用工业原料合成中孔分子筛

ZSM-5分子筛合成和改性的研究进展摘要：ZSM-5分子筛在工业中应用广泛。

本文详细阐述了ZSM-5沸石分子筛的各种合成方法，并介绍了常用的高温水热处理、金属改性和磷改性等改性技术现状及其应用。

关键词：ZSM-5，分子筛，合成，改性ZSM-5沸石分子筛是Mobil公司于20世纪70年代开发的一种高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛。

ZSM-5分子筛属高硅五元环型沸石，其基本结构单元由8个五元环组成，这种基本结构单元通过共边联结成链状结构，然后再围成沸石骨架，其理想晶胞组成为：N&（Al n Si96-n O l92）• 16H20。

该沸石分子筛亲油疏水，热和水热稳定性高，大多数的孔径为0.55nm左右，属于中孔沸石。

由于其独特的孔结构不仅为择形催化提供了空间限制作用，而且为反应物和产物提供了丰富的进出通道，也为制备高选择性、高活性、抗积炭失活性能强的工业催化剂提供了晶体结构基础。

由此，其成为了石油工业中择形反应中最重要的催化材料之一。

不仅如此，ZSM-5分子筛在精细化工和环境保护等领域中也得到了广泛的应用。

因此，对ZSM-5分子筛的研究具有重要的理论意义和实践价值。

本文在介绍ZSM-5分子筛结构的基础上，分析总结了ZSM-5分子筛的各种合成方法，如有机胺合成，无机胺合成等方法。

此外，浅述了ZSM-5分子筛在改性方面的研究，以及未来ZSM-5分子筛的重点研究方向。

1 ZSM-5分子筛的结构ZSM-5分子筛属于正交晶系，晶胞参数⑴为a=2.017nm, b=1.996nm,c=1.343nm。

ZSM-5 的晶胞组成可表示为Na n（Al n Si96-n O192）• 16H2O。

式中n 是晶胞中Al原子个数，可以由0~27变化，即硅铝物质的量比可以在较大范围内改变，但硅铝原子总数为96个。

ZSM-5分子筛的晶体结构由硅（铝）氧四面体所构成。

硅（铝）氧四面体通过公用顶点氧桥形成五元硅（铝）环，8个这样的五元环组成ZSM-5分子筛的基本结构单元。

第42卷第6期2023年6月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.42㊀No.6June,2023煤气化渣合成4A分子筛及其吸附性能研究徐啟斌1,2,牛香力1,2,陈婷婷1,2,陈雨欣1,2,李㊀杨1,2,张㊀华1,2,倪红卫1,2(1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,武汉㊀430081;2.湖北省冶金二次资源工程技术研究中心,武汉㊀430081)摘要:本文针对煤气化渣(CGFS)资源化利用困难的问题,以CGFS为原料,采用碱熔活化-水浸-水热法合成4A分子筛㊂在水钠比(n(H2O)/n(Na2O),摩尔比)为80㊁硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3),摩尔比)为2的条件下,探讨了反应时间㊁水热温度和前驱液老化对合成的4A分子筛物相结构和微观形貌的影响,提出了活化CGFS-P1分子筛-4A 分子筛快速高效的转晶合成机理,并利用硫酸铜溶液模拟含重金属离子工业废水,测试了制备的4A分子筛对Cu2+的吸附性㊂结果表明,在100ħ反应12h条件下能够制备出尺寸均一且结晶良好的4A分子筛,其对Cu2+的吸附主要发生在前10min,吸附率达69.7%,90min时的最大吸附率高达97.3%,饱和吸附容量为196.4mg/g,制备的4A分子筛表现出良好的吸附性能,为CGFS高值化利用提供了理论依据和试验基础㊂关键词:煤气化渣;碱熔活化;水热反应;4A分子筛;Cu2+吸附;结晶机理;吸附性能中图分类号:TQ536.4;TQ424.25㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)06-2251-11 Preparation of4A Molecular Sieve from Coal GasificationSlag and Its Adsorption PerformanceXU Qibin1,2,NIU Xiangli1,2,CHEN Tingting1,2,CHEN Yuxin1,2,LI Yang1,2,ZHANG Hua1,2,NI Hongwei1,2(1.Key Laboratory for Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of Education,Wuhan University of Science andTechnology,Wuhan430081,China;2.Hubei Provincial Engineering Technology Research Center of Metallurgical Secondary Resources,Wuhan430081,China) Abstract:In order to solve the difficult problem of comprehensive utilization of coal gasification slag(CGFS),4A molecular sieve was synthesized with CGFS as raw material by an alkali fusion-water leaching-hydrothermal method.Under the conditions that the molar ratio of water to sodium(n(H2O)/n(Na2O))is80and the molar ratio of silicon to aluminum (n(SiO2)/n(Al2O3))is2,the effects of reaction time,hydrothermal temperature and precursor aging time on the phase structure and microstructure of prepared4A molecular sieve were investigated.The phase transformation and synthesis mechanism for activated CGFS-P1molecular sieve-4A molecular sieve were proposed.Meanwhile,the adsorption performance of the prepared4A molecular sieve for Cu2+in the solution was tested by using copper sulfate solution to simulate industrial wastewater containing heavy metal ions.The results show that4A molecular sieve with uniform size and well crystallization could be prepared at100ħfor12h.The adsorption of Cu2+by4A molecular sieve mainly occurrs in the initial10min and the adsorption rate reaches69.7%.The saturated adsorption rate reaches97.3%in90min and the saturated adsorption capacity is196.4mg/g.It is indicated that the prepared4A molecular sieve exhibits good adsorption performance,which provides the theoretical and experimental foundation for the high value-added utilization of CGFS. Key words:coal gasification slag;alkali fusion;hydrothermal reaction;4A molecular sieve;Cu2+adsorption;crystallization mechanism;adsorption performance收稿日期:2022-12-29;修订日期:2023-03-24基金项目:国家重点研发计划(2018YFC1900602-1);省级大学生创新创业训练计划(S202210488086)作者简介:徐啟斌(2000 ),男㊂主要从事冶金固废增值利用和纳米材料可控制备方面的研究㊂E-mail:keibun.xu@通信作者:李㊀杨,博士,副教授㊂E-mail:liyang2468@2252㊀新型功能材料硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷0㊀引㊀言4A 分子筛是一种具有特殊隧道网络结构的介孔硅铝酸盐晶体,其理想晶胞组成为Na 96Al 96Si 96O 384㊃216H 2O [1],结构基元(α笼)为Na 12[Al 12Si 12O 48]㊃27H 2O,有8个Na +分布在8个六元环上,4个Na +分布在3个八元环上,Na +遮住了八元环的一部分,使其有效孔径为0.4nm [2]㊂4A 分子筛具有无毒㊁热稳定性良好㊁离子交换能力高和对环境友好等优良性能,被广泛应用于污水处理㊁吸附等领域[3]㊂A 型分子筛通常由硅酸钠㊁硅胶和铝酸盐[4]等纯化学级试剂合成,但因原料成本高等原因促使人们开始寻找便宜的原材料来合成A 型分子筛[5]㊂目前,关于用高岭土[6-7]㊁硅藻土[8]㊁盐藻石[9]等天然矿物合成沸石的相关研究较为成熟,也有部分研究以工农业废弃物,如飞灰[10]㊁煤矸石[11]和稻壳[12]等作为合成A 型沸石的原料,可以显著降低分子筛的制备成本㊂煤气化渣(coal gasification slag,CGFS)是一种以煤为原料进行气化的固体废弃物,是煤发生不完全燃烧生成CO 与H 2时残留的灰分与碳颗粒发生不同物理化学转变后形成的无机矿物质,主要矿相为非晶态铝硅酸盐,夹杂石英㊁方解石等晶相㊂CGFS 具有火山灰活性,并含有大量的SiO 2㊁Al 2O 3和Fe 2O 3等成分,这些特征为以CGFS 为原料制备分子筛提供了基础㊂Liu 等[13]以CGFS 为原料,采用碳纳米纤维为模板,原位固相合成单一相介孔ZSM-5分子筛(高硅铝比分子筛的一种),但为了获得多级孔道,后期去除模板时容易破坏分子筛结构㊂王正[14]将CGFS 经过一系列预处理脱除金属杂质之后,采用高温碱熔-水热法制备Y 型分子筛,探究了金属杂质对合成Y 型分子筛的影响㊂Wu 等[15]采用酸浸耦合碱处理,利用CGFS 中的碳和硅铝合成碳负载的P 型分子筛复合材料,其对龙胆紫染料的吸附性能可达625mg /g㊂Shu 等[16]采用酸浸-碱熔的方法制备具有锥形花簇状Na-P1型分子筛,其对亚甲基蓝的吸附性可达137.5mg /g㊂上述研究都用CGFS 合成不同类型的分子筛,但是制备过程中需要对CGFS 进行酸浸预处理,工艺流程复杂,并且酸浸过程容易造成CGFS 中铝的损失,产生的废酸难以处理,同样会造成二次污染㊂鉴于CGFS 本身具有多孔结构[17],可以为制备的分子筛提供多级孔道㊂因此,本文以CGFS 为原料,利用碱熔活化㊁水浸工艺提取其中的硅铝矿物,调整硅铝比(n (SiO 2)/n (Al 2O 3),摩尔比)和水钠比(n (H 2O)/n (Na 2O),摩尔比),控制合理的反应时间和温度,采用一步水热法直接制备出结晶性较好的4A 分子筛,并测试了其对重金属离子的吸附性能,探讨了其应用于处理工业废水的可行性㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料图1㊀煤气化渣的XRD 谱Fig.1㊀XRD pattern of coal gasification slag 试验所使用的煤气化渣来自新疆宜化化工有限公司,其主要化学组成如表1所示㊂煤气化渣中的主要物质为含Si㊁Al 和Ca 的氧化物,且Si 和Al 总含量较高,其相应氧化物总质量分数约73.69%㊂利用X 射线衍射仪(XRD)分析煤气化渣中物相组成,其XRD谱如图1所示㊂由图1可知,Al㊁Ca 主要存在于Ca 2Al 2SiO 7晶相中,煤气化渣中还含有少量石英SiO 2和氧化铁Fe 2O 3㊂试验所使用的固体氢氧化钠(NaOH,分析纯)㊁九水硅酸钠(Na 2SiO 3㊃9H 2O,分析纯)㊁五水硫酸铜(CuSO 4㊃5H 2O,分析纯)等其他化学试剂均来自国药集团化学试剂有限公司㊂第6期徐啟斌等:煤气化渣合成4A 分子筛及其吸附性能研究2253㊀表1㊀煤气化渣的主要化学组成Table 1㊀Main chemical composition of coal gasification slag Composition SiO 2Al 2O 3CaO Fe 2O 3MgO Na 2O K 2O Other Mass fraction /%54.1019.599.527.41 3.10 2.89 1.94 1.451.2㊀分子筛制备将煤气化渣在圆盘粉碎机中粉碎至100目(150μm)后与NaOH 按质量比1.0ʒ1.5混匀,在700ħ的马弗炉中焙烧3h,获得碱熔渣㊂将冷却后的碱熔渣研磨至200目(74μm),按渣水质量比1ʒ10加入去离子水,电磁搅拌15min 后获得富含可溶性无定形硅铝酸盐的溶液,即本文制备分子筛的原料㊂采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-OES)分析碱熔渣水浸液中Na㊁Si 和Al 元素含量,通过添加九水硅酸钠调整n (SiO 2)/n (Al 2O 3)为2,n (H 2O)/n (Na 2O)为80,静置老化3~12h,在80~140ħ水热条件下反应3~18h,过滤后将滤渣水洗至中性,干燥后即得到制备产物4A 分子筛,具体工艺流程如图2所示㊂图2㊀煤气化渣处理工艺及4A 分子筛制备流程示意图Fig.2㊀Schematic diagram of coal gasification slag treatment process and 4A molecular sieve synthetic process 1.3㊀性能测试以硫酸铜溶液模拟工业废水,不同水热反应时间条件下制备得到的4A 分子筛作为吸附剂,进行分子筛吸附重金属离子的性能测试,验证其用于处理工业废水的可行性㊂取1.2g 制备的分子筛粉末置于60mL 浓度为10g㊃L -1的硫酸铜溶液中,电磁搅拌后进行吸附试验,吸附试验共持续90min,每隔10min 用移液管吸取溶液5mL,离心沉降分子筛粉末后取上层清液,用紫外可见光分光光度计测定上清液的吸光度,测试完成后将其与分子筛混合摇匀后倒回原溶液中㊂试验测得波长为810nm 时硫酸铜溶液的吸光度最大,所以根据Cu 2+吸光度标准曲线计算不同吸附时间后4A 分子筛对Cu 2+的吸附率,吸附率计算公式如式(1)所示㊂α=(A 0-A t )A 0ˑ100%(1)式中:α为吸附率,%;A 0为初始时硫酸铜溶液的吸光度;A t 为吸附时间为t 时硫酸铜溶液的吸光度㊂1.4㊀分析检测设备采用X 射线衍射仪(XRD,Rigaku)分析产物的物相结构;采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-OES,Optima 5300DV,PerkinElmer)分析碱熔渣水浸液中元素的含量;采用场发射扫描电子显微镜(SEM,Nova 400Nano,FEI)观察样品的微观形貌;采用紫外可见光分光光度计(UV-Vis,UV-1901,北京普析)测试产物吸2254㊀新型功能材料硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷附Cu 2+后溶液的吸光度㊂2㊀结果与讨论2.1㊀合成机理对分子筛形成及生长机理的研究有助于厘清分子筛的拓扑结构,以及调控分子筛微观结构和性能㊂分子筛的具体结晶机制目前主要有三种:固相㊁液相和双相转化㊂图3为4A 分子筛液相形核和生长结晶过程,主要分为三个阶段:1)诱导期,铝硅酸盐凝胶转化,释放[SiO 2(OH)2]2-和Al(OH)-4;2)成核,硅铝四面体形成分子筛前驱体及小晶核;3)晶体生长,4A 分子筛形成及长大㊂其合成反应式如式(2)所示[13]㊂96Na 2SiO 3+96NaAlO 2+312H 2O Na 96Al 96Si 96O 384㊃216H 2O +192NaOH(2)图3㊀4A 分子筛的结晶机理示意图Fig.3㊀Crystallization mechanism diagram of 4A molecular sieve 影响4A 分子筛合成的主要因素有硅铝酸盐浓度(用于形成骨架)[18]㊁反应温度和时间(可能导致较多的凝聚相)[19]㊁溶液pH 值(溶液中OH -作为矿化剂,可以重构凝胶中的T O T 键(T 为Si 或Al 元素),控制聚合度来调控孔径)[20]㊁硅铝比(调控可得到不同类型分子筛,A 型分子筛n (SiO 2)/n (Al 2O 3)为1.3~2.4)[19]㊁老化时间(在凝胶中形成小晶核加大结晶速度)[21-22]㊁水钠比(调节结构和粒径,n (H 2O)/n (Na 2O)为35~100,范围较宽)[23]㊂基于上述分析,本试验在控制n (SiO 2)/n (Al 2O 3)为2,n (H 2O)/n (Na 2O)为80的条件下,探讨反应时间㊁水热温度和前驱液老化时间对合成4A 分子筛物相结构和微观形貌的影响㊂图4㊀不同水热温度下产物的XRD 谱Fig.4㊀XRD patterns of reaction products under different hydrothermal temperatures 2.2㊀水热温度对合成分子筛的影响控制n (SiO 2)/n (Al 2O 3)为2㊁n (H 2O)/n (Na 2O)为80㊁反应时间为6h,在80~140ħ条件下研究不同反应温度对制备4A 分子筛的影响㊂图4为不同反应温度条件下所得产物的XRD 谱㊂从图4可以看出,当反应温度为80ħ时,水热反应6h 不能得到4A 分子筛,由上述合成机理推断,硅铝酸盐凝胶需要在一定温度条件下才能发生聚合,因此,温度过低时无法结晶形成分子筛㊂在反应温度为100~140ħ恒温6h条件下均可制得4A 分子筛,但100ħ水热条件下可以制得产物为均一相的4A 分子筛,几乎没有其他物相的衍射峰㊂当温度上升到120~140ħ时,4A 分第6期徐啟斌等:煤气化渣合成4A 分子筛及其吸附性能研究2255㊀子筛的衍射峰强度降低,并开始出现方钠石(Na 6Al 6Si 6O 24㊃4H 2O)衍射峰,且温度越高,4A 分子筛衍射峰强度越低,方钠石衍射峰强度越高,说明4A 分子筛的合成受温度影响显著㊂图5为不同水热温度条件下反应所得产物的SEM 照片㊂由图5可知,当水热反应温度为80ħ时,产物基本为颗粒状且未结晶的硅铝酸盐絮状物团聚体,说明此时反应温度尚未达到硅铝酸盐迅速反应形成构建分子筛所需骨架的温度㊂当反应温度升高到100ħ时,可见棱角分明㊁结构较为完整的4A 分子筛晶体和少量形状不规则的方钠石相,方钠石相颗粒尺寸极小,故被分子筛吸附在表面,当吸附量过多时会引起分子筛团聚㊂当温度升高到120ħ时,4A 分子筛晶体尺寸略有缩小,可能因为高温下分子筛开始分解转化为热稳定性更好的方钠石,继续升温到140ħ时,立方晶体的分子筛表面有一定孔洞出现,可能是由于反应温度较高,4A 分子筛开始被强碱性溶液侵蚀,部分立方体结构已经破裂崩塌,4A 分子筛表面被完全侵蚀,棱角钝化成球状,此时晶相为一种未命名的球状分子筛(Na 6(AlSiO 4)6㊃4H 2O)㊂图5㊀不同水热温度下产物的SEM 照片Fig.5㊀SEM images of reaction products under different hydrothermal temperatures 2.3㊀水热时间对合成分子筛的影响图6㊀不同水热时间下所得产物的XRD 谱Fig.6㊀XRD patterns of reaction products underdifferent hydrothermal time 控制n (SiO 2)/n (Al 2O 3)为2㊁n (H 2O)/n (Na 2O)为80,并且在120ħ条件下水热反应3~18h,分析不同水热时间对制备4A 分子筛的影响㊂图6为不同水热时间条件下所得产物的XRD 谱㊂由XRD 谱可知,水热反应时间为3~18h 时可以制得4A 分子筛,当反应时间过短或过长时,产物均为无定形物质㊂当水热反应6h 时,制得样品主要为4A 分子筛和少量菱沸石(Na 4Al 4Si 8O 24㊃H 2O),菱沸石是一种通道尺寸很小㊁表面中心极性很强的分子筛[23]㊂当水热反应12h 时,可以得到单相4A 分子筛晶体,与反应6h 产物相比,12h 时制备出的分子筛衍射峰强度更大,结晶性更好㊂图7为不同水热时间所得产物的SEM 照片㊂由图7可以看出,当反应时间为3h 时,圆球状且尚未完2256㊀新型功能材料硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷全长大的菱沸石晶核占多数,也有个别发育不完全的4A 分子筛立方体物质㊂随着反应的进行,圆球状的菱沸石减少,立方晶体状的4A 分子筛增多㊂反应时间为12h 时,形状较规则㊁立方块状的4A 分子筛逐渐成为多数㊂与反应6h 相比,反应12h 时立方块晶体颗粒大小没有明显增加,但其孪晶状物质和表面的微小颗粒物数量明显增多,说明4A 分子筛晶体已有部分开始分解成无定形颗粒物并被吸附到分子筛晶体表面㊂反应时间为18h 时,4A 分子筛结构几乎完全分解,表面已经完全被无定形的絮状物颗粒覆盖㊂图7㊀不同水热时间下产物的SEM 照片Fig.7㊀SEM images of reaction products under different hydrothermal time 2.4㊀老化时间对合成分子筛的影响图8㊀不同老化时间后水热反应所得产物的XRD 谱Fig.8㊀XRD patterns of reaction products under different aging time调控n (SiO 2)/n (Al 2O 3)为2,n (H 2O)/n (Na 2O)为80,反应时间为12h,在室温下研究0~12h 的老化时间对制备4A 分子筛的影响㊂图8为不同老化时间后水热反应所得产物的XRD 谱,由XRD 谱可见,老化0~12h 的样品在120ħ下水热反应12h 后均能得到4A 分子筛晶体,其中老化0~6h 所得产物中4A 分子筛的含量较低,主晶相为一种Na-P1型微孔分子筛(Na 6Al 6Si 6O 32㊃12H 2O),其在较广的温度范围(100~200ħ)内常伴随其他类型分子筛(如4A 分子筛)一起出现,一定条件下可以向4A 型分子筛转化[24]㊂随着老化时间逐渐增加,Na-P1分子筛的衍射峰逐渐增强㊂当老化12h 时,4A 分子筛成为主晶相,Na-P1分子筛的衍射峰几乎消失,可能是Na-P1分子筛向4A 分子筛转化所致[25]㊂图9为经不同老化时间后在120ħ水热反应12h 下所得产物的SEM 照片㊂由图9可以看出,当老化0~9h 时,表面粗糙的球状P1分子筛占大多数㊂随着老化时间的延长,立方体状4A 分子筛小晶核数量也相应增多;老化9h 后部分P1分子筛分解,4A 分子筛晶粒明显长大㊁小晶核迅速生长,成为主晶相,晶粒表面吸附了大量分解的P1分子筛结构单元而引起的团聚,同时可以观察到分子筛表面吸附的P1分子筛结构单元重新形核长大,形成重叠生长的4A 分子筛孪晶[26]㊂第6期徐啟斌等:煤气化渣合成4A 分子筛及其吸附性能研究2257㊀图10分别为硅铝酸盐聚合体的形成过程㊁分子筛次级结构和复合结构基元以及转晶合成机理㊂根据 复合结构单元 假说[27]:初始沸石与目标产物存在至少一个相同次级结构基元/复合结构单元时能够加速晶体生长㊂4A 分子筛和P1分子筛具有相同的次级结构单元[28-29]:由硅铝四面体连接形成的4元环(D4R),6元环(D6R)或8元环(D8R)(见图10(a)),复合结构基元分别为SOD㊁LTA 或GIS(见图10(b))[30]㊂老化12h 后P1分子筛通过溶解产生局部有序的次级结构,为4A 分子筛形核和生长提供了新的构筑单元,这就是P1分子筛能够快速㊁高效地转晶合成4A 分子筛的主要原因(见图10(c))㊂图9㊀不同老化时间后水热制备的产物SEM 照片(1:碱熔渣;2:P1分子筛;3:立方体状分子筛;4:P1分子筛中转变形成的立方体状4A 分子筛晶粒;5:4A 分子筛小晶核;6:孪生的4A 分子筛)Fig.9㊀SEM images of samples after different aging time (1:alkali fusion slag;2:P1molecular sieve;3:cube molecular sieve;4:cubic 4A molecular sieve grains transformed from P1molecular sieve;5:4A molecular sieve crystal nuclei;6:twin crystal of 4A molecularsieve)图10㊀硅铝酸盐聚合体的形成过程㊁分子筛次级结构和复合结构基元和转晶合成机理Fig.10㊀Formation process of silica-aluminate polymers,secondary structure units of molecular sieve and transformation mechanism of different molecular sieves2258㊀新型功能材料硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷综合上述对分子筛合成过程的分析,本文提出活化煤气化渣-P1分子筛-4A 分子筛双相转化的转晶机理[31]:1)活化后的碱熔渣溶解后释放硅酸盐溶胶,溶胶在高碱度溶液中老化时,经过缩聚反应形成合成分子筛必需的四元环㊁六元环㊁八元环等次级结构基元;2)次级结构基元在反应釜内高温㊁高压以及高碱度条件下发生结构变化,形成分子筛所需的复合结构单元(4A 分子筛:SOD㊁LTA,P1分子筛:GIS),由于组成P1分子筛的次级和复合结构单元较少,故老化时间较短时P1分子筛形核和长大占据优势,4A 分子筛以小晶核形式存在;3)经过长时间老化后P1分子筛溶解释放有序结构片段,为4A 分子筛晶核长大提供了构筑单元,4A 分子筛小晶核快速发育长大;4)老化时间过长,P1分子筛分解后形成的结构单元被吸附在4A 分子筛晶粒表面,提供了更多新的形核位点,从而形成孪生状4A 分子筛㊂2.5㊀吸附性能分析图11为不同水热反应时间条件下制备的分子筛吸附CuSO 4溶液后溶液吸光度的变化曲线㊂由图11可以看出,前10min 硫酸铜溶液的吸光度明显降低,说明制备得到的分子筛对Cu 2+具有很好的吸附效果㊂随着时间的延长,10min 后CuSO 4溶液吸光度变化不大,说明Cu 2+浓度变化逐渐变缓,即分子筛对Cu 2+的吸附慢慢达到饱和㊂图11㊀不同水热反应时间制备的分子筛吸附CuSO 4溶液后溶液吸光度的变化曲线Fig.11㊀Change curves of absorbance of CuSO 4solution adsorbed by molecular sieve under different hydrothermal reaction time 为了精确计算制备的分子筛对CuSO 4溶液中Cu 2+的吸附量,采用标准溶液绘制了Cu 2+浓度与吸光度的对应关系,如图12所示㊂不同反应时间条件下制备得到分子筛对CuSO 4溶液的吸附率如图13所示㊂对比图12和图13可知,水热反应3~18h 条件下制得的分子筛对CuSO 4吸附效果差异不大,10min 内吸附率分别高达66.9%㊁60.5%㊁69.7%㊁59.4%,而最终饱和吸附率分别为89.7%㊁89.2%㊁97.3%㊁82.2%,其对应的Cu 2+最终吸附量分别为179.4㊁178.4㊁196.4㊁164.4mg /g㊂结合XRD 物相分析,由于形成分子筛晶体需要过饱和的硅铝酸盐凝胶,且碱熔过程中未反应的CGFS 也具有部分孔道结构,10min 内较高的吸附率可能归功于未反应硅铝酸盐凝胶的聚沉作用和未反应CGFS 的孔道吸附㊂10min 后分子筛对Cu 2+的吸附为主要因素,由于水热反应6h 的分子筛晶体刚刚长成,表面通道还未完全打开,表面附着的较小菱沸石导致第6期徐啟斌等:煤气化渣合成4A 分子筛及其吸附性能研究2259㊀部分4A 分子筛通道堵塞,使吸附速率较慢;水热反应12h 的分子筛结晶性较好,且晶体结构比较完整,对Cu 2+的吸附效果最好,最高吸附率达97.3%,吸附量可达196.4mg /g㊂而水热反应3和18h 产物中均没有检测到晶态物质,水热反应3h 产物具有高吸附率可能是由于分子筛还处于形核阶段,内部的微型孔道暴露在外,减少了离子迁移的距离,反而使其吸附率较高;水热反应18h 时分子筛已全部分解成无定形硅铝酸盐聚合体,吸附性较差㊂图12㊀Cu 2+浓度与吸光度的对应关系Fig.12㊀Relationship between the concentration of Cu 2+solution andabsorbance 图13㊀不同水热时间条件下分子筛对Cu 2+的吸附率Fig.13㊀Adsorption rates of Cu 2+on molecular sieve under different hydrothermaltime图14㊀100ħ下水热12h 下制备样品的氮气吸脱附曲线和孔径分布Fig.14㊀N 2adsorption and desorption curves and particle distribution of sample preparation at 100ħfor 12h ㊀㊀为进一步分析制备分子筛的孔道结构和吸附机理,对100ħ水热反应12h 下制备的样品进行比表面积(BET)测试㊂图14为100ħ下水热12h 下制备样品的氮气吸脱附曲线和孔径分布㊂图14(a)为N 2吸脱附曲线㊂由图14(a)可知,N 2吸脱附曲线属于典型Ⅲ型等温线,这结果表明产物中存在多孔结构,对吸附物N 2表现出微弱的物理吸引力㊂在低压区时,77K 下分子筛对N 2的物理吸收量很少,因此等温线不显示孔隙结构;在高压区时,N 2分子填充到分子筛的介孔中,吸附体积逐渐增大㊂样品吸附-脱附曲线重合,说明样品孔径分布较均匀㊂计算的比表面积为117.07m 2/g;再根据BJH 脱附模型计算其孔径分布,可知样品主要含有大量微孔和介孔,如图14(b)所示,平均孔径为25.5nm,由于Cu 2+直径为0.146nm,由孔径分布曲线可知,样品孔径在微孔区分布最多,故对Cu 2+有较大吸附容量,其值高达196.4mg /g㊂3㊀结㊀论本文以煤气化渣为原料,经过碱熔活化后水浸处理,然后采用一步水热法成功制备出结晶完整的4A 分子筛,研究了反应时间㊁反应温度和老化时间对制备4A 分子筛的影响,并测试了不同水热时间制备的分子筛对Cu 2+的吸附性能,获得如下结论:2260㊀新型功能材料硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷1)水热温度太低(80ħ)不能满足合成分子筛的热力学条件,水热温度为100ħ时可以得到结晶程度和表面形貌较好的4A分子筛,但升高温度至120~140ħ时,4A分子筛有自发向更稳定的方钠石转化的趋势㊂2)水热反应时间太短(3h)或过长(18h)都不能得到4A分子筛晶体㊂水热反应3h时菱沸石处于形核阶段,3~6h首先出现菱沸石晶体;6~12h时菱沸石开始分解,4A分子筛以菱沸石为晶核重新形核长大,到12h时可以得到结晶度高㊁形貌结构完整的4A分子筛晶体㊂3)老化过程有助于4A分子筛的合成,碱熔活化后的硅酸盐溶液在老化时,经过缩聚反应形成合成分子筛必需的次级结构基元,在老化时间较短时P1分子筛首先在气化渣碎块边缘形核结晶,经过长时间老化后P1分子筛晶核溶解释放更多有序硅铝酸盐聚合体片段,为4A分子筛形核长大提供了构筑单元,从而促进P1分子筛向4A分子筛的转化㊂4)分子筛对溶液中Cu2+的吸附试验表明,吸附反应主要发生在前10min,100ħ水热反应12h时合成的4A分子筛对Cu2+的吸附效果最好,最高吸附率达97.3%,饱和吸附量达196.4mg/g㊂BET测试表明该分子筛比表面积为117.07m2/g,含有大量微孔和介孔,平均孔径为25.2nm㊂参考文献[1]㊀ZHOU J M,ZHENG F,LI H,et al.Optimization of post-treatment variables to produce hierarchical porous zeolites from coal gangue to enhanceadsorption performance[J].Chemical Engineering Journal,2020,381:122698.[2]㊀徐如人,庞文琴,霍启升,等.分子筛与多孔材料化学[M].2版.北京:科学出版社,2015:58-159.XU R R,PANG W Q,HUO Q S,et al.Chemistry of molecular sieves and porous materials[M].2nd ed.Beijing:Science Press,2015:58-159 (in Chinese).[3]㊀MUSYOKA N M,PETRIK L F,HUMS E,et al.Thermal stability studies of zeolites A and X synthesized from South African coal fly ash[J].Research on Chemical Intermediates,2015,41(2):575-582.[4]㊀XU R.Chemistry of zeolites and related porous materials:synthesis and structure[M].Singapore:John Wiley&Sons,2007.[5]㊀GARCÍA G,AGUILAR M W,CARABANTE I,et al.Preparation of zeolite A with excellent optical properties from clay[J].Journal of Alloysand Compounds,2015,619:771-777.[6]㊀WANG J Q,HUANG Y X,PAN Y M,et al.Hydrothermal synthesis of high purity zeolite A from natural kaolin without calcination[J].Microporous and Mesoporous Materials,2014,199:50-56.[7]㊀MAIA AÁB,NEVES R F,ANGÉLICA R S,et al.Synthesis,optimisation and characterisation of the zeolite NaA using kaolin waste from theAmazon Region.Production of zeolites KA,MgA and CaA[J].Applied Clay Science,2015,108:55-60.[8]㊀GHOSH B,AGRAWAL D C,BHATIA S.Synthesis of zeolite A from calcined diatomaceous clay:optimization studies[J].Industrial&Engineering Chemistry Research,1994,33(9):2107-2110.[9]㊀ZHAO Y F,ZHANG B,ZHANG X,et al.Preparation of highly ordered cubic NaA zeolite from halloysite mineral for adsorption of ammoniumions[J].Journal of Hazardous Materials,2010,178(1/2/3):658-664.[10]㊀QIAN T T,LI J H.Synthesis of Na-a zeolite from coal gangue with the in situ crystallization technique[J].Advanced Powder Technology,2015,26(1):98-104.[11]㊀YUSOF A M,AHMAD NIZAM N,RASHID N A A.Hydrothermal conversion of rice husk ash to faujasite-types and NaA-type of zeolites[J].Journal of Porous Materials,2010,17(1):39-47.[12]㊀SU S Q,MA H W,CHUAN X Y.Hydrothermal synthesis of zeolite A from K-feldspar and its crystallization mechanism[J].Advanced PowderTechnology,2016,27(1):139-144.[13]㊀LIU L J,JI W X,LI K N,et al.Solid phase ZSM-5synthesis from coal gasification coarse slag[J].Silicon,2022,14(14):8855-8868.[14]㊀王㊀正.煤气化渣制备单相Y型分子筛及其对废水中Cr6+的吸附研究[D].银川:宁夏大学,2022.WANG Z.Preparation of single-phase Y-zeolite from coal gasification residue and its adsorption of Cr6+in wastewater[D].Yinchuan:Ningxia University,2022(in Chinese).[15]㊀WU Y H,XUE K,MA Q L,et al.Removal of hazardous crystal violet dye by low-cost P-type zeolite/carbon composite obtained from in situconversion of coal gasification fine slag[J].Microporous and Mesoporous Materials,2021,312:110742.[16]㊀SHU R,QIAO Q X,GUO F Q,et al.Controlled design of Na-P1zeolite/porous carbon composites from coal gasification fine slag for high-performance adsorbent[J].Environmental Research,2023,217:114912.[17]㊀GUO Q H,LI H,WANG S M,et al.Experimental study on preparation of oxygen reduction catalyst from coal gasification residual carbon[J].Chemical Engineering Journal,2022,446:137256.[18]㊀王守飞.粉煤气化灰渣制备泡沫陶瓷保温建筑材料[D].淮南:安徽理工大学,2019.WANG S F.Preparation of foam ceramic thermal insulation building materials from pulverized coal gasification ash[D].Huainan:Anhui㊀第6期徐啟斌等:煤气化渣合成4A分子筛及其吸附性能研究2261 University of Science&Technology,2019(in Chinese).[19]㊀梁丽萍,高㊀飞,力国民,等.负载磁性合金的多孔陶瓷复合吸波材料制备方法:CN111817020B[P].2021-10-15.LIANG L P,GAO F,LI G M,et al.Preparation method of porous ceramic composite absorbing material loaded with magnetic alloy: CN111817020B[P].2021-10-15(in Chinese).[20]㊀司玉成,吴㊀涛.陕西某矿区煤泥制备4A分子筛的试验研究[J].化学工程师,2021,35(11):5-8.SI Y C,WU T.Preparation of4A molecular sieve from coal slime in a mining area of Shaanxi Province[J].Chemical Engineer,2021,35(11): 5-8(in Chinese).[21]㊀胡文豪.煤气化渣铝硅组分活化分离与资源化利用基础研究[D].北京:中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所),2019.HU W H.Basic study on activation separation and resource utilization of aluminum and silicon components in coal gasification slag[D].Beijing: Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,2019(in Chinese).[22]㊀LI H,ZHENG F,WANG J,et al.Facile preparation of zeolite-activated carbon composite from coal gangue with enhanced adsorptionperformance[J].Chemical Engineering Journal,2020,390:124513.[23]㊀孔德顺,吴㊀红,连明磊.高铁含量煤矸石制备4A分子筛的研究[J].硅酸盐通报,2019,38(9):2999-3003.KONG D S,WU H,LIAN M L.Study on the preparation of4A zeolite from coal gangue with high iron content[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2019,38(9):2999-3003(in Chinese).[24]㊀LIU X P,WANG R.Effective removal of hydrogen sulfide using4A molecular sieve zeolite synthesized from attapulgite[J].Journal of HazardousMaterials,2017,326:157-164.[25]㊀TABIT K,WAQIF M,SA^ADI L.Application of the Taguchi method to investigate the effects of experimental parameters in hydrothermal synthesisof Na-P1zeolite from coal fly ash[J].Research on Chemical Intermediates,2019,45(9):4431-4447.[26]㊀孔德顺,籍永华,秦丙克,等.NaP沸石分子筛的合成及软化硬水的实验研究[J].中国陶瓷,2013,49(3):24-26+47.KONG D S,JI Y H,QIN B K,et al.Experimental studies on the synthesis of nap molecular sieves and softening hard water[J].China Ceramics,2013,49(3):24-26+47(in Chinese).[27]㊀GENG H L,LI G,LIU D,et al.Rapid and efficient synthesis of CHA-type zeolite by interzeolite conversion of LTA-type zeolite in the presenceof N,N,N-trimethyladamantammonium hydroxide[J].Journal of Solid State Chemistry,2018,265:193-199.[28]㊀REN X,QU R,LIU S,et al.Synthesis of zeolites from coal fly ash for the removal of harmful gaseous pollutants:a review[J].Aerosol and AirQuality Research,2020,20(5):1127-1144.[29]㊀REN X Y,LIU S J,QU R Y,et al.Synthesis and characterization of single-phase submicron zeolite Y from coal fly ash and its potentialapplication for acetone adsorption[J].Microporous and Mesoporous Materials,2020,295:109940.[30]㊀BAERLOCHER C H,MCCUSKER L B.Database of zeolite structures[EB/OL].[2022-11-5]./databases/.[31]㊀吴勤明,王叶青,孟祥举,等.硅铝沸石分子筛晶化过程再思考[J].高等学校化学学报,2021,42(1):21-28.WU Q M,WANG Y Q,MENG X J,et al.Reconsideration of crystallization process for aluminosilicate zeolites[J].Chemical Journal of Chinese Universities,2021,42(1):21-28(in Chinese).Copyright©博看网. 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ZSM-5分子筛的合成与应用研究进展摘要:ZSM-5分子筛由于其特殊的骨架结构被广泛应用。

然而，ZSM-5分子筛传统的合成方法需使用大量溶剂和添加有机胺或无机胺作模板剂，使用大量溶剂会造成浪费，而模板剂大多成本高，有机模板剂毒性大，这些均不利于经济和环境友好，故此，研究者们对ZSM-5分子筛的合成技术进行了发展。

综述了当前ZSM-5分子筛主要的合成拔术;重点介绍了ZSM-5分子筛的水热合成法、微波合成法、干凝胶合成法以及无溶剂合成法，并总结了各自的优缺点;简要介绍了ZSM-5分子筛在传统工业及新领域方面的应用，对ZSM-5分子筛的未来进行了展望。

1 ZSM-5分子筛的合成方法1.1水热合成法水热合成法是指在热压釜中加入一定比例的硅源、铝源、碱源、水、模板剂等物质，通过调节压力和温度，析出ZSM-5晶体的方法。

水热合成法是目前合成分子筛广泛采用的方法，可根据模板剂种类不同进行分类。

1.1.1以季铵盐及有机胺类为模板剂结构导向剂通常称为模板剂，用于指导分子筛的形成和稳定分子筛骨架结构。

水热合成法中常用季铵盐及有机胺类作为模板剂3〕，合成的分子筛具有较高的结晶度，可以得到粒径较小的ZSM-54I。

Sadeghpour等l5以四丙基溴化铵（TPABr）为模板剂，采用高温水热合成方法，在较短的晶化时间内成功制备了纳米结构的ZSM-5，结果表明，水热温度为350℃、结晶时间为0.5 h合成的ZSM-5催化剂具有独特的孔结构、较好的稳定性和较高的酸强度，是甲醇制低碳烯经的高效择形催化剂。

近年来，研究者通过将不同的模板剂组合起来，使用两个或多个模板剂合成ZSM-5，通过这种方式可改善不同有机模板剂的缺点[6』。

Beheshti等7采用不同比例的四丙基氢氧化铵（TPAOH)和TPABr合成了5种硅铝物质的量之比相近的ZSM-5，研究发现，n(TPAOH)/n(TPABr)=0.750.25时制备的样品活性最好，其认为，采用混合模板剂可以提高催化剂的总酸度，降低强酸性位点的含量，从而提高催化剂的活性。

《粉煤灰基ZSM-5分子筛的无模板合成及机理研究》一、引言分子筛作为催化剂、吸附剂及干燥剂，其种类多样且各有其独特性能。

其中，ZSM-5分子筛因其良好的酸性和热稳定性，在石油化工、精细化工等领域有着广泛的应用。

然而，传统合成方法需借助模板剂，导致生产成本较高，并可能引入环境污染问题。

本文研究重点在于无模板法合成粉煤灰基ZSM-5分子筛的工艺，以及合成机理的深入探讨。

二、粉煤灰基ZSM-5分子筛的无模板合成（一）合成材料的选择与处理本研究所用原料为粉煤灰及常见化工原料。

粉煤灰经过破碎、研磨、筛选等处理后，得到所需的粒度。

同时，对其他原料进行纯化处理，以避免杂质对合成过程的影响。

（二）合成工艺无模板合成ZSM-5分子筛的工艺主要包括混合、搅拌、晶化、干燥和煅烧等步骤。

在适宜的温度和压力下，将粉煤灰与其他原料混合均匀后进行晶化处理，然后进行干燥和煅烧处理，最终得到粉煤灰基ZSM-5分子筛。

三、合成机理研究（一）晶化过程分析晶化过程是ZSM-5分子筛合成的关键步骤。

通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等手段对晶化过程中的物质组成和结构进行表征，发现粉煤灰中的某些成分能够与原料中的硅源和铝源发生反应，形成ZSM-5分子筛的骨架结构。

（二）反应动力学研究通过研究反应温度、时间等因素对合成过程的影响，发现适宜的晶化温度和时间对ZSM-5分子筛的合成至关重要。

此外，通过动力学模型分析，得出无模板法合成ZSM-5分子筛的反应速率常数和活化能等参数。

四、性能评价及实际应用（一）性能评价通过对粉煤灰基ZSM-5分子筛的吸附性能、催化性能等进行评价，发现其性能与传统方法合成的ZSM-5分子筛相当，甚至在某些方面表现更佳。

此外，无模板法合成的ZSM-5分子筛具有较高的比表面积和孔容。

（二）实际应用粉煤灰基ZSM-5分子筛在石油化工、精细化工等领域有着广泛的应用前景。

例如，在催化裂解过程中，该分子筛能够有效提高轻质烃的收率；在干燥剂领域，其优异的吸湿性能和较高的机械强度使其成为理想的干燥剂材料。

分子筛生产工艺技术及应用简介1、分子筛简介分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，其品种达到数十种。

分子筛有很大的比表面积,达300～1000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。

当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时，可调整孔径，改变其吸附性质与催化性质，从而制得不同性能的分子筛催化剂。

分子筛具有均匀的微孔结构，它的孔穴直径大小均匀，这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同，饱和程度不同，分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。

由于分子筛具有吸附能力高，热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点，使得分子筛获得广泛的应用。

分子筛按照其用途主要分为两个大的领域：一个是作为吸附材料(吸附剂)，应用领域包括石油炼制、石油化工、煤化工、化肥、冶金、电子等行业，用做气体的分离、干燥、净化，主要品种有3A、4A、5A、13X分子筛；另一个是作为固体酸催化剂用于石油炼制和石油化工，主要品种有HZSM-5、USY等。

2、分子筛生产分子筛的生产过程分为两个阶段：一个是分子筛原粉的合成；另一个就是分子筛的成型。

2.1分子筛的合成分子筛是用硅的化合物（例如硅溶胶、硅酸钠等）、铝的化合物（例如活性氧化铝、铝盐等）、碱（例如氢氧化钠等）以及模板剂在水热条件下合成的，由此制备的产品称为分子筛原粉，是一种极其细小的硅铝酸盐晶体材料，晶体直径在100纳米左右，不能直接用于工业生产过程，必须加工成一定形状和大小的颗粒才具有实用价值。

分子筛的合成过程需要消耗大量的基础化学品和净化水，并产生大量的废液和污水，需要配备有原水净化和污水处理装置。

2.2 分子筛成型分子筛按照其用途不同需要加工成不同的形状。

目前，工业上常用的分子筛有三种形状：条状、球状和微球状。

分子筛的生产方法分子筛是一种硅铝酸盐，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。

此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。

由于水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部，而把比孔道大得分子排斥在外，从而使不同大小形状的分子分开，直到筛分分子的作用，因而称作分子筛。

它主要用于各种气体、液体的深度干燥，气体、液体的分离和提纯，催化剂载体等，因此广泛应用于炼油、石油化工、化学工业、冶金、电子、国防工业等，同时在医药、轻工、农业、环保等诸多方面，也日益广泛地得到应用。

分子筛的生产方法有水热合成、水热转化和离子交换等方法。

水热合成法用于制取纯度较高的产品，以及合成自然界中不存在的分子筛。

将含硅化合物（水玻璃、硅溶胶等）、含铝化合物（水合氧化铝、铝盐等）、碱（氢氧化钠、氢氧化钾等）和水按适当比例混合，在热压釜中加热一定时间，即析出分子筛晶体。

合成过程可用下式表示：工业生产流程中一般先合成Na-分子筛，如13X型与10X型分子筛的合成（见图）。

在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变成品的结构，如加入季胺盐可得到ZSM-5型分子筛。

水热转化法在过量碱存在时，使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。

所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等，也可用合成的硅铝凝胶颗粒。

此法成本低，但产品纯度不及水热合成法。

离子交换法通常在水溶液中将Na-分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛，通式如下：式中Z-表示阴离子骨架，Me+表示需交换的阳离子，例如NH4 +、Ca2+、Mg2+、Zn2+等，原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。

溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同，称为分子筛对阳离子的选择顺序，例如：13X型分子筛的选择顺序为Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH4 +、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。

分子筛工艺流程
《分子筛工艺流程》
分子筛工艺是一种用于分离和过滤不同大小分子的技术，它在化工、制药和食品工业中得到了广泛的应用。

分子筛工艺流程是指通过一系列的步骤将混合物中的目标分子进行筛选和提取的过程。

以下是一个典型的分子筛工艺流程：
1. 原料准备：首先需要准备混合物，其中包含目标分子和其它杂质。

这些原料需要经过预处理，如研磨、溶解、过滤等工艺，以确保能够顺利进行下一步的分子筛选过程。

2. 分子筛料填料：将合适大小的分子筛料填充到分离装置中，这些分子筛料具有一定的孔径和对目标分子有选择性吸附作用。

3. 吸附与脱附：混合物通过分子筛填料时，目标分子会被吸附在分子筛料的孔隙中，其它杂质则可以通过，这样就实现了目标分子的分离。

随后，可以利用调节温度、压力等条件来进行脱附，从而将吸附的目标分子进行提取。

4. 分离和收集：提取的目标分子被送入相应的分离设备，如蒸馏塔、结晶器等进行最终的分离和提纯，同时将其它杂质进行处理，最终得到纯净的目标分子。

5. 再生处理：分子筛料在一定的使用周期后，会逐渐失去吸附性能，需要进行再生处理，包括洗涤、脱附、干燥等步骤，以恢复其分子筛性能，保证下一轮的分子筛工艺。

以上就是一个典型的分子筛工艺流程，通过这一流程，可以实现对不同大小和性质的分子进行精确的筛选和分离，为各种工业领域提供了重要的技术支持。

ZSM - 5分子筛的合成及性质测定33100224 黎鹏(吉林大学化学学院)摘要本实验为了了解水热合成法的主要特点和一些基本实验操作手段。

掌握合成ZSM - 5分子筛的方法，并用粉末X射线衍射法进行物相分析。

关键词粉末X射线衍射分析,ZSM —5分子筛,物相分析,粒度测定。

人工合成的沸石又被称为分子筛或沸石分子筛。

传统意义上的分子筛是指以硅氧四面体［SiO4］和铝氧四面体［AIO4］为基本结构单元，通过氧原子形成的氧桥将基本的结构单元连接构成的一类具有笼型或孔道结构的硅铝酸盐晶体。

在笼内和孔道中存在着水分子和平衡骨架负电荷的可交换的阳离子，其化学式为：［M2( I ),M( n )］O?AI2O3?nSiO2?mH2O不同结构类型的分子筛的组成有一定的范围。

当沸石分子筛的硅铝比(SiO2/AI2O3)不同时，其性质也有所改变。

分子筛骨架结构中有许多规则的孔道和空腔，通常这些孔道和空腔内充满着水分子和平衡骨架的阳离子，孔道直径为分子大小的数量级，其中水分子可以通过加热除去，而阳离子则定位在孔道或空腔中一定位置上。

分子筛的孔道具有非常大的内表面，对极性分子和可极化分子具有较强的吸附能力，可以按吸附能力的大小对某些物种进行选择性分离。

分子筛在孔道或空腔中的阳离子可以交换，其程度与分子筛的孔径大小及离子的价态有关。

经离子交换后使分子筛的化学物理性质有较大的变化。

高硅沸石分子筛的合成开发是沸石合成研究中的一个重要领域，20世纪60年将有机胺等引入分子筛合成体系，开辟了有机模板法合成分子筛的新领域，诱导合成了大量的高硅铝比分子筛。

ZSM —5型分子筛结构中硅(铝)氧四面体连接成比较特殊的基本结构单元。

属于正交晶系，晶胞常数a=2.01 nm,b=1.99nm,c=1,34nm。

晶胞组成表示为NanAInSi96-nO192 • 16H2O。

ZSM-5分子筛具有宽的硅铝比范围和特殊的孔道结构，因而具有较高的抗腐蚀性、精致的选择性以及良好的水热稳定性能，被广泛应用于催化领域，如石油加工及精细化工工业中。

分子筛制作流程Molecular sieves are important materials used in various industriesfor separation and purification processes. The production process of molecular sieves involves several steps that are crucial for ensuring the quality and performance of the final product. 分子筛是在各个行业中用于分离和纯化过程中的重要材料。

分子筛的生产过程涉及几个关键步骤，对确保最终产品的质量和性能至关重要。

The first step in the production of molecular sieves is the selection of raw materials. High-quality raw materials are essential for producing molecular sieves with excellent performance. The raw materials used in the production of molecular sieves include alumina, silica, and various other compounds. These materials are carefully selected to ensure that they meet the desired specifications and quality standards. 分子筛的生产第一步是原材料的选择。

高质量的原材料对于生产具有优异性能的分子筛至关重要。

用于分子筛生产的原材料包括氧化铝、二氧化硅和各种其他化合物。