【畢業(yè)學(xué)位論文】赤泥洗液合成4A 沸石的研究-化學(xué)工程

分類(lèi)號(hào) 密級(jí) 編號(hào) 士 學(xué) 位 論 文 論文題目 赤泥洗液合成 4科、專(zhuān)業(yè) 化學(xué)工程 研究生姓名 李廣戰(zhàn) 導(dǎo)師姓名及專(zhuān) 業(yè)技術(shù)職稱(chēng) 黃可龍 教授 劉昌俊 高工 碩士學(xué)位論文 摘 要 要 本文介紹了代磷助洗劑4A 沸石的結(jié)構(gòu)、用途以及發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)水熱制備對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了 析，同時(shí)對(duì) 4A 沸石水熱合成機(jī)理進(jìn)行了探索研究，利用燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁流程中的赤泥洗液作為主要鋁源合成4察了合成過(guò)程中漿化、晶化及老化工藝等控制條件對(duì)產(chǎn)品4驗(yàn)表明，凈化后的赤泥洗液與水玻璃通過(guò)水熱合成工藝的條件控制，漿化溫度控制在 5055，晶化溫度控制在 7080，老化溫度控制在 95左右，可以生產(chǎn)出指標(biāo)合格的4A 沸石，其 數(shù)295mg/g，白度95%，達(dá)到了商品 4A 沸石一級(jí)品的要求。采用了高濃度合成以及三組分并流漿化等技術(shù)創(chuàng)新，提高了單槽產(chǎn)能，原有工藝產(chǎn)量固含為90100kg/項(xiàng)目通過(guò)工藝的改進(jìn)，將固含量提高至120140kg/相對(duì)提高30%左右，通過(guò)物理化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定，制備出了指標(biāo)優(yōu)異的4A 沸石，該產(chǎn)品作為助洗劑應(yīng)用于洗滌劑行業(yè)。赤泥洗液中的有效成分 以回收利用，不再返回氧化鋁的生產(chǎn)流程作無(wú)效循環(huán)，從而優(yōu)化了燒結(jié)法氧化鋁的生產(chǎn)工藝路線。并通過(guò)對(duì)水熱合成工藝的優(yōu)化完善，提出了相應(yīng)的實(shí)際生產(chǎn)控制措施，穩(wěn)定了產(chǎn)品指標(biāo)，提高了沸石的單槽產(chǎn)能，采用并流漿化工藝和晶化母液循環(huán)配料，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，提高了生產(chǎn)能力，降低了沸石的生產(chǎn)成本，同時(shí)節(jié)約了水資源。并經(jīng)過(guò)工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證，工藝合理可行，為企業(yè)的 持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支持。 關(guān)鍵詞 赤泥洗液，4A 沸石，并流漿化，水熱合成，洗滌助劑 碩士學(xué)位論文 A It A by RD EM in It of in in is as to A on A As in of of by of be 05 , of be 0 0 , of be at 5 . it A is 295mg/g, 95%, to of of of 0 100kg/is is 20 140kg/m3,is 0%A of as in by of as in be no of on of to by 士學(xué)位論文 is to s 4A 碩士學(xué)位論文 第 一章 目錄 錄 第一章 綜述 .機(jī)洗滌助劑 .洗劑的環(huán)境要求 .A 沸石 . 4A 沸石主要特性 . 沸石的其它應(yīng)用 . 4A 沸石質(zhì)量指標(biāo) . 合成 4A 沸石的方法 .泥洗液生產(chǎn) 4A 沸石的意義 .二章 沸石合成機(jī)理 .沸石的骨架結(jié)構(gòu) .性介質(zhì)中可溶性硅酸鹽的液相結(jié)構(gòu) .相中鋁酸鹽的狀態(tài)與結(jié)構(gòu) .性硅鋁凝膠的形成條件和化學(xué)結(jié)構(gòu) .石晶體的生長(zhǎng) . 4A 沸石合成過(guò)程物料狀態(tài)的變化 . 晶化導(dǎo)向劑加入量的影響 . 合成沸石的 .三章 實(shí)驗(yàn)室工藝研究 .驗(yàn)原料 .器與設(shè)備 .試方法 .泥洗液的凈化 .熱合成 4A 沸石的漿化、晶化及老化工藝研究 . 水熱合成 4A 沸石的漿化 . 4A 沸石的晶化 . 4A 沸石晶體的老化 .熱合成實(shí)驗(yàn) . 實(shí)驗(yàn)一 . 實(shí)驗(yàn)二 . 優(yōu)化實(shí)驗(yàn) .結(jié) .士學(xué)位論文 第 一章 目錄 工業(yè)試驗(yàn) .言 .驗(yàn)原料 .驗(yàn)設(shè)備 .驗(yàn)工藝 .濃度合成試驗(yàn) .濃度合成試驗(yàn) .組分并流漿化試驗(yàn) .產(chǎn)關(guān)鍵影響因素探討 . 生產(chǎn)固含 . 堿度平衡 . 溫度控制 . 白度控制 . 并流漿化 . 反應(yīng)終點(diǎn)控制 .料平衡 . 原有工藝物料平衡 . 試驗(yàn)工藝物料平衡 .結(jié) .五章 結(jié)論 .錄 相關(guān)的化學(xué)組成分析及測(cè)定 . . . . .考文獻(xiàn) . 謝 .讀學(xué)位期間發(fā)表的論文 . 第 一章 綜述 1第一章 綜述 機(jī)洗滌助劑 洗滌助劑中除表面活性劑為其主要成分外，為提高去污力，改善綜合使用性能，加入各種輔助成分即助劑。助劑本身的去污能力很小或沒(méi)有去污能力，但加到洗滌助劑中后，可以使洗滌劑的性能得到明顯改善，或可使表面活性劑的用量降低，因此是合成洗滌劑中不可缺少的重要組分。無(wú)機(jī)助劑種類(lèi)很多，其各自的性能作用不同。一般分為無(wú)機(jī)酸、堿金屬鹽和過(guò)氧酸鹽類(lèi)。通常使用的無(wú)機(jī)助劑為磷酸鹽類(lèi)。 磷酸鹽分為正磷酸鹽和縮合磷酸鹽。 合成洗滌劑中使用的磷酸鹽主要是縮合磷酸鹽， 它是通過(guò)不同比例的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉在較高的溫度下脫水縮合而成?？s合磷酸鹽有焦磷酸鈉（ 、三聚磷酸鈉 (四聚磷酸鈉（ 六偏磷酸鈉（ 。洗滌劑中使用的有焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉， 而四聚磷酸鈉和六偏磷酸鈉易吸潮， 粉狀不易加入。 最常用的是三聚磷酸鈉，其次是焦磷酸鈉，它們?cè)谙礈靹┲心芷鸬姜?dú)特的作用。 以三聚磷酸鈉為代表的聚合磷酸鹽，在合成洗滌劑配方中的使用，是世界合成洗滌劑工業(yè)發(fā)展的一件大事三聚磷酸鈉（合成洗滌劑的優(yōu)良助劑。由于三聚磷酸鈉對(duì)水中鈣鎂和其他重金屬離子，具有螯合性能，從而具有軟化水的能力。并有去污和防止污垢再沉積的能力。而且還發(fā)現(xiàn)三聚磷酸鈉與烷基苯磺酸鈉活性物具有明顯的協(xié)同效應(yīng)。這樣促進(jìn)了洗滌劑的發(fā)展，也促進(jìn)了三聚磷酸鈉用量的大幅度增加1。 三聚磷酸鈉，英文縮寫(xiě) 稱(chēng)五鈉。五鈉是白色顆?；蚍勰钗铮呛铣上礈靹┲凶钪饕臒o(wú)機(jī)助劑，在洗滌過(guò)程中，與鈣、鎂離子生成配合物： +2 成的復(fù)合離子，能在水中溶解，能降低水的硬度，起到軟化水的作用。這是因?yàn)樵谙礈煲褐须S著金屬離子數(shù)量的增加，去污力將減弱，尤其是烷基苯磺酸鈉活性物對(duì)水的硬度十分敏感，當(dāng)金屬離子增加時(shí)，其去污力顯著降低，當(dāng)五鈉和烷基苯磺酸鈉一起配伍，正好彌補(bǔ)了這一缺陷。五鈉不僅能軟化硬水，還能捕捉污垢中所含的各種金屬成分，在洗滌過(guò)程中起到了使污垢解離的作用，從而改善洗滌性能。 另外還起到分散和膠溶作用，堿性緩沖作用，防止制品結(jié)塊。五鈉由于具有上述助洗作用，所以它是最重要的助洗劑，在粉狀洗滌劑中的加入量通常在20% 40%。 碩士學(xué)位論文 第 一章 綜述 2另外比較重要的無(wú)機(jī)助劑還有硅酸鈉、碳酸鈉、硫酸鈉及過(guò)氧酸鹽等。 洗劑的環(huán)境要求 1970年日本的琵琶湖和瀕戶內(nèi)海等封閉水域，出現(xiàn)水草茂盛，魚(yú)類(lèi)死亡，飲用水發(fā)臭等現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)各方面專(zhuān)家的分析、診斷和論證。確認(rèn)其原因?yàn)樗辛姿猁}超過(guò)正常值而產(chǎn)生的過(guò)肥化現(xiàn)象。在這種條件下，水生植物瘋長(zhǎng)，使水中溶解氧過(guò)度消耗而造成上述現(xiàn)象。為此歐、美、日各國(guó)出自于生態(tài)學(xué)、環(huán)保的理由在廣泛的調(diào)查研究后，先后立法限磷和禁磷。 在發(fā)達(dá)國(guó)家合成洗滌劑是磷酸鹽使用大戶， 而這些磷酸鹽通過(guò)地下水系統(tǒng)無(wú)疑將全部進(jìn)入封閉水域，促使這些水域的富營(yíng)養(yǎng)化，因而，代替磷本、歐洲一些國(guó)家和美國(guó)的一些州開(kāi)始降低洗滌劑中些國(guó)家和地區(qū)甚至立法禁磷。在尋找適當(dāng)?shù)奶娲a(chǎn)品的過(guò)程中，人們先后使用過(guò)增加碳酸鈉、硅酸鈉用量、檸檬酸鈉等方法或助劑，但這些方法和協(xié)助或是因?yàn)楸幌纯椢锏V化嚴(yán)重，或是由于環(huán)保安全有疑問(wèn)，或與表面活性劑協(xié)同效應(yīng)不佳、價(jià)格昂貴等原因，一直未能得到廣泛應(yīng)用。 在過(guò)去 20 年多年中，一些國(guó)家對(duì)地表水過(guò)肥化的關(guān)注日益增強(qiáng)，導(dǎo)致了世界范圍內(nèi)廣泛開(kāi)展代磷助劑的研究、開(kāi)發(fā)和使用。代磷助劑必須滿足： 能除去水中的堿土金屬離子 去除污垢能力強(qiáng) 提供堿源維持一定的 適宜的經(jīng)濟(jì)成本 單獨(dú)或在洗滌劑配方中化學(xué)穩(wěn)定 對(duì)人畜安全無(wú)毒 對(duì)環(huán)境無(wú)或極小不良影響 在洗滌劑中作為合格的、被公認(rèn)的代磷助劑僅有沸石、檸檬酸鈉和近幾年又出現(xiàn)了層狀硅酸鈉），而碳酸鈉、硅酸鈉、聚所酸鹽和 作為輔助助劑使用2。 經(jīng)長(zhǎng)期研究，美國(guó)和德國(guó)差不多同時(shí)推出了4相當(dāng)程度上解決了A 沸石 自然界中有天然沸石和人工合成沸石兩大類(lèi)。 沸石是具有四面體骨架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，在沸石骨架結(jié)構(gòu)中形成許多有規(guī)則的孔道和空腔，這些孔道和空腔在分子篩形成過(guò)程中充滿著水分子和一些陽(yáng)離子，其中水分子可以通過(guò)加熱被驅(qū)，形成有規(guī)則的孔道和空腔結(jié)構(gòu)骨架，而陽(yáng)離子則定位在孔道和空腔中一定位置。再孔道和空腔中的陽(yáng)離子是可以交換的，經(jīng)某些陽(yáng)離子交換后，可以使沸石的催碩士學(xué)位論文 第 一章 綜述 3化及吸附性能有較大的變化，例如離子交換，不同離子交換后的徑為4。4醇、乙醇、硫化氫、二氧化碳、二氧化硫、乙烯、丙烯等，即吸附直徑小于4的分子3。 4用，起源于磷造成的水體“過(guò)營(yíng)養(yǎng)化”問(wèn)題。沸石分子篩由于具備等孔徑、大孔容及高的離子交換容量，已作為一類(lèi)重要的新材料而得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。其中，4過(guò)考核、研究、開(kāi)發(fā)，歐美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家報(bào)道4濟(jì)及環(huán)境質(zhì)量等方面的評(píng)價(jià)已公認(rèn)是符合要求的可代替三聚磷酸鈉的較好的助劑， 在我國(guó)隨著洗滌劑工業(yè)的發(fā)展，無(wú)論從環(huán)保的長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)出發(fā)，還是從節(jié)約磷資源考慮。用4。 A 沸石主要特性 除鈣能力： 在洗滌劑中使用的4其分子式為： 2（227水 22%，它是一種不溶于水具有正立方晶型的白色晶體，在沸石分子篩結(jié)晶的鋁硅酸鹽孔穴中，可相對(duì)自由移動(dòng)的與其它金屬離子進(jìn)行交換使水軟化，由于水合鎂離子的直徑大，與 4A 沸石的交換速度較低。實(shí)驗(yàn)表明：在一定條件下，沸石可脫除 98%以上的鈣離子，也可脫除 50%左右的鎂離子(沸石與鈣離子交換的能力，是衡量其作為洗滌助劑的重要指標(biāo)，以下稱(chēng)鈣交換指數(shù)，表示為：換)。 液體攜帶能力：對(duì)于洗衣粉或濃縮洗衣粉，經(jīng)常需具有較高含量的表面活性劑，達(dá)到去污的效果，這些表面活性劑必須要求由沸石攜帶，并具有一定的流動(dòng)性能。據(jù)測(cè)定4右。 一定的去污能力： 不溶于水的4使顏料產(chǎn)生非均相聚沉， 細(xì)小的沸石顆?？沙蔀槲⑷芑衔锏慕Y(jié)晶晶種，同時(shí)沸石呈堿性，因此 4A 沸石具有一定的去污能力。通過(guò)增加共助劑如檸檬酸鹽和優(yōu)化表面活性劑體系，含沸石洗滌劑的去污性能可接近含磷洗滌劑的水平。 吸附作用：沸石可與粒子污垢聚集并從水相中除去，同時(shí)它還能吸附一定的被分散分子，通過(guò)這些吸附和聚集作用能夠減少污垢再沉積于織物上，從而增加反射率。沸石洗滌劑通過(guò)添加聚合物來(lái)提高反射率，達(dá)到 安全性和環(huán)境友好：4用安全、在毒理學(xué)上是無(wú)毒的。對(duì)污水處理廠進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，均無(wú)不良影響。 石的其它應(yīng)用 在吸附分離過(guò)程中的應(yīng)用：在生產(chǎn)和科研過(guò)程中，對(duì)各種氣體和液體原料或產(chǎn)品有時(shí)需要高度干燥才能滿足使用要求，4A 沸石是一種高效干燥劑，對(duì)水具碩士學(xué)位論文 第 一章 綜述 4有特別高的親和力，吸水的性能很強(qiáng)，同時(shí)性質(zhì)穩(wěn)定，不受各種溶劑的侵蝕，經(jīng)多次再生仍保持較好的吸附性能，因而可長(zhǎng)期使用5。由具有高度的選擇性，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)吸附分離過(guò)程中，進(jìn)行各種液體和氣體產(chǎn)品的分離和凈化。 催化過(guò)程中的應(yīng)用：催化過(guò)程是石油、化工等部門(mén)中的重要工藝過(guò)程，催化裂化在現(xiàn)代石油煉制工業(yè)中占有重要的地位， 它不僅是深度加工增產(chǎn)輕質(zhì)油品的主要手段，而且能夠提供大量裂化氣，用作石油化學(xué)工業(yè)的重要原料6。 A 沸石質(zhì)量指標(biāo) 4換295mg/g； 白度95%；灼減22%；粒度分布：001 1A 沸石的化學(xué)成分 從其組成可以看出接近于2，在4這種結(jié)構(gòu)使得陽(yáng)離子和水分子有較大的移動(dòng)性，可進(jìn)行陽(yáng)離子交換和可逆的脫水。 成 4A 沸石的方法 從1945年美國(guó)聯(lián)合碳化物公司首先開(kāi)始工業(yè)生產(chǎn)4歷經(jīng)幾十年不斷研究和開(kāi)發(fā)，已經(jīng)形成了世界幾大名牌 4A 沸石生產(chǎn)線為主體的新產(chǎn)業(yè)。以水熱合成 4A 沸石是世界上普遍采用的生產(chǎn)路線，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，該工藝中影響4換速度及容量的主要因素是反應(yīng)混合物的組成、投料時(shí)間、成膠溫度及時(shí)間、晶化溫度及時(shí)間。 劉裕銘等人以水玻璃和偏鋁酸鈉為原料， 采用水熱合成法通過(guò)添加晶化導(dǎo)向劑以縮短沸石晶化過(guò)程的誘導(dǎo)期。其研究結(jié)果表明，晶化導(dǎo)向劑對(duì) 4A 沸石的合成具有明顯的誘導(dǎo)效應(yīng)，不僅大大加快晶化速度，且沸石的粒度微細(xì)均一，其子交換度也有明顯提高，使晶化速度由3得沸石的子交換度可由6575%提高至85%左右。 徐德林為了制備白度高、換速度及交換容量大、顆粒度均勻的洗滌用4A 沸石5，對(duì)以氫氧化鋁粉、氫氧化鈉、硅酸鈉溶液為原料水熱合成 4A 沸石的方法進(jìn)行深入研究，不僅確定了最佳工藝條件，而且在沸石合成過(guò)程中使用濃凝膠晶化，提高了反應(yīng)混合物中有效成分和濃度，使單釜產(chǎn)量增加，能耗降低，43 28 18 士學(xué)位論文 第 一章 綜述 5日本公開(kāi)專(zhuān)利 79147200 給出了一系列由鋁酸堿水溶液和硅酸堿水溶液反應(yīng)制備 4A 沸石的合成實(shí)例，并對(duì)各種產(chǎn)品的性能進(jìn)行了測(cè)試，給出了在硬水中子交換速度和離子交換容量大、分散性能優(yōu)良的沸石的制法。 其它合成方法還有： 以高嶺土為原料在高溫下活化焙燒后進(jìn)行堿溶出、 成膠、晶化后制備4，人討論了煅燒高齡土制4對(duì)原料高領(lǐng)土的限制、煅燒最佳條件以及合成過(guò)程中各階段的變量范圍進(jìn)行了研究，給除了凝膠形成的時(shí)間、溫度、攪拌速度范圍以及老化時(shí)間、溫度和結(jié)晶溫度、時(shí)間、攪拌速度、凝膠的組成范圍，并討論了母液回收及對(duì)沸石白度的影響。 還有以膨潤(rùn)土為原料，用酸處理制得酸化物，在用堿處理使活性 9， 由于該工藝是以天然原料為基礎(chǔ)合成 4A 沸石的，工藝復(fù)雜、酸處理后物料難以過(guò)濾，廢酸引起的環(huán)境污染嚴(yán)重。 4A 沸石生產(chǎn)方法按照工藝技術(shù)路線可分 為水熱合成法和水熱轉(zhuǎn)化法，按照原料種類(lèi)可分為許多中，目前，國(guó)內(nèi)比較典型的有三種。 （1）工業(yè)H)3重溶以水玻璃、工業(yè)H)3、工業(yè)H)3用苛性堿溶解為偏鋁酸鈉溶液做鋁源，與水玻璃經(jīng)水熱合成生產(chǎn)4法是氫氧化鋁生產(chǎn)的“逆加工”過(guò)程，工藝流程長(zhǎng)，母液洗液處理難度大，成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 （2）含鋁礦物改性法 較為有代表性的是高嶺土煅燒和酸性白土法。 煅燒高嶺土是將高嶺土煅燒后加入結(jié)晶得4011。此法產(chǎn)品白度較低、質(zhì)量較差，難以滿足廣大用戶的需要。酸性白土改性法是將白土用酸處理后，將有用成分溶出，然后再加晶形成4法不但產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有保障，而且還需要昂貴的設(shè)備。 （3）依托氧化鋁生產(chǎn)流程，利用氧化鋁生產(chǎn)中間產(chǎn)物偏鋁酸鈉溶液為原料，與水玻璃經(jīng)水熱合成生產(chǎn)4法經(jīng)濟(jì)合理，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，中國(guó)鋁業(yè)山東分公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)山鋁）就是利用此法，其工藝過(guò)程是：氧化鋁廠生產(chǎn)的偏鋁酸鈉溶液泵送至沸石生產(chǎn)原液儲(chǔ)槽，調(diào)配后于硅酸鈉（水玻璃）溶液按照一定比例經(jīng)漿化、晶化；分離、洗滌、烘干等工序，制得產(chǎn)品。 泥洗液生產(chǎn) 4A 沸石的意義 燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁過(guò)程中，鋁土礦溶出后經(jīng)過(guò)濾，其固體稱(chēng)為赤泥，用水進(jìn)行逐級(jí)反向洗滌，可以富集其中的有用成分氧化鋁和氧化鈉，這種洗水稱(chēng)為赤泥洗液12。洗后赤泥外排，赤泥洗液處理后返回氧化鋁燒結(jié)法流程，避免其中有用成分隨赤泥排放而損失。但其返回流程后未能直接利用，造成氧化鋁反復(fù)進(jìn)行無(wú)碩士學(xué)位論文 第 一章 綜述 6效循環(huán)，使得生產(chǎn)效率降低，成本升高。 赤泥洗液中0g/中含有少量的于4比計(jì)算時(shí)可忽略。赤泥洗液的含量和要調(diào)配使之穩(wěn)定才能用于4面是多次分析的赤泥稀液成份，k 表1泥洗液成份 T(g/L) AO(g/L) Nc(g/L) g/L) 1 于無(wú)磷粉的快速發(fā)展，沸石的需求也隨之增加，山鋁4步發(fā)展到現(xiàn)在的200照中國(guó)鋁業(yè)關(guān)于化學(xué)品氧化鋁的規(guī)劃，要求山東鋁達(dá)到400步建成化學(xué)品氧化鋁基地。為增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)發(fā)展的需要，必須進(jìn)行技術(shù)革新，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，優(yōu)化工藝路線。 利用赤泥洗液生產(chǎn)4赤泥洗液中氧化鋁含量正好在合成4必再用水進(jìn)行調(diào)整，減少了生產(chǎn)工序，該項(xiàng)目中的生產(chǎn)母液用于進(jìn)行水玻璃的調(diào)整，這樣就減少了配料用新水的消耗，節(jié)約了水資源。同時(shí)，赤泥洗液大部分不再返回?zé)Y(jié)法流程，大大減少循環(huán)液量，降低了母液蒸發(fā)量，降低能耗，同時(shí)提高了氫氧化鋁的產(chǎn)出率，減少了鋁酸鈉溶液的脫硅精制。 碩士學(xué)位論文 第二章 沸石合成機(jī) 理 7圖 2A 型沸石骨架結(jié)構(gòu)第二章 沸石合成機(jī)理 沸石的骨架結(jié)構(gòu) 沸石分為天然沸石和人工合成沸石兩大類(lèi)， 沸石晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)存在著大量的排列規(guī)律、大小均勻、彼此貫通，并與外界相連的孔穴和通道。沸石中的堿或者堿土金屬在晶體中的結(jié)合力很弱，很易被置換。沸石的獨(dú)特內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，使其具有吸附、離子交換、氣液相分離提純，是一種結(jié)晶型的硅鋁酸鹽。 離子和氯離子位于立方體的八個(gè)頂角上，若用籠代替所有的鈉離子和氯離子，并且相鄰二個(gè)籠間通過(guò)四元環(huán)用氧橋相 互連接，這樣便形成 ，由圖 2個(gè)籠相互連接后，在當(dāng)中又形成一個(gè)新的籠子，稱(chēng)籠，是個(gè)平切立方八面體，由 12個(gè)四元環(huán)、 8個(gè)六元環(huán)和 6個(gè)八元環(huán)組成，共 26個(gè)面、 48個(gè)頂角?；\通過(guò)八員環(huán)與相鄰的籠相通。八員環(huán)就是 些孔道沿三個(gè)軸方向互相貫通，有效孔徑為 。 不考慮硅鋁位置上的差別，晶胞參數(shù) 其晶胞組成可用以下的化學(xué)式表示： 27中，硅鋁四面體二十四個(gè)，中心位置在籠的二十四個(gè)頂點(diǎn)上一般孔徑為 4 ，稱(chēng) 4由鈉型交換為鈣型后孔徑約為 5 ；鉀型孔徑約為 3 。晶體中的水除去后，晶體密度為 克 每個(gè)晶胞中含有 12個(gè)可交換的 定這些陽(yáng)離子在晶格中的分布是十分困難的。在水熱合成 于水分子中的氧原子和 x射線散射效應(yīng)，故結(jié)晶學(xué)上很難加以區(qū)分。 4z)+M+(s) z)+M+(s) (s)是溶液中 取代沸石鈉離子Na(z)的交換離子。 碩士學(xué)位論文 第二章 沸石合成機(jī) 理 性介質(zhì)中可溶性硅酸鹽的液相結(jié)構(gòu) 沸石分子篩的合成大多數(shù)是在強(qiáng)堿性介質(zhì)中進(jìn)行的，所以堿金屬鈉離子的強(qiáng)堿性硅酸鹽是合成沸石分子篩的主要硅源之一。 這范圍內(nèi)，體系中存在著各種不同的硅酸根離子及硅鋁酸根離子。 而這些離子的存在與分布受多種因素的影響，當(dāng)溫度及液中酸堿平衡及聚合 H+ +種聚合液中硅酸根離子的存在狀態(tài)及結(jié)構(gòu)主要是由酸堿度及。此外，還與陽(yáng)離子種類(lèi)有關(guān)。 硅酸鈉溶液是合成沸石分子篩最常用的一種試劑。 水玻璃也是硅酸鈉的一種溶液，它不僅提供了合成沸石分子篩的硅源，而且也提供了 和 相中鋁酸鹽的狀態(tài)與結(jié)構(gòu) 沸石的合成一般都是在硅酸鹽與鋁酸鹽共存的體系中形成的， 所以對(duì)溶液中鋁酸根離子存在狀態(tài)的研究對(duì)沸石的合成具有指導(dǎo)意義。 溶液中堿性介質(zhì)中，鋁酸根離子的主要存在形式為H)4-。當(dāng)堿濃度增加到一定程度時(shí)，溶液中則H)4- 離子便脫水而轉(zhuǎn)變成離子形式。 其脫水過(guò)程有兩種方式： 第一種 H)4- H)2-+H)2- 2O 第二種 2H)4- (H)32-+成的在酸性溶液里，鋁以合離子的形式存在。酸度越大，這種水合離子越穩(wěn)定6。 當(dāng)合鋁離子很容易發(fā)生水解、聚合作用而形成高聚物。其聚合度依賴(lài)于+ 的比值，子濃度越大聚合程度越大。在強(qiáng)酸性溶液中，優(yōu)勢(shì)，而H)2+，H)2+或H)4時(shí)，溶液中的量很少，而H)4的來(lái)說(shuō)不同種鋁酸根離子濃度變化如下圖所示。 碩士學(xué)位論文 第二章 沸石合成機(jī) 理 9表2酸鹽溶液中，每對(duì)離子濃度比值與l(-/ l(+/ l(+/ 0 1 2 3 4 性硅鋁凝膠的形成條件和化學(xué)結(jié)構(gòu) 為了合成某種類(lèi)型的沸石，必須配置具有一定配比的反應(yīng)混合物；反應(yīng)混合物的配比不同，所得到沸石品種也不同，反應(yīng)混合物的組成是影響沸石產(chǎn)品及合成過(guò)程的主要因素。為了考察反應(yīng)