[发明专利]一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用，具体涉及沸石合成技术领域。本发明以高比表面积的固体粉末硅胶为硅源，氢氧化钠为碱，氟化钾为钾源，三氯化钛溶液为钛源，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为晶体生长抑制剂；在反应混合物凝胶中加入补充剂，可进一步加强多孔沸石吸附剂的吸附性能和光催化处理性能；混合后制备凝胶并通过水热晶化合成纳米的ETS‑10沸石晶粒并组装形成结晶度高、外表面积大、介孔孔容高的多孔沸石吸附剂；通过使用硅烷试剂(三甲基氯硅烷或六甲基二硅氮烷)对纳米晶的表面进行疏水处理，得到疏水性的多孔沸石吸附剂，这种疏水性表面更有利于VOCs中分子的吸附。

技术领域

本发明涉及沸石合成技术领域，更具体地说，本发明涉及一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

ETS-10沸石是由Engelhard公司的Kuznicki等于1989年首次报道的新型微孔钛硅分子筛(US4853202)，晶体结构为由硅氧四面体和钛氧六面体通过氧原子连接形成的同时具有十二元环、七元环、五元环、三元环的三维孔道，其一般形貌为被截去顶端的正方双椎体。ETS-10特殊的骨架结构和较大的微孔孔道，并且骨架中的Ti为六配位，所以其具有优良的离子交换、选择性吸附剂和碱催化性能，广泛应用于离子交换、吸附、有机碱催化等领域；发明专利CN101767798B中以液体硅溶胶为硅源、以钛酸四丁酯为钛源，通过使用硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾，分别获得酸性钛前躯体溶液和碱性的碱性硅前躯体溶液。再进一步混合两种前驱体溶液在180～200℃静态晶化3.5h～24h得到ETS-10沸石(CN101767798B)；发明专利CN103159225B中以水玻璃为硅源，以无机钛(TiCl₄、TiOSO₄、Ti(SO₄)₂)制得氧化钛水溶胶为钛源，氟化钾或氟化钠为以及氢氧化钠调节体系的pH值，混合得到反应混合物凝胶，170-250℃，水热晶化处理10-100小时，得到所述ETS-10钛硅分子筛。

以上两个专利报道的方法合成的是微孔ETS-10沸石，孔道尺寸在0.8nm，晶体为微米级(2-5μm)的大颗粒，暴露的外表面积极小，一般在15-30m²/g，没有介孔孔容和介孔外表面积。对于分子尺度大于0.8nm的反应物或吸附物的分子只能发生在外表面，无法进入到沸石的微孔孔道内；也就是该种沸石只能用于分子尺寸小于0.8nm的反应物或吸附物分子的处理。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种多孔沸石吸附剂的制备方法及其应用。

一种多孔沸石吸附剂的制备方法，具体制备步骤如下：

步骤一：将钠源加入到去离子水中，充分溶解后加入硅源，搅拌25～30分钟，得到溶液A；

步骤二：将钾源加入到去离子水中，充分溶解后，得到溶液B；

步骤三：将步骤一中制得的溶液A和步骤二中制得的溶液B混合，混合均匀后缓慢加入钛源，继续搅拌1.5～2.5小时，得到溶液C；

步骤四：将模板剂加入到步骤三中制得的溶液C中，搅拌2.5～3.5小时，得到反应混合物凝胶；

步骤五：将步骤四中制得的反应混合物凝胶加入到反应釜中，水热晶化后，进行洗涤、抽滤、干燥处理，高温煅烧后，得到多孔沸石吸附剂。

进一步的，在步骤五中，水热晶化处理温度为180～240℃，水热晶化时间为40～100小时，高温煅烧温度为400～450℃；所述钠源为氢氧化钠，所述硅源为固体硅胶，钛源为三氯化钛溶液，所述钾源为氟化钾，所述模板剂为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵；反应混合物凝胶中原料的摩尔比以固体硅胶：二氧化钛：氧化钠：氟化钾：去离子水：甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵计为(4～7)：1：(3～6)：(1.2～4)：(130～220)：(1～5)。