硅灰石直接合成ZSM-5分子筛wollastonite

提要  不用有机胺、醇类模板剂，直接采用xx矿土硅灰石与硫酸铝、氢氧化钠合成ZSM-5

沸石分子筛，探讨了原料Si2/A1203及晶种的加入对结晶度的影响，考察了沸石产品的物性．

    在石油化学工业中，ZSM-5沸石是一种很重要的催化剂，美国Mobil公司首次利用有机胺(TPA+)合成了ZSM-5沸石．在很长一段时间里人们认为有机胺是合成ZSM-5沸石必不可少的原料．项寿鹤等人在大量实验中发现，不用有机胺、醇类等附加物，可直接由水玻璃、硫酸铝、硫酸合成ZSM-5沸石，从而使该沸石合成方法的研究进入了新阶段．为了开发利用xx矿产资源和降低产品的生产成本，我们以非金属矿硅灰石为原料，在没有有机胺、醇类等模板剂的条件下，与硫酸铝、氢氧化钠反应，直接合成了ZSM-5沸石分子筛．

    1  实验部分

    1．I膘料

    硫酸铝(A．R．)，氢氧化钠(C．P．)．浓盐酸(36%)．硅灰石（吉林省黎树县）．

    1.2合成方法

    按4 Na20．A1203．(35—70)Si02．1600H2O配料比将水、氢氧化钠、硅灰石及硫酸铝在搅拌下，依次加入反应釜内，搅拌均匀后，封釜．在293 K温度下陈化24 h，在453 K温度下晶化3 d．过滤，洗涤，干燥，得ZSM-5沸石晶体粉末．

    1.3鉴定方法

    用X射线衍射方法对产品进行物相分析；用扫描电镜观察沸石晶体外貌及晶粒大小；用BET重量法测定沸石产品对正己烷、环己烷及水的吸附量，并对产品进行红外分析、差热分析等性能测试．

    1.4产品组成分析

    产品的SiO2/AI203分析中．Sio2含量采用HF+HzSO4化学法分析，A1203含量用EDTA络合滴定法测定．原料硅灰石中Si02含量采用重量法测定．Ca0含量采用EDTA络合滴定法测定．其它金属含量用等离子光谱进行分析测定．

    2结果与讨论

    2.1  原料硅灰石的处理

    对白色粉末硅灰石进行化学分析，其组成列于表1．从表l看出硅灰石中主要成分为Sio2和Ca0．大约各占一半。

硅灰石原粉的XRD物相分析结果如图1所示．其主要衍射峰为11.5。，23.24．25.3。，26.9。为了合成ZSM-5沸石，我们将硅灰石原粉在1073 K温度下焙烧3h，目的是破坏它的晶体结构，使其变成无定形。

    2.2   ZSM-5沸石的合成

    根据合成ZSM-5沸石凝胶组成要求，我们对焙饶舌的硅灰石粉用稀盐酸处理，以除其中的Ca0．酸处理过的硅灰石粉经过化学分析得出SiO2含量为90%左右，Ca0含量近10%．    经过上述处理后的硅灰石粉末，按ZSM-5沸石原始组成投料，合成出了ZSM-5沸石，这说明硅灰石中含有近10%的Ca0对该合成没有多大影响．分析沸石产品中的Ca0含量为0.3%．说明少量Ca2+在沸石产品中，大量的Ca2+留在母液中，合成时采用硅灰石{zd0}颗粒度为200目，当粒度再增加时，产品为无定形．图3谱图与ZSM-5沸石谮图xx相同，说明本研究是在Ca0存在下成功地利用硅灰石合成出ZSM-5沸石。

2.3品种对合成产品的影响

在所研究体系中合成的ZSM-5沸石的结晶度只有40%（以采用硅灰石、TPAOH为原料合成 .

ZSM-5沸石的结晶度为{bfb}计），但若加入不同量晶种时，则会加快晶化速度，也会提高沸石产品的结晶度，没有加入晶种时，合成ZSM-5沸石产品结晶度低，品化时间也 长．加入4%品种（占Sio2质量），结晶度可达87%左右，再增加时，结晶度和晶化时间变化不大。