[发明专利]一种通过紫外光辐射辅助合成分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属于分子筛合成技术领域，具体涉及一种通过紫外光辅射辅助合成分子筛的方法。

背景技术

从上个世纪40年代开始，分子筛以其规则的孔道及笼结构使其在催化、客体分子吸附及离子交换方面表现出了优异的性质及应用。目前世界上大部分的石油都是采用沸石分子筛作为催化剂进行汽化裂化的。由于分子筛研究与工业发展息息相关，分子筛新的合成路线的探索成为现代科学工作者研究的重点。而作为沸石分子筛的代表，硅铝分子筛的人工合成大部分是采用高温高压(60-200℃)水热法在高碱条件下合成的，该方法由于高碱条件的制约，从而对工业反应器要求较高，并产生大量高碱废水，不利于节能减排。而另外一种需要采用氟化物作为矿化剂，虽然可一定程度上降低初始凝胶的碱度，然而氟化物的存在使得分子筛结晶时间变长，另外氟化物较强的腐蚀性及挥发性使得该方法一直在工业应用方面遇到瓶颈。目前在分子筛合成方法上除了上述两种以外，其他还有例如微波法、化学气相沉积法、超声波法等等，然而这些方法反应特殊，不易控制，无法实现规模化生产应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述分子筛制备方法的缺点以合成A型、X型、N型、Silicalite-1分子筛为例，提供一种设计合理、工艺可行、操作简便的紫外光辐射辅助合成经典分子筛的方法。

本发明为解决上述技术问题所述的一种通过紫外光辅射辅助合成分子筛的方法，其特征在于：将制备得到的分子筛初始凝胶在功率密度20～80w/m²的紫外光辐射下进行晶化，从而通过紫外光辅射辅助合成分子筛。紫外光可以激发体系中产生羟基自由基，引发自由基反应，从而在较低温度和较低碱度的条件下加速分子筛的合成。具体的，包括如下几种具体的方法。

合成A型分子筛：将硅源、氢氧化钠和水按一定比例混合搅拌2～4小时，得到溶液A；将铝源与氢氧化钠和水按一定比例混合搅拌2～4小时，得到溶液B；将溶液B缓慢加入溶液A中，得到A型分子筛初始凝胶，搅拌1～3小时后，将其转入石英器皿中，在功率密度20～80w/m²的紫外光辐射下进行晶化，晶化温度为25～40℃，反应时间为8h～36h；晶化反应产物冷却至25～30℃后用去离子水洗至pH＝8～9，最后在50～80℃空气中干燥，得到A型分子筛粉末。

所述硅源为硅酸钠或正硅酸乙酯，铝源为偏铝酸钠(Al₂O₃>41wt％)，在不同晶化温度时，25～30℃下添加的反应原料的有效成分的摩尔比为SiO₂：Al₂O₃：H₂O：Na₂O＝1：0.47～0.55：60.70～65.82：2.82～4.18；而在35～40℃条件下晶化的反应原料的有效成分的摩尔比为SiO₂：Al₂O₃：H₂O：Na₂O＝1：0.46～0.55：110～220：14～16。在其余温度时，可参考现有比例范围内调节H₂O和NaOH用量即可。

合成X型分子筛：将硅源、氢氧化钠和水按一定比例混合搅拌2～4小时，得到溶液A；将铝源与氢氧化钠和水按一定比例混合搅拌2～4小时，得到溶液B,将溶液B缓慢加入溶液A中，得到X型分子筛初始凝胶，搅拌1～3小时后，将其转入石英器皿中，在功率密度20～80w/m²的紫外光辐射下进行晶化，晶化温度为25～30℃，晶化时间为24h～36h；晶化反应产物用去离子水洗至pH值为8～9，在50～80℃空气中干燥，得到X型分子筛粉末。

所述硅源为硅酸钠，铝源为偏铝酸钠(Al₂O₃>41wt％)，反应原料的有效成分摩尔比为SiO₂：Al₂O₃：H₂O：Na₂O＝1：0.22～0.28：77.52～86.70：9.36～10.05；