提要  不用有機(jī)胺、醇類模板劑，直接采用天然礦土硅灰石與硫酸鋁、氫氧化鈉合成ZSM-5

沸石分子篩，探討了原料Si2/A1203及晶種的加入對結(jié)晶度的影響，考察了沸石產(chǎn)品的物性．

    在石油化學(xué)工業(yè)中，ZSM-5沸石是一種很重要的催化劑，美國Mobil公司首次利用有機(jī)胺(TPA+)合成了ZSM-5沸石．在很長一段時間里人們認(rèn)為有機(jī)胺是合成ZSM-5沸石必不可少的原料．項壽鶴等人在大量實驗中發(fā)現(xiàn)，不用有機(jī)胺、醇類等附加物，可直接由水玻璃、硫酸鋁、硫酸合成ZSM-5沸石，從而使該沸石合成方法的研究進(jìn)入了新階段．為了開發(fā)利用天然礦產(chǎn)資源和降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，我們以非金屬礦硅灰石為原料，在沒有有機(jī)胺、醇類等模板劑的條件下，與硫酸鋁、氫氧化鈉反應(yīng)，直接合成了ZSM-5沸石分子篩．

    1  實驗部分

    1．I膘料

    硫酸鋁(A．R．)，氫氧化鈉(C．P．)．濃鹽酸(36%)．硅灰石（吉林省黎樹縣）．

    1.2合成方法

    按4 Na20．A1203．(35—70)Si02．1600H2O配料比將水、氫氧化鈉、硅灰石及硫酸鋁在攪拌下，依次加入反應(yīng)釜內(nèi)，攪拌均勻后，封釜．在293 K溫度下陳化24 h，在453 K溫度下晶化3 d．過濾，洗滌，干燥，得ZSM-5沸石晶體粉末．

    1.3鑒定方法

    用X射線衍射方法對產(chǎn)品進(jìn)行物相分析；用掃描電鏡觀察沸石晶體外貌及晶粒大?。挥肂ET重量法測定沸石產(chǎn)品對正己烷、環(huán)己烷及水的吸附量，并對產(chǎn)品進(jìn)行紅外分析、差熱分析等性能測試．

    1.4產(chǎn)品組成分析

    產(chǎn)品的SiO2/AI203分析中．Sio2含量采用HF+HzSO4化學(xué)法分析，A1203含量用EDTA絡(luò)合滴定法測定．原料硅灰石中Si02含量采用重量法測定．Ca0含量采用EDTA絡(luò)合滴定法測定．其它金屬含量用等離子光譜進(jìn)行分析測定．

    2結(jié)果與討論

    2.1  原料硅灰石的處理

    對白色粉末硅灰石進(jìn)行化學(xué)分析，其組成列于表1．從表l看出硅灰石中主要成分為Sio2和Ca0．大約各占一半。

硅灰石原粉的XRD物相分析結(jié)果如圖1所示．其主要衍射峰為11.5。，23.24．25.3。，26.9。為了合成ZSM-5沸石，我們將硅灰石原粉在1073 K溫度下焙燒3h，目的是破壞它的晶體結(jié)構(gòu)，使其變成無定形。

    2.2   ZSM-5沸石的合成

    根據(jù)合成ZSM-5沸石凝膠組成要求，我們對焙饒舌的硅灰石粉用稀鹽酸處理，以除其中的Ca0．酸處理過的硅灰石粉經(jīng)過化學(xué)分析得出SiO2含量為90%左右，Ca0含量近10%．    經(jīng)過上述處理后的硅灰石粉末，按ZSM-5沸石原始組成投料，合成出了ZSM-5沸石，這說明硅灰石中含有近10%的Ca0對該合成沒有多大影響．分析沸石產(chǎn)品中的Ca0含量為0.3%．說明少量Ca2+在沸石產(chǎn)品中，大量的Ca2+留在母液中，合成時采用硅灰石{zd0}顆粒度為200目，當(dāng)粒度再增加時，產(chǎn)品為無定形．圖3譜圖與ZSM-5沸石譖圖完全相同，說明本研究是在Ca0存在下成功地利用硅灰石合成出ZSM-5沸石。

2.3品種對合成產(chǎn)品的影響

在所研究體系中合成的ZSM-5沸石的結(jié)晶度只有40%（以采用硅灰石、TPAOH為原料合成 .

ZSM-5沸石的結(jié)晶度為{bfb}計），但若加入不同量晶種時，則會加快晶化速度，也會提高沸石產(chǎn)品的結(jié)晶度，沒有加入晶種時，合成ZSM-5沸石產(chǎn)品結(jié)晶度低，品化時間也 長．加入4%品種（占Sio2質(zhì)量），結(jié)晶度可達(dá)87%左右，再增加時，結(jié)晶度和晶化時間變化不大。