[发明专利]一种Y型分子筛疏水改性的方法

说明书

一种Y型分子筛疏水改性的方法，属于微孔材料技术领域。本发明以Y型分子筛为原料，在固定床反应器内，首先进行高温活化，然后在含有偶联剂的氮气流中进行硅烷化反应0.5～4h，之后在反应器内通入氧气进行覆硅改性，即得到疏水Y型分子筛。此方法适用于各种Y型分子筛，而且通过改性后的分子筛其孔道结构并没有太大变化，仍然保持了其良好的孔道性质，此方法简单易行，适合制备微孔疏水沸石材料。

技术领域

本发明属于微孔材料技术领域，具体涉及一种高疏水性沸石材料的制备方法。该材料在有机物污染去除，吸附分离及催化等方面有广泛应用前景。

技术背景

近年来，随着经济的高速发展，大量工业有机废气的排放，使得大气环境质量下降，需要加大对有机废气的处理力度。目前，广泛应用于控制有机废气的方法主要有热破坏法、生物降解法、催化燃烧法和吸附法，其中吸附法主要应用于低浓度，高通量可挥发性有机物的处理。而分子筛作为一种高效吸附材料被广泛应用于吸附法处理有机废气，特别是经过疏水化改性的分子筛，在相对湿度高、有机废气浓度低的环境中处理废气具有明显优势。

国内外环境压力迫使众多化工企业迫切要求降低和消除废气中的VOC和废水中的TOC排放，疏水ZSM-5可以成功去除直径小于0.6nm的小分子有机物，但去除分子直径更大的有机物只能用结构孔径大于0.7nm的疏水Y或疏水Beta分子筛、其中疏水Y分子筛是首选，已有迫切的市场需求。但除美国和日本少数公司有售价高昂的合格产品外，国内尚无产品供应用。

大量研究表明，高硅铝比的Y分子筛具有良好的疏水性能，Y型分子筛骨架脱铝，现有的方法主要有：1)络合脱铝法(如US3442795、US3402996、US4093560)；2)高温水热处理法(如US3493519、US3506400、US3513108等)；3)SiCl₄气相脱铝补硅法；4)(NH₄)₂SiF₆)液相硅取代法(如US4503023)。

从上述的现有技术可以看出，通过提高硅铝比制备疏水Y型分子筛。必须经过上述的脱钠和脱铝两个过程，制备过程较为复杂，尤其是水热和气相改性对设备要求较高，污染大，方法复杂，离实际的工业应用差很远。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种Y型分子筛疏水改性的方法，旨在解决Y型分子筛疏水改性的方法复杂、效果不好的的问题。

本发明的技术方案如下：一种Y型分子筛疏水改性的方法，其中，所述Y型分子筛疏水的方法包括以下步骤：

(1)高温活化：将Y分子筛制成10-300目颗粒，置于固定床反应器内，在氮气氛围下经200～550℃高温活化处理1-5h，得到活化后的Y分子筛；

(2)硅烷化：室温下将氮气通入偶联剂内鼓泡形成含有偶联剂的氮气，将含有偶联剂的氮气流通入步骤(1)活化后的Y分子筛中，空速100～500h^-1,反应温度200～500℃，反应时间1～4h，进行气-固相反应过，在Y分子筛上嫁接上硅基基团，形成硅烷化的分子筛；

(3)覆硅改性：将步骤(2)氮气切换为氧气，氧气通入硅烷化的分子筛进行反应，空速50～300h^-1，反应温度250～600℃，反应时间1～4h，在氧气作用下发生反应，表面嫁接的硅基基团和分子筛中残留的偶联剂形成SiO₂并在分子筛表面转晶生长形成疏水表面；最后冷却至室温，用乙醇和去离子水充分洗涤，100～200℃烘干，即得疏水性沸石分子筛。

上述步骤中所述的Y分子筛为NaY、HY、USY；组成Na₂O:SiO₂:Al₂O₃:H₂O摩尔比为(0～15):(0.5～120):(0.5～10):(0.1～30)。