丝光沸石疏水化改性及吸附性能研究

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疏水沸石是一种新型的吸附分离材料,愈来愈引起人们的关注。本文旨在通过硅烷化、脱铝改性丝光沸石,以提高丝光沸石疏水性能,为疏水沸石的开发利用提供一些基本数据和实验依据。 本文较系统总结了作为无机主体材料的沸石分子筛的发现、发展及其应用的历史和研究进展;沸石分子筛改性的一些主要方法及各方法的优越性和局限性,重点介绍了硅烷化及脱铝改性的国内外研究进展;分子筛吸附发展概况以及测量吸附量的主要方法。应用X射线衍射,X射线荧光光谱、热谱(DTA、TG)、红外光谱、N2吸附等温线、水、正己烷及NO2静态饱和吸附量测定等综合分析测试手段,研究了改性前后丝光沸石的晶体结构、结晶度、硅铝比、热稳定性和饱和吸附量变化;对沸石硅烷化及脱铝改性的机理做了初步探讨。 我们开展了丝光沸石硅烷化及盐酸和草酸脱铝改性的研究。针对沸石表面和孔口存在大量的羟基而表现出亲水性,采用末端带极性基团的三甲基氯硅烷对沸石表面和孔口进行改性,既使羟基被除掉,同时又保证了沸石结构、热稳定性不发生改变。硅烷化改性后丝光沸石对N2和水的饱和吸附量有一定程度下降,尤其是水的吸附量下降明显,但正己烷的吸附量有微量的提升;在红外光谱2900-3000 cm-1位置出现明显的甲基吸收谱带,这个吸收峰在丝光沸石原粉中是没有的,证明了硅烷化改性成功。介于丝光沸石原粉相对富含铝而使其表现出亲水的特征,采用不同浓度的盐酸和草酸分别对沸石骨架进行了脱铝改性,研究结果表明,脱铝能使沸石的吸水量下降,但不如硅烷化改性样品下降的明显,正己烷的吸附量有一定程度的提高,这说明脱铝后形成的大量末端硅羟基仍有亲水性,这些Si-OH基和骨架铝一样也是亲水中心,因而单纯酸脱铝疏水效果有限。草酸的脱铝效果好于HCl,提高固液比和延长回流时间对提高硅铝比是非常有效的,但草酸对沸石结晶度的影响较HCl大。另外,我们还对Y型沸石进行了硅烷化改性,应用红外光谱、热谱对其进行了表征,硅烷化改性Y型沸石疏水表现出良好的疏水效果。
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