸附剂。
[0011]进一步的，在步骤五中，水热晶化处理温度为180～240℃，水热晶化时间为40～
100小时，高温煅烧温度为400～450℃；所述钠源为氢氧化钠，所述硅源为固体硅胶，钛源为三氯化钛溶液，所述钾源为氟化钾，所述模板剂为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；反应混合物凝胶中原料的摩尔比以固体硅胶：二氧化钛：氧化钠：氟化钾：去离子水：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵计为(4～7)：1：(3～6)：(1.2～4)：(130～220)：(1～5)。
[0012]进一步的，在步骤五中，水热晶化处理温度为200～230℃，水热晶化时间为66～90小时，高温煅烧温度为450℃；反应混合物凝胶的摩尔比以固体硅胶：二氧化钛：氧化钠：氟化钾：去离子水：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵计为(5～6)：1：(4～5)：(1.5～3)：(160～210)：(1～2)。
[0013]进一步的，在步骤五中，水热晶化处理温度为220℃，水热晶化时间为78小时，高温煅烧温度为450℃。
[0014]进一步的，在步骤四中，加入模板剂的同时加入补充剂，所述补充剂为石墨烯、含氟含氢乙烯基聚硅氧烷、硝酸锌复配制成。
[0015]进一步的，反应混合物凝胶中原料的摩尔比以固体硅胶：二氧化钛：氧化钠：氟化钾：去离子水：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：补充剂计为(4～7)：1：(3～6)：(1.2～4)：(130～220)：(1～5)：(0.5～0.9)；所述补充剂中石墨烯、含氟含氢乙烯基聚硅氧烷、硝酸锌的摩尔比为1：(0.8～1.2)：(2.5～3.5)。
[0016]进一步的，反应混合物凝胶的摩尔比以固体硅胶：二氧化钛：氧化钠：氟化钾：去离子水：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵：补充剂计为(5～6)：1：(4～5)：(1.5～3)：(160～210)：(1～2)：(0.6～0.8)；所述补充剂中石墨烯、含氟含氢乙烯基聚硅氧烷、硝酸锌的摩尔比为1：(0.9～1.1)：(2.8～3.2)。
[0017]多孔沸石吸附剂的应用，对多孔沸石吸附剂进行表面疏水处理，然后将表面疏水处理后的多孔沸石吸附剂应用到VOCs处理中。
[0018]进一步的，所述疏水性处理方法为：将多孔沸石吸附剂分散于甲苯中，加入硅烷试剂，冷凝回流一段时间；冷却后经抽滤，洗涤，干燥处理，完成表面疏水处理，然后将疏水处理后的多孔沸石吸附剂在VOCs处理中应用。
[0019]进一步的，在疏水处理过程中，多孔沸石吸附剂、甲苯、硅烷试剂的用量比为(1～2g)∶20mL∶(20～40mL)；冷凝回流温度为30～100℃；所述硅烷试剂为三甲基氯硅烷或六甲基二硅氮烷。
[0020]本专利技术的技术效果和优点：
[0021]1、采用本专利技术的一种多孔沸石吸附剂的制备方法制备的多孔沸石吸附剂，以高比表面积的固体粉末硅胶为硅源，氢氧化钠为碱，氟化钾为钾源，TiCl3溶液为钛源，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为晶体生长抑制剂；在反应混合物凝胶中加入补充剂，补充剂与之前加入的原料进行复合反应，可有效加强多孔沸石吸附剂的吸附处理、光催化处理效果和表面疏水处理效果；混合后制备凝胶并通过水热晶化合成纳米的ETS
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10沸石晶粒并组装形成大的颗粒；这样大分子可以通过2
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10nm的介孔，扩散到纳米晶外表面的活性中心；合成方法简便，采用直接水热合成法获得由纳米粒子组装的多孔ETS
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10沸石(ETS
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10
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N)，ETS
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10
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N沸石的粒径为1
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2μm；产品为纳米粒子组装的、结晶度高、外表面积大(90～160m2/g)、介孔孔容高(0.17～0.25cm3/g)的ETS
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10
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N沸石；
[0022]2、本专利技术在VOCs处理中的应用，通过使用硅烷试剂(三甲基氯硅烷或六甲基二硅
氮烷)对纳米晶的表面进行疏水处理，得到疏水性的多孔沸石吸附剂，这种疏本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：步骤一：将钠源加入到去离子水中，充分溶解后加入硅源，搅拌25～30分钟，得到溶液A；步骤二：将钾源加入到去离子水中，充分溶解后，得到溶液B；步骤三：将步骤一中制得的溶液A和步骤二中制得的溶液B混合，混合均匀后缓慢加入钛源，继续搅拌1.5～2.5小时，得到溶液C；步骤四：将模板剂加入到步骤三中制得的溶液C中，搅拌2.5～3.5小时，得到反应混合物凝胶；步骤五：将步骤四中制得的反应混合物凝胶加入到反应釜中，水热晶化后，进行洗涤、抽滤、干燥处理，高温煅烧后，得到多孔沸石吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种多孔沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：在步骤五中，水热晶化处理温度为180～240℃，水热晶化时间为40～100小时，高温煅烧温度为400～450℃；所述钠源为氢氧化钠，所述硅源为固体硅胶，钛源为三氯化钛溶液，所述钾源为氟化钾，所述模板剂为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；反应混合物凝胶中原料的摩尔比以固体硅胶：二氧化钛：氧化钠：氟化钾：去离子水：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵计为(4～7)：1：(3～6)：(1.2～4)：(130～220)：(1～5)。3.根据权利要求2所述的一种多孔沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：在步骤五中，水热晶化处理温度为200～230℃，水热晶化时间为66～90小时，高温煅烧温度为450℃；反应混合物凝胶的摩尔比以固体硅胶：二氧化钛：氧化钠：氟化钾：去离子水：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵计为(5～6)：1：(4～5)：(1.5～3)：(160～210)：(1～2)。4.根据权利要求2所述的一种多孔沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：在步骤五中，水热晶化处理温度为220℃，水热晶化时间为78小时，高温煅烧温度为450℃。5.根据权利要求1所述的一种多孔沸石吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈慰盛，贺绍松，王海涛，钟小辉，周子研，范宏超，
申请(专利权)人：江苏埃夫信自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：