[发明专利]一种固相法制备ZSM-5分子筛的方法

说明书

本发明涉及一种利用粘土原位固相法制备ZSM‑5分子筛的方法，该方法包括以下步骤：1）将粘土微球、白炭黑、水玻璃、晶种按照一定的比例混合并研磨；2）将步骤1）得到的混合物置入密封反应釜，升温至100～200℃，晶化30～120h，反应结束后，经过冷却、洗涤、干燥，得到ZSM‑5分子筛。该发明工艺简单、适用范围广，不仅解决水热合成ZSM‑5分子筛过程中产生的大量母液及模板剂带来的污染、浪费、危险等问题，且原料价廉易得、操作简便，可实现绿色经济高效合成ZSM‑5分子筛。

技术领域

本发明属于绿色制备ZSM-5分子筛技术领域，具体是涉及利用粘土原位固相法制备ZSM-5分子筛的方法。

背景技术

ZSM-5分子筛是一种有独特结构和优异性质的高硅沸石分子筛，由于其可控酸性、择形催化及吸附分离等性能，在石油化工、能源化工、生物化工及环保吸附等领域的应用得到了全面的研究。目前，常见的ZSM-5分子筛合成方法包括：水热模板剂法、无模板剂法、微波合成法、溶解热法等。传统的合成方法除了反应条件严苛还存在着大量的溶剂及有机模板剂等，存在环境污染、资源浪费、条件严苛且制备繁琐等问题。因此，经济环保、高效安全的固相法制备分子筛一直是催化剂制备领域研究的热点。

高岭土是一种天然非金属矿物，其理想化学式为Al2O3•2SiO2•2H2O，由硅氧四面体铝氧八面体共享交错而成，是合成分子筛的天然硅铝源。由于其资源丰富、价格低廉及性能优越等特点被众多领域广泛关注。目前，以高岭土为原料通过原位晶化为核心技术制备的催化剂在渣油裂化等方面应用，不仅具有晶粒小活性高、水热稳定性好和抗重金属等的突出特点，而且用原位晶化法制得的分子筛直接负载在粘土微球基质上，从而解决了纳米沸石分子筛在工业上大规模生产的过滤问题。

本发明以高岭土为主要原料，在不添加溶剂和模板剂的基础下通过有效研磨，经济环保高效的合成了ZSM-5沸石分子筛。该发明在保留了原位晶化法合成的ZSM-5分子筛的较高热稳定性、较丰富的大中孔结构和抗重金属高稳定性等特点的基础下，还解决了水热合成法产生大量废液的污染浪费和合成体系压力较大的问题，且该发明的原料低廉易得、合成步骤简便，有效的提高了合成效率，降低了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用粘土原位固相法制备ZSM-5分子筛的方法。

本发明主要以粘土为主要原料，采用研磨的方法环保高效的制备了ZSM-5分子筛，该分子筛既有高稳定性、抗金属性、抗磨损性的优点，还拥有晶粒小、活性高、大中孔的晶体结构。该发明制备方法的特征在于以下步骤：

1）将粘土微球、白炭黑、水玻璃、晶种按照一定的比例混合并研磨；

2）将步骤1）得到的混合物置入密封反应釜，升温至100～200℃，晶化30～120h，反应结束后，经过冷却、洗涤、干燥，得到ZSM-5分子筛。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1）中，粘土微球是由粘土、分散剂、水混合得到的浆液喷雾干燥制备而成，并进行活化处理。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2）中，晶种与粘土微球的质量比为：0.01~0.2；原料中硅铝比为：n(SiO2)/n(Al2O3)＝10～100；钠硅比为：n(Na2O)/n(SiO2)=0.1～5.5。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1）中，将粘土微球、白炭黑、水玻璃及晶种混合均匀后进行研磨，研磨时间为20～120min。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤1）中，粘土为高岭土、硅藻土、凹凸棒土、蒙脱石中的一种或几种；高岭土的加入量大于50%。

根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2）中，将粘土微球进行活化处理，活化温度为600～1000℃，活化时间为1～10h。