[发明专利]一种以稻壳为原料制备等级孔Y型分子筛的方法

说明书

本发明公开了一种以稻壳为原料制备等级孔Y型分子筛的方法，属于沸石分子筛领域。它的合成方法包括下列步骤：筛选后的稻壳分别用去离子水和盐酸处理；再在马弗炉里焙烧，得到炭化稻壳；炭化稻壳与氢氧化钠溶液混合均匀、干燥、研磨至一定粒度；将混合物在高温，惰性氛围下处理一段时间，得到活化后的稻壳炭；用碱液将稻壳炭中的硅提取出来，作为合成等级孔Y型分子筛的硅源，稻壳中的炭作为介孔模板剂，再加入铝源、碱源、导向剂，搅拌；装入反应釜晶化、洗涤、抽滤、干燥、焙烧。合成出的稻壳炭的比表面积超过900m²/g，孔容达到1.0cm³/g，孔径主要集中在2‑6nm，分子筛的比表面积超过500m²/g，孔容达到0.31cm³/g。

技术领域

本发明涉及一种等级孔分子筛的制备方法，具体地来说，是一种以稻壳硅作为硅源，稻壳炭为介孔模板剂合成等级孔Y型分子筛的方法。

背景技术

中国是水稻种植大国，水稻产量一直保持在世界稻谷产量的40％以上。稻壳作为稻谷生产过程中的副产物，不仅占据了庞大的堆积空间，而且容易自燃，并易飘散到水体和空气中，对人类的生产、生活都会造成影响。稻壳主要成分为纤维素、半纤维素、木质素、灰分。稻壳中的灰分高于玉米杆、棉花杆、杨树叶、杨木等绝大多数生物质，原因在于稻壳中富含二氧化硅。

沸石，如钙沸石、钠沸石、片沸石等，由于具有优异的孔道结构，被广泛应用于吸附剂、催化剂、离子交换剂等领域。传统的沸石是由硅酸钠和铝酸盐合成，富含硅铝的物质例如稻壳和粉煤灰等也可以用来合成沸石分子筛。

CN 1749161 A公开了一种硬模板合成复合孔沸石分子筛的方法，这里所说的硬模板是指稻壳或碱性苯乙烯系离子交换树脂或无机碳等，以水为溶剂，经过水热处理和煅烧处理，得到的分子筛同时具有微孔结构和介孔结构。CN 105731485 A给出了将酸处理后的稻壳与二氧化硅溶胶混合至于马弗炉里，作为沸石合成的硅源，再加入铝源、碱、模板剂合成沸石分子筛，得到的分子筛比表面积是452m²/g，介孔体积为0.28cm³/g。

CN 106379913 A提供了一种以稻壳为原料合成P型分子筛的方法。将预处理后的稻壳在马弗炉里热解，得到稻壳灰，稻壳灰与氢氧化钠溶液在高压釜中活化，冷却，再加入铝源和晶种。CN 103991880 A公开了一种利用稻壳硅合成丝光沸石分子筛的方法。用酸溶-热解制得二氧化硅含量为99％稻壳灰，将氢氧化钠、稻壳灰、正丁胺和去离子水按一定比例混合搅拌均匀后，与氢氧化铝溶液混合搅拌，在高压反应釜中晶化，然后洗涤、抽滤、干燥，再与氢氧化钠溶液混合搅拌，洗涤、抽滤、干燥后，焙烧。合成的丝光沸石分子筛的Ca离子的交换能力在350mg/g。通过以上公开报道发现，目前采用稻壳中二氧化硅合成分子筛，合成步骤比较繁琐，并且很难达到理想效果。目前还没有采用碱液对稻壳中的硅和炭同时进行高温活化合成分子筛的报道。

发明内容

本方法的目的是解决现有操作步骤繁琐，没有有效活化稻壳中的硅和炭等问题，开发出一种合成过程简单，对设备腐蚀性小，利用稻壳硅为硅源，稻壳炭作为介孔模板剂，合成等级孔Y型分子筛的方法。

本发明提供一种以稻壳为原料合成等级孔Y型分子筛的方法，包括以活化后的稻壳硅为硅源，活化后的多孔稻壳炭作为介孔模板剂，加入铝源、碱源、去离子水制备等级孔Y型分子筛的方法。本方法合成出的合成出的稻壳炭的比表面积达到970m²/g，孔容达到1.02cm³/g，孔径主要集中在2-6nm，分子筛的比表面积达到509m²/g，孔容达到0.32cm³/g。

典型的合成步骤如下(以氢氧化钠与炭化稻壳质量比为0.44为例)：