高效低钠ReY型分子筛的合成与应用

论文摘要

Y型分子筛硅铝比高,具有均匀规整的分子大小的孔道结构和巨大的表面积,因而具有独特的吸附催化性能和良好的热稳定性。ReY型分子筛是将稀土元素负载到NaY分子筛中,降低了钠含量具有更高的活性,可用作高效吸附剂或催化剂。工业上使用的高档油品如抗燃油、航空调速油等由于油品本身及工作条件和环境的原因,使用中极易出现油质劣化造成油品的色泽加深、酸值升高、水分增加、电阻率下降等。油质的劣化不但降低了抗燃油的使用寿命,造成系统及元件的故障,严重时还将危及系统的安全运行,而且更换系统用油还将大大增加成本。本课题任务来源于中国铝业公司科技发展基金项目“高效复合Re-吸附剂的开发应用”,旨在采用新的合成工艺,开发一种新型高效的稀土元素负载的Y型分子筛-ReY型分子筛,用于劣化抗燃油的净化再生,对于提高抗燃油系统运行的可靠性,降低生产成本将会产生重大的经济效益和社会效益。关于稀土元素负载的Y型分子筛并将分子筛中钠含量降到0.2%以下的研究还未见有报道。首先采用组成不同、陈化时间不同的导向剂,水热法合成了NaY型分子筛,通过BET及XRD技术分析表征了其比表面积和结晶度。结果表明导向剂的组成及陈化时间对合成NaY型分子筛的结晶及性能都有较大影响。同时采用单因素设计方法确定了NaY型分子筛的最佳合成工艺条件:导向剂的组成为16Na2O:1Al2O3:15SiO2:300H2O,陈化48h,溶胶在50℃下老化2h,105℃下晶化48h,在此条件下合成的钠型分子筛比表面积为712 m2·g-1、结晶度92%,钠含量13.8%。其次,通过稀土盐及铵盐两个阶段的离子交换过程来修饰合成的NaY。通过单因素法考察了第一阶段氯化稀土加入量、交换时间、交换温度、洗涤水用量以及焙烧对离子交换的影响,获得较佳的交换条件。在优化条件下依次交换使钠含量从13.8%降为1.08%;通过正交试验设计方法考察了第二阶段各因素的影响,将1.08%钠含量的ReY型分子筛分别与氯化铵、氟硅酸铵两种交换剂进行深度离子交换,最终将钠含量降到了0.2%以下。最后,通过测定抗燃油电导率及酸值对本文合成的0.18%钠含量的ReY型分子筛进行了吸附性能的研究和评价。结果表明,当吸附剂用量为抗燃油的10%,可将来自中国长城铝业公司的劣化抗燃油的电阻率由2.6×109Ω·cm升到1.2×1012Ω·cm、酸值由0.40mg（KOH）·g-1降为0.04mg（KOH）·g-1、颜色由深红色变为淡黄色,与新的抗燃油接近,吸附效果优于其他抗燃油吸附剂。本文制备的低钠ReY型分子筛具有高吸附性能,相关研究可为低钠ReY型子筛的工业化生产与应用提供技术支持和理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪 论
• 1.1 沸石分子筛的组成、结构和性能
• 1.1.1 沸石分子筛的组成
• 1.1.2 沸石分子筛的结构
• 1.1.3 沸石分子筛的性能
• 1.1.4 沸石分子筛的分类
• 1.2 沸石分子筛的应用
• 1.2.1 沸石分子筛在吸附分离过程中的应用
• 1.2.2 沸石分子筛在催化过程中的应用
• 1.2.3 沸石分子筛在其它领域的应用
• 1.3 Y型分子筛的合成研究进展
• 1.3.1 Y型分子筛合成方法
• 1.4 稀土元素在合成分子筛中的应用
• 1.4.1 稀土元素简介
• 1.4.2 稀土在分子筛合成中的应用
• 1.5 劣化抗燃油的再生处理
• 1.5.1 抗燃油劣化原因
• 1.5.2 抗劣化处理研究
• 1.6 本文研究的意义和内容
• 第二章 水热法合成NAY型分子筛工艺研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料试剂与仪器
• 2.2.2 导向剂的制备
• 2.2.3 偏铝酸钠溶液的制备
• 2.2.4 NaY分子筛的合成
• 2.2.5 NaY型分子筛的分析与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 导向剂组成的影响
• 2.3.2 导向剂陈化时间的影响
• 2.3.3 溶胶老化温度的影响
• 2.3.4 晶化时间的影响
• 2.3.5 晶化温度的影响
• 2.3.6 合成的NaY分子筛的表征
• 2.4 小结
• 第三章 REY型沸石分子筛的合成
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 NaY型分子筛与氯化稀土的离子交换
• 3.3 结果与讨论
• 3加入量的影响'>3.3.1 ReCl₃加入量的影响
• 3.3.2 交换时间的影响
• 3.3.3 交换温度的影响
• 3.3.4 交换液浓度的影响
• 3.3.5 洗涤水用量的影响
• 3.3.6 洗涤水温度对过滤速度的影响
• 3.3.7 焙烧过程的影响
• 3.4 小结
• 第四章 深度离子交换获得超低钠REY分子筛探索性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 ReY沸石分子筛的深度交换
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 蒸汽焙烧对低钠分子筛离子交换的影响
• 4.3.2 温度对离子交换过程的影响
• 4.3.3 交换过程各因素对离子交换过程的影响
• 4.3.4 洗涤水用量对离子交换过程的影响
• 4.3.5 离子交换试验的重现性考察
• 4.4 小结
• 第五章 超低钠REY分子筛在处理劣化抗燃油中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 试剂与仪器
• 5.2.2 劣化抗燃油的处理
• 5.2.3 抗燃油体积电阻率的测试步骤
• 5.2.4 抗燃油酸值的测定步骤
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 低钠ReY型分子筛吸附效果评价
• 5.3.2 低钠ReY型分子筛的市场前景
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢