基本信息
- 項目名稱：
- 煤系高嶺土微波合成NaA分子篩干燥劑
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本作品以內(nèi)蒙煤系高嶺土為原料，采用合成產(chǎn)物性能優(yōu)越，且可大量節(jié)能省時的微波晶化法在不同的陳化時間、成核時間、晶化時間以及晶種添加量條件下微波合成NaA分子篩，通過SEM，XRD測試手段對產(chǎn)物的形貌和結(jié)晶情況進行了表征，以此對實驗結(jié)果和各合成因素進行了分析和研究，從而尋找微波合成分子篩的最佳條件。
- 詳細介紹：
- 煤系高嶺土資源豐富，價格低廉，性能優(yōu)越，與沸石分子篩有相似的硅鋁比，所以用低廉的高嶺土合成具有高經(jīng)濟價值的分子篩的研發(fā)過程已引起了學術(shù)界和商業(yè)界的廣泛興趣。 傳統(tǒng)的水熱合成法合成時間長，能耗大，合成產(chǎn)物的質(zhì)量難以達到標準，目前在工業(yè)上國內(nèi)外均很少有企業(yè)用高嶺土來合成4A分子篩。而后發(fā)展起來的微波晶化法不僅比傳統(tǒng)水熱法的合成產(chǎn)物性能優(yōu)越，且可大量的節(jié)能省時。 本作品即以內(nèi)蒙煤系高嶺土為原料，在不同的陳化時間、成核時間、晶化時間以及晶種添加量條件下微波合成NaA分子篩；并通過SEM，XRD測試手段對產(chǎn)物的形貌和結(jié)晶情況進行了表征，以此對實驗結(jié)果和各合成因素進行了分析和研究。結(jié)果表明，四個因素均會影響分子篩靜態(tài)吸水量，其中晶化時間影響最大；并發(fā)現(xiàn)了微波合成需要高嶺土充分的溶解；微波加熱強度大，易發(fā)生轉(zhuǎn)晶。本作品合成的NaA分子篩的靜態(tài)吸水量最高可達28.26wt.%。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：研究煤系高嶺土微波合成NaA分子篩干燥劑的最佳合成條件。 基本思路：以煤系高嶺土為原料微波合成NaA分子篩，考察陳化時間、成核時間、晶化時間以及晶種添加量對微波合成NaA分子篩的影響，尋找最佳合成路線。
科學性、先進性及獨特之處
- 科學性、先進性：本作品是經(jīng)過大量的微波合成法條件實驗，對合成過程中四個因素作了科學的系統(tǒng)分析，并通過XRD、SEM等較先進的科學研究方法對分子篩進行表征，從而尋找分子篩的最佳合成條件。 獨特之處：以高嶺土為原料合成分子篩，目前多數(shù)采用的是傳統(tǒng)的水熱法，而本作品采用的是具有合成時間短，加熱均勻及溫度梯度小等優(yōu)點的微波輻射晶化法。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 實際應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義：高嶺土的微波輻射晶化法合成分子篩自出現(xiàn)以來，已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，通過研究使其實現(xiàn)工業(yè)化已成為不可阻擋的趨勢。本實驗對高嶺土微波合成NaA分子篩具有一定的參考作用，對其合成條件有更加明確的認識，同時可以為工業(yè)上快速、節(jié)能和連續(xù)地以微波法生產(chǎn)出高性能分子篩提供一定的研究基礎(chǔ)。
學術(shù)論文摘要
- 本文是以內(nèi)蒙煤系高嶺土為原料，在不同的陳化時間、不同的成核時間、不同的晶化時間以及不同的晶種添加量條件下微波合成NaA分子篩；并通過SEM，XRD測試手段對合成產(chǎn)物的形貌和結(jié)晶情況進行了表征，以此對實驗結(jié)果和各合成因素進行了分析和研究。結(jié)果表明，四個因素均會影響分子篩靜態(tài)吸水量，其中晶化時間影響最大；并發(fā)現(xiàn)了微波合成需要高嶺土充分的溶解；微波加熱強度大，易發(fā)生轉(zhuǎn)晶。本文合成的NaA分子篩的靜態(tài)吸水量最高可達28.26wt.%。
獲獎情況
- 1、作品《煤系高嶺土微波合成NaA分子篩干燥劑》于中文核心期刊《硅酸鹽通報》2010年第29卷第6期1263～1268頁刊登。 2、作品《煤系高嶺土微波加熱合成干燥用13X型沸石分子篩》于中文核心期刊《非金屬礦》2010年第33卷第202期13～15頁刊登。 3、作品《煤系高嶺土水熱合成NaA分子篩的結(jié)晶規(guī)律》于EI期刊《功能材料》2010年增刊刊登。 4、作品《高嶺土合成沸石分子篩的研究進展》于中文核心期刊《化工進展》2010年第29卷增刊（二）232～236頁刊登。
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- 參考文獻： [1] 蔣榮立,周懷蘭,呂小麗,仇友愛,郭鑫. 煤系高嶺土合成吸附干燥劑4A 分子篩的試驗研究[J]. 中國礦業(yè)大學學報,2005,34(6):793-797. [2] 白召軍,張利萍,趙亞婔等. 粉煤灰制備沸石分子篩的研究進展[J]. 硅酸鹽通報,2009,28(4), 771-774. [3] Sathy Cohandrasekhar, P.N.Pramada. Microwave assisted synt-hesis of zeolite A from metakaolin [J]. Mesoporous Materials, 2007: 1–10. [4] 雷家珩,佟鈺,雷麗文,羅大兵,袁啟華. 高嶺土合成4A分子篩及其表征[J]. 功能材料,1999,30(4):418-420. [5] H.Youssef, D.Ibrahim, S.Komarneni. Microwave-assisted versus conventional synthesis of zeolite A from metakaolinite [J]. Microporous and Mesoporous Materials. 2008, (115): 527–534. [6] 彭同江,孫紅娟,焦永峰,劉福生. 膨潤土直接堿溶法制備4A 沸石分子篩的試驗[J]. 中國礦業(yè),2005,14(2):58-61. [7] 吳其勝,黎水平,蘇莎莎. 徐州地區(qū)煤系高嶺土合成4A沸石分子篩[J]. 化工進展,2008,28(1):130-134. [8] 鐘聲亮,張邁生,黃宜祥. 4A分子篩的微波半工業(yè)合成[J]. 材料導報,2007,21(1):155-157.
同類課題研究水平概述
- 高嶺土微波合成分子篩國內(nèi)外研究水平概述： 煤系高嶺土是煤炭開采和加工工程中的一種固體廢棄物，其含量達原煤產(chǎn)量的10%-20%,高嶺土在我國有豐富的儲藏，現(xiàn)已探明地質(zhì)儲量約30億t，主要分布在粵、桂、贛、閩、蘇等地區(qū)。由于高嶺土資源豐富，價格低廉，性能優(yōu)越，其硅鋁比與沸石分子篩相似，用低廉的高嶺土合成具有高經(jīng)濟價值的分子篩，不僅可以提高高嶺土的有效利用率，而且可以降低合成分子篩的合成成本，所以用高嶺土合成沸石分子篩的研發(fā)過程引起了學術(shù)界和商業(yè)界的廣泛興趣。 近年來，由于環(huán)境保護的需要, 4A分子篩的市場需求增加,用高嶺土,特別是煤系高嶺土合成分子篩的低成本、高附加值吸引眾多學者從事該領(lǐng)域的研究工作,但普遍采用的工藝是先高溫800℃以上直接焙燒，使高嶺土轉(zhuǎn)變?yōu)闊o定形的活性偏高嶺土，然后將偏高嶺土與堿和水按一定比例混合，經(jīng)老化和晶化反應(yīng)而得到4A沸石產(chǎn)品，即高嶺土的水熱合成分子篩法。但是，水熱合成法的合成時間長，能耗大，合成產(chǎn)物的質(zhì)量難以達到標準，目前在工業(yè)上國內(nèi)外均很少有企業(yè)用高嶺土來合成4A分子篩。 微波是指頻率在 300 MHz -3000 GHz，波長在1 m（不含1 m）到0.1 mm之間的電磁波。微波具有穿透性、熱慣性小、選擇性加熱等特點。微波輻射晶化法是20世紀70年代才發(fā)展起來的合成路線，相比于傳統(tǒng)的水熱合成法的合成時間長，能耗大，合成產(chǎn)物的質(zhì)量難以達到標準，因此在工業(yè)上國內(nèi)外均很少有企業(yè)用高嶺土來合成4A分子篩，微波法合成所需時間大大縮短，加熱均勻及溫度梯度小，操作方便，產(chǎn)物顆粒較細、白度較高,可節(jié)能50 %～80 %，且合成過程易于控制，因此這種新的合成路線便于實現(xiàn)快速、節(jié)能和連續(xù)生產(chǎn)分子篩的目標。雖然現(xiàn)階段利用微波晶化法合成分子篩的研究還較少，且都限于實驗室，未能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但它的研究發(fā)展已成為不可阻擋的趨勢。
