海泡石的功能化改性及其在吸附和催化性能方面的研究

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本论文研究了海泡石酸铝改性对其结构和性能的影响,考查了改性海泡石在吸附性能方面的应用;研究了海泡石相变规律以及与其表面结构、活性氧化硅和催化性能的关系,对海泡石水热原位晶化合成NaY分子筛进行了初步探索。具体工作如下: 利用盐酸、硫酸和硝酸三种强酸对海泡石进行改性,考查了不同改性条件对海泡石脱镁率的影响。通过实验确定的适合FCC催化剂基质的最佳改性条件为:用盐酸改性,其浓度为1 mol/L,反应温度80℃,反应时间2.5 h,在此条件下,海泡石的脱镁率约为27%。 利用硝酸铝、氯化铝和硫酸铝三种铝盐对海泡石进行改性,发现单一的铝源对海泡石改性程度影响不大。 利用拟薄水铝石作为铝源,研究了外加铝源酸改性海泡石对其比表面积及孔结构的影响,结果显示:外加铝源酸改性海泡石的比表面积提高很大,中孔的孔体积也明显增强。 分别对天然海泡石和酸改性海泡石对重金属离子Cu2+、Zn2+和Ni2+的吸附性能进行了测试。结果发现:改性海泡石的吸附性能明显优于天然海泡石,且改性海泡石对Cu2+、Zn2+和Ni2+的饱和吸附量大小为Cu2+>Zn2+>Ni2+。通过实验确定了改性海泡石吸附重金属离子比较理想的条件:室温下,固液比为1:500(g/mL),pH=5.0,吸附时间为6 h时,此时浓度分别为50 mg/L的Cu2+、Zn2+和Ni2+溶液经改性海泡石(Sep-10)吸附后,其吸附量分别为21.97、20.36和14.37 mg/g。 对海泡石在焙烧过程中活性SiO2含量变化进行研究,结果表明:活性SiO2含量呈现规律性变化。随着焙烧温度的升高,活性SiO2含量越来越高,在920℃时达到最高;随着温度的继续升高,活性SiO2含量迅速降低。 对海泡石原位晶化合成NaY分子筛结果表明:海泡石可以成功通过原位晶化合成出结晶度大于30%,硅铝比不低于4.68(mol/mol)的Y型沸石晶化产物。其中晶化体系中的高土/偏土、Na2O/SiO2、SiO2/Al2O3和晶化时间是影响沸石生长的主要因素。 以改性海泡石作为FCC催化剂的基质,合成了模式催化剂,考查了海泡石改性对催化剂比表面积、孔体积及抗重金属性能的影响。研究表明:改性海泡石作为基质可以有效提高催化剂的比表面积、孔体积以及催化剂中大孔的孔体积,同时海泡石带入适量的氧化镁,可以增强催化剂的抗重金属性能。
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