一种改善沸石分散性降低沸石平均粒径的方法技术

本发明专利技术提供一种改善沸石分散性降低沸石平均粒径的方法，将沸石加入到碱液中并且还要在超声波的条件下分散，将浆料抽滤后洗涤、干燥；碱液中分散条件为碱液的浓度为０．１～６摩尔／升，超声波的分散条件为功率范围在５０Ｗ～６００Ｗ，频率范围在２０～４０ｋＨｚ，总的分散时间为１０～２４０ｍｉｎ，分散温度为３０～８０℃。本方法在保持沸石结晶度的基础上，能够有效地使沸石团聚体聚合程度降低，从而降低沸石颗粒的粒径，而且所需设备简单，操作简便、高效，处理过程中不引入杂质，对环境污染小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在温和条件下，利用超声波空化作用将沸石团聚体解聚的方法， 同时用碱溶液溶解粘合在分子筛颗粒之间的无定形成分，并通过碱对沸石表面刻蚀作用， 在沸石颗粒之间形成空气膜，使大块沸石团聚体解开。该方法有效的阻止了沸石颗粒再团 聚，在保持沸石晶体结构的同时明显降低沸石颗粒度。
技术介绍
沸石因其具有特殊的孔道结构，已经作为催化剂和催化剂载体得到广泛应用。由 于小晶粒沸石具有更大的外表面积，孔道更为短小，在很多反应中作催化剂或者载体时无 论催化性能还是催化剂的寿命均有较大程度的提高(B. Vogel et al. Cata. Lett. 2002,79, 107-112)。因此，广大科研工作者在小晶粒沸石的合成方面投入了大量精力；然而由于静电 引力、毛细管作用以及无定形体的粘接，使本来粒径较小的沸石颗粒粘结团聚成粒径很大 的团聚体(W. Song et al.Langmuir，2004，20，8301-8306)。关于沸石分散性的研究大部分 是针对其在某一领域具体应用来进行(美国专利6533855和美国专利5800603)，因而具有 一定应用局限性和操作复杂性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备高分散小晶粒沸石的方法，特别是一种一种改善 沸石分散性降低沸石平均粒径的方法。本专利技术的目的是在保持沸石晶体的结构完整的前提下在，应用超声波的空化作用 将沸石团聚体解团聚体分散开，应用碱液将无定形体溶解并在沸石表面刻蚀微细凹槽，在 沸石颗粒之间形成空气膜，使沸石以更小颗粒状态存在，从而降低沸石的平均粒径。，其特征在于将沸石加入到碱液 中，并且还要在超声波的条件下分散，将浆料抽滤后洗涤、干燥；碱液中分散条件为碱液的 浓度为0. 1 6摩尔/升，超声波的分散条件为功率范围在50W 600W，频率范围在20 40kHz，总的分散时间为10 240min，分散温度为30 80°C。在本专利技术中可以将沸石直接加入碱液中，再经超声波分散，也可以将沸石加入到 去离子水中先进行超声波分散后再加入碱或碱溶液形成碱液后将沸石在碱液和超声波分 散条件下分散。本专利技术还提供一种优选的制备高分散小晶粒沸石的方法，其特征在于将沸石加入 到去离子水中，搅拌下用功率范围在50W 600W，频率范围在20 40kHz的超声波分散 10 60min，然后加入碱或碱溶液，形成碱液，使碱液的浓度为0. 1 6摩尔/升。将沸石 在碱液和超声波分散条件下升温至30 80°C，并保持10 240min，然后将浆料抽滤后洗4条、T 燥ο本专利技术中并不限定沸石的种类，如可以为ZSM-5型沸石也可以是Y型沸石等。如 为ZSM-5型沸石，沸石的硅铝比最好在25 1 1000 1。沸石所含的阳离子可以为Na+，K+，NH4+，Ca2+或H+，实验证明，不同的阳离子并不影响本专利技术的的效果，故不加限定。本专利技术中所使用碱可以是碱金属盐、氢氧化物，如可以是Na2C03、K2CO3> NaOH, KOH 等，优选为NaOH，碱溶液可以是它们的水溶液。超声波分散时的温度最好为30 80°C，优选 为30 70°C。因为在较高的温度下处理沸石，容易使碱液对沸石发生作用，可以有效解决 沸石的团聚问题。但是，温度过高，会使碱液破坏沸石的骨架结构，使沸石的结晶度有所降 低。而在较低的温度下处理沸石，沸石骨架结构可以比较完美地得以保留，但是温度过低， 使得碱液对沸石的作用大大减弱，不能很好地解决沸石的团聚问题。因此需要在适宜的温 度下进行处理。沸石的处理量最好为5 40g沸石/100毫升碱液。浆料抽滤、洗涤、干燥过程、条件采用本领域通用的方法，如可以用去离子水洗涤 至中性，将滤饼置于烘箱中，在120°c下干燥4h。本专利技术并不特别限定其条件，普通的洗涤、 干燥过程即可。在很多催化反应中，选用小晶粒沸石作为催化剂的活性组分具有明显优势，在很 多研究中报道由于小晶粒沸石具有很高的外表面积和抗积炭能力，从而明显降低了沸石催 化剂的失活速度，这就保证了催化剂具有良好的活性和选择性，并且可以提高催化剂的稳 定性和水热稳定性。因而对于小晶粒沸石的合成引起了广大科研工作者的关注。以ZSM-5型沸石为例，目前已报道合成小晶粒ZSM-5沸石的方法主要有低温合成 法、两步合成法、模板剂法、空间限制法；然而很多已报道方法合成的所制备的沸石很容易 发生自聚现象，造成样品所表现出来的宏观粒径要远远大于其真实粒径，不利于其在催化 剂或反应介质中的分散，从而影响其应用效果。另外，从实际应用考虑，使用价格昂贵的有 机胺模板剂难以大规模生产。为了克服上述方法的缺陷，提出了本专利技术方法。本专利技术的原理为沸石团聚体在超声波的空化作用下解团聚，解团聚后的沸石分 散在碱溶液中，粘结沸石颗粒的无定形成分被碱溶液溶解，在超声波和碱的共同作用下由 无定形成分粘结的沸石颗粒被分开，并且碱液进一步溶解沸石表面的部分硅，在沸石表面 形成微细凹槽。虽然部分骨架上的硅被移除，但是并没有破坏其骨架结构，故此经过该方法 处理后并不影响沸石的结晶度。用水将被溶解的硅清洗干净，使沸石表面清洁，这样当沸石 颗粒相互接触时，沸石颗粒间存在一层空气膜，有效地防止了静电力和毛细管作用，阻止了 分散颗粒的再团聚。本方法在保持沸石结晶度的基础上，能够有效的解开沸石团聚体降低沸石颗粒的 粒径，而且所需设备简单，操作简便、高效，处理过程中不引入杂质，对环境污染小。附图说明附图1为未经改性的ZSM-5型沸石2和采用实施例3所述方法改性的ZSM-5型沸 石B-I的X射线粉末衍射对比图。其中，标明“处理后”的曲线为采用实施例1所述方法改 性的ZSM-5型沸石B-1，而标明“处理前”的曲线为未经改性处理的ZSM-5型沸石2。附图2为未经处理的ZSM-5型沸石2的粒径分布图。附图3为采用实施例3所述方法改性的ZSM-5型沸石B_1的粒径分布图。从附图1的对比可以看出，采用该方法改性的沸石，其晶体结构未发生明显变化， 结晶度损失很小。从附图2和附图3可以看出，采用该方法改性后的沸石，其平均粒径显著 降低。具体实施例方式下面将通过具体实例详细说明本专利技术的特征，但本专利技术并不局限于下述实例。原料来源及分析方法沸石1 :Y型沸石，原料来源及相关理化性能指标及分析方法标准见表1。沸石2 :ZSM-5型沸石，原料来源及相关理化性能指标及分析方法标准见表1。沸石3 :ZSM-5型沸石，原料来源及相关理化性能指标及分析方法标准见表1。表1原料来源及其结构性质名称分析项目分析方法标准号分析结果原料来源Y型沸石1结晶度，m%Q/SYLS0605-200290采自兰州石化 催化剂厂Si02/Al203, mol/molQ/SYLS0573-20025.0D (μ, 0.5), μπιQ/SH01808364.30ZSM-5型沸石2结晶度，m%Q/SYLS0605-200291南开大学 催化剂厂生产S1O2/AI2O3, mol/molQ/SYLS0573-200238D (μ, 0.5)，μπιQ/SH018.08365.48ZSM-5型沸石3结晶度，m%Q/SYLS0605-200283复旦大学 催化剂厂生产Si02/Al203, mol/molQ/SYLS0573-2002大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善沸石分散性降低沸石平均粒径的方法，其特征在于将沸石加入到碱液中并且还要在超声波的条件下分散，将浆料抽滤后洗涤、干燥；碱液中分散条件为碱液的浓度为０．１～６摩尔／升，超声波的分散条件为功率范围在５０Ｗ～６００Ｗ，频率范围在２０～４０ｋＨｚ，总的分散时间为１０～２４０ｍｉｎ，分散温度为３０～８０℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠东，刘双喜，高雄厚，汪毅，王振宇，刘涛，刘超伟，田爱珍，陆通，马建刚，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]