[发明专利]一种ZSM-5分子筛及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种ZSM‑5分子筛及其制备方法和应用，所述制备方法包括：(1)将脱硅液、铝源、模板剂和ZSM‑5分子筛晶种加入至水中并混合，得到前驱体，其中，所述前驱体包括SiO₂、Na₂O、Al₂O₃、模板剂和水，所述Na₂O和SiO₂的摩尔比为(0.05～0.4):1；(2)将所述前驱体在微波辐射中进行晶化，微波辐射的温度大于等于140℃，然后烧结，得到ZSM‑5分子筛。本发明的生产成本较低、制备工艺简单、晶化用时短，制备得到的ZSM‑5分子筛具有较高的相对结晶度、较纯的晶相、较高的比表面积和较强的吸附性。

技术领域

本发明涉及分子筛合成及固体废弃物资源化领域，尤其涉及一种ZSM-5分子筛及其制备方法和应用。

背景技术

分子筛是含有碱性化合物的结晶态硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连形成的骨架状结构，具有良好的离子交换性能、高效的选择性吸附性能以及优异的催化性能。其中，ZSM-5分子筛具有良好的热稳定性、水蒸气稳定性和疏水性能，可耐受除HF酸以外的其他酸类的腐蚀，其独特的双十元环孔道使其具有良好的择形选择性，并且硅铝比的可调性大，在石油化工行业特别是挥发性有机物(Volatile OrganicCompounds，VOCs)吸附领域具有广泛的应用。

目前常用的ZSM-5分子筛的制备方法是将硅源、碱源、晶种和模板剂等原料混合，然后经过一定时间的水热或者高温晶化，得到ZSM-5分子筛。

CN108862311A公开了一种用于VOCs降解的高硅ZSM-5分子筛的制备方法，其将硅源、碱源、模板剂、ZSM-5分子筛晶种与水混合，然后经过水热、烧结和离子交换等步骤后得到ZSM-5分子筛，但其制备成本较高，制备过程复杂。

CN1057066C公开了一种高硅ZSM-5分子筛的合成方法，其将固体硅胶、铝源、有机模板剂等原料混合，经过水热晶化或者高温陈化后得到ZSM-5分子筛，这种制备方法所需时间较长，生产成本较高。

CN107285339A以四丙基溴化铵或四丙基氢氧化铵为模板剂，并在合成体系中加入脲作为化学降温剂，制备出ZSM-5分子筛，其在体系中加入脲，使合成成本增加，同时，产品结晶度较低，未完全反应的固体硅源与产品的分离较困难。

上述ZSM-5分子筛在制备过程中多采用化学试剂为原料，生产成本较高，且晶化所需时间较长，产品存在晶型不稳定的问题。因此，制备出一种相对结晶度高、晶相纯度高、比表面积大、吸附性优良且对环境友好的ZSM-5分子筛具有重大现实意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种ZSM-5分子筛及其制备方法和应用。本发明的方法以脱硅液作为主要的硅源和钠源，通过微波辐射法合成ZSM-5分子筛，生产成本较低、制备工艺简单、晶化用时短，制备得到的ZSM-5分子筛具有较高的相对结晶度、较纯的晶相、较高的比表面积和较强的吸附性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种ZSM-5分子筛的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将脱硅液、铝源、模板剂和ZSM-5分子筛晶种加入至水中并混合，得到前驱体；

其中，所述前驱体包括SiO₂、Na₂O、Al₂O₃、模板剂和水，所述Na₂O和SiO₂的摩尔比为(0.05～0.4):1；

(2)将所述前驱体采用微波辐射的方式进行晶化，微波辐射的温度大于等于140℃，然后烧结，得到ZSM-5分子筛。