一种ZK-5分子筛及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及分子筛技术领域，尤其涉及一种ZK

【技术实现步骤摘要】
一种ZK
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5分子筛及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于分子筛
，尤其涉及一种ZK
‑
5分子筛及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氮氧化物(NOx)的大量排放会导致温室效应、酸雨和臭氧层破坏等环境污染问题，严重危害人体健康，世界各国对NOx的排放控制标准都日趋严格。氨选择性催化还原法(NH3‑
SCR)被公认为是去除氮氧化物最有效、成熟的工艺，该方法利用氨、尿素等作为还原剂，在催化剂的作用下，将烟气中NO有选择性地还原为N2和H2O。过渡金属(Cu、Co等)交换的ZSM
‑
5分子筛催化剂被报道具有较高的NH3‑
SCR性能后，铜基的FAU、MOR和BETA等相继被研究用于SCR技术脱除NOx，并且均有不错的脱硝性能。
[0003]KFI拓扑结构分子筛由Pau笼、Ita笼和D6Rs构成，其八元环孔口直径为据研究，其优异的拓扑结构也能使分子筛展现出优异的NH3‑
SCR催化性能。但是现有技术中，该类分子筛需要使用有机模板剂才能制备，大量有机模板剂的使用会导致催化剂在煅烧过程中产生大量的工业有毒废气，不利于环境治理，此外较长的合成时间也导致能耗较高，合成成本较高的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中ZK
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5分子筛制备过程中存在污染，并且合成时间长导致能耗高，合成成本高的技术问题，本专利技术提供一种ZK
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5分子筛的制备方法，该制备方法在制备过程中避免了有机模板剂的使用，合成时间短，具有绿色无污染，能耗低的特点。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种ZK
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5分子筛的制备方法：该方法具体包括以下步骤：
[0007]S1：将可溶性铝源、碱金属化合物在水中溶解，得到澄清溶液；
[0008]S2：将硅源、硝酸锶、ZK
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5晶种、水和过氧化氢混合后搅拌制成凝胶；
[0009]S3：将S1所得澄清溶液滴加到S2所得凝胶中，混合均匀后静置晶化，所得产物经洗涤、干燥、煅烧后即得ZK
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5分子筛。
[0010]相对于现有技术，本专利技术采用无有机模板剂的方法制备得到了ZK
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5分子筛，采用ZK
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5晶种代替了有机模板剂，避免有机模板剂在合成过程中带来的高污染，降低对环境的影响的同时也降低了催化剂的合成成本；在合成原料中还加入了H2O2，有效缩短了分子筛的合成时间，极大地降低了分子筛制备过程中的能耗，降低了分子筛的合成成本，同时制备得到的ZK
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5分子筛结晶度高，含有大量的活性位点，采用该分子筛制备得到的分子筛催化剂也具有很高的催化活性。
[0011]优选地，S1中铝源为含铝元素的可溶性盐或碱，具体可选用氢氧化铝、异丙醇铝，硝酸铝或偏铝酸钠中的至少一种；碱金属化合物为含钾元素的可溶性盐或碱，具体可选用氢氧化钾或氯化钾。
[0012]优选地，S1中铝源中的铝元素以Al2O3计，固体碱金属化合物中的钾元素以K2O计，Al2O3与K2O的物质的量之比为1：2～2.5。
[0013]优选地，S2中硅源为水玻璃，硅溶胶，硅酸钠、气相二氧化硅和白炭黑中的至少一种。
[0014]优选地，S2中硅源中的硅元素以SiO2计，硝酸锶以SrO计，S1中铝源中的铝元素以Al2O3计，S1中铝源与S2中硅源、硝酸锶和过氧化氢的物质的量之比为Al2O3：SiO2：SrO：H2O2＝1：9～11：0.08～0.12：0.2～0.6；S1中铝源与S2中ZK
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5晶种的质量之比为100：5～30，S1和S2中用水总量与S1中铝源的物质的量之比为150～170：1。
[0015]优选的原料用量可以提高原料的利用率和ZK
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5分子筛产品的结晶度，提高ZK
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5分子筛产品质量，保证其应用性能。优选的晶种用量，能保证ZK
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5分子筛的结晶度和成品质量，提高其使用性能，避免在制备过程中纳米粒子相互吸引，造成团聚体粒子部分生长到一起，降低晶粒的比表面积，影响分子筛中活性位点数量，降低催化剂的活性。
[0016]优选地，S3中晶化过程中晶化温度为130～180℃，晶化时间为2.5～3.5d，更优选的晶化温度为130～160℃，晶化时间为3～3.5d。
[0017]第二方面，本专利技术实施例还提供采用上述制备方法制备得到的ZK
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5分子筛。
[0018]第三方面，本专利技术实施例还提供上述ZK
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5分子筛在制备Cu
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ZK
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5分子筛催化剂中的应用。
[0019]第四方面，本专利技术实施例还提供一种采用该ZK
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5分子筛制备Cu
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ZK
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5分子筛催化剂的方法，该方法具体包括以下步骤：
[0020]步骤1：将ZK
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5分子筛与铵盐溶液混合后，进行离子交换、洗涤、干燥，重复2～3次后，得到H
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ZK
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5分子筛；
[0021]步骤2：将步骤1得到的H
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ZK
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5分子筛与铜盐溶液混合后，进行离子交换、洗涤、干燥，焙烧后得到Cu
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ZK
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5分子筛催化剂。
[0022]优选地，步骤1中铵盐溶液为氯化铵、醋酸铵、硫酸铵或硝酸铵水溶液中的至少一种，其中铵根离子浓度为0.1～2mol/L；离子交换过程中控制ZK
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5分子筛的质量浓度为5g/L～15g/L；更优选的铵根离子浓度为0.5～1.2mol/L；离子交换过程中控制ZK
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5分子筛的质量浓度为8g/L～12g/L。
[0023]优选的铵根离子浓度和分子筛质量浓度，可以在节约成本的同时保证铵根离子与ZK
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5分子筛内部的活性位点的交换效率和取代程度，为步骤2中的铜离子交换奠定基础，提高催化剂产品的催化活性。
[0024]优选地，步骤2中铜盐溶液为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜或醋酸铜中的至少一种，其中铜离子浓度为0.001～0.5mol/L；离子交换过程中控制H
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ZK
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5分子筛的质量浓度为5～15g/L，更优选的铜离子浓度为0.001～0.1mol/L，离子交换过程中控制H
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ZK
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5分子筛的质量浓度为8～12g/L。
[0025]优选的铜离子浓度和H
‑
ZK
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5分子筛浓度，可以在节约成本的同时保证铵根离子与ZK
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5分子筛内部的活性位点的交换效率和取代程度，提高催化剂产品的催化活性，避免催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZK
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5分子筛的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：将可溶性铝源、碱金属化合物在水中溶解，得到澄清溶液；S2：将硅源、硝酸锶、ZK
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5晶种、水和过氧化氢混合均匀制成凝胶；S3：将所述澄清溶液滴加到所述凝胶中，混合均匀后静置晶化，所得产物经洗涤、干燥、煅烧后即得所述ZK
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5分子筛。2.如权利要求1所述的ZK
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5分子筛的制备方法，其特征在于，S1中所述铝源为含铝元素的可溶性盐或碱；和/或所述碱金属化合物为含钾元素的可溶性盐或碱。3.如权利要求2所述的ZK
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5分子筛的制备方法，其特征在于，S1所述铝源中的铝元素以Al2O3计，所述固体碱金属化合物中的钾元素以K2O计，Al2O3与K2O的物质的量之比为1：2～2.5。4.如权利要求1所述的ZK
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5分子筛的制备方法，其特征在于，S2中所述硅源为水玻璃、硅溶胶、硅酸钠、气相二氧化硅和白炭黑中的至少一种。5.如权利要求1所述的ZK
‑
5分子筛的制备方法，其特征在于，S2中所述硅源中的硅元素以SiO2计，硝酸锶以SrO计，S1所述铝源中的铝元素以Al2O3计：S1中铝源与S2中硅源、硝酸锶和过氧化氢的物质的量之比为Al2O3：SiO2：SrO：H2O2＝1：9～11：0.08～0.12：0.2～0.6；和/或S1中铝源与S2中所述ZK
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5晶种的质量之比为100：5～30；和/或S1和S2中用水总量与S1中铝源的物质的量之比为150～170：1。6.如权利要求1所述的ZK
‑
5分子筛的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘彩霞，张子印，臧玉超，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：