一種含鐵y型沸石的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雜原子改性微孔沸石的制備領(lǐng)域，具體涉及一種負載氧化鐵改性Y型沸石的制備方法。該方法具體為：首先用硅源、鋁源、氫氧化鈉、與水充分混合并老化，配制導(dǎo)向劑溶液；將偏鋁酸鈉、氫氧化鈉、水與導(dǎo)向劑溶液混合均勻形成初始凝膠，將硝酸鐵直接加入其中，抽濾含鐵水凝膠得半干固體，將其在水熱條件下進行晶化反應(yīng)，固體經(jīng)洗滌、過濾、干燥、焙燒后得到產(chǎn)品。通過本發(fā)明，直接將Fe3+引入Y型沸石合成的初始凝膠之中，能夠避免浸漬、離子交換等后處理步驟，操作簡便；先抽干再晶化的方法，能夠大幅減少傳統(tǒng)技術(shù)合成沸石材料時水熱處理過程中的含水量，提高單釜分子篩產(chǎn)量，這一過程可以提高能效，節(jié)約生產(chǎn)成本，有工業(yè)實用價值。
【專利說明】
一種含鐵Y型沸石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于雜原子改性微孔沸石的制備領(lǐng)域，具體涉及一種負載氧化鐵改性Y型沸石的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石化、冶金、印染等工業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了大量含難降解有機污染物的工業(yè)廢水，成為水環(huán)境污染的主要來源之一。對高濃度難降解有機污染物的去除，認識當前水處理領(lǐng)域的一大難題。
[0003]采用均相催化劑(如Fenton試劑、亞鐵鹽等)催化H2O2氧化，可使有機污染物降解至0)2和H2O,因此利用羥基自由基降解和礦化有機污染物的深度氧化技術(shù)受到廣泛關(guān)注。但該法使用的均相催化劑難以與反應(yīng)介質(zhì)分離，帶來活性成分流失和二次污染等問題。采用非均相固體催化劑代替均相鐵鹽，可克服均相法的不足，成為當前的研究熱點。
[0004]沸石分子篩是一類非常重要的無機多孔材料，具有高的熱及水熱穩(wěn)定性、大比表面積、良好的離子交換性能、以及具有分子尺寸大小(通常為0.3?2.0nm)的孔道結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，被廣泛地應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，如擇形催化劑、吸附劑、離子交換劑等。將鐵氧化物負載于沸石結(jié)構(gòu)之中制成含鐵沸石非均相催化劑用于催化降解有機污染物(如苯酚、染料廢水)，具有很好的降解效果。但是傳統(tǒng)的沸石合成工藝多為硅源、鋁源與堿源溶液充分混合形成初始凝膠，將此初始凝膠經(jīng)水熱反應(yīng)，晶化得到固體。摻雜鐵的方法有浸漬法、離子交換法、共沉淀法等，均為采用鐵鹽溶液對沸石原料進行后處理的方法，涉及諸多操作步驟，不利于工業(yè)實施和降低成本。在沸石合成之初將鐵物種引入其初始凝膠中，繼而進行晶化，則可以簡化合成步驟。
[0005]此外在晶體生長的水熱反應(yīng)過程中，大量的水作為溶劑，釜內(nèi)大部分體積被溶劑水所占，使得單釜產(chǎn)量有限，耗能較大。如果能夠減少水熱反應(yīng)過程中的含水量，則能夠提高單釜中固含量，提高單釜分子篩產(chǎn)量，減少能耗，節(jié)約成本。對工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)成本的降低即意味著經(jīng)濟效益的提高，同時，低能耗也是綠色環(huán)保的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種含鐵Y型沸石的制備方法，該方法直接將Fe3+引入Y型沸石合成的初始凝膠之中，避免浸漬、離子交換等后處理步驟，并采用對含鐵初始凝膠進行抽干，再進行高溫晶化的方法，減少水熱反應(yīng)過程中的水含量，提高含鐵分子篩的單釜產(chǎn)量，該技術(shù)工藝簡單，易于操作，便于工業(yè)化實施。本發(fā)明具體技術(shù)方案為:
[0007]I)導(dǎo)向劑的配制
[0008]將水玻璃、偏鋁酸鈉、氫氧化鈉和水，充分混合，形成一澄清透明溶液，室溫靜置老化24?60小時，即得導(dǎo)向劑溶液。在該導(dǎo)向劑溶液中，各反應(yīng)原料的添加量摩爾比例為:Na20/Al203/Si02/H20 = 12 ?20/1/19/300 ?400。
[0009]2)初始凝膠的制備
[0010]將一定量偏鋁酸鈉、氫氧化鈉和水混合，向其中緩慢滴加上述導(dǎo)向劑，充分攪拌15?60分鐘，形成初始凝膠，所述各反應(yīng)原料的添加量應(yīng)使初始凝膠中各成分的摩爾比例為:Na20/Al203/Si02/H20 = 3.2 ?4.5/1/3/120 ?180 ；
[0011]3)鐵的摻入
[0012]向上述初始凝膠中緩慢加入一定量鐵鹽(Fe (NO3) 3.9H20)，使初始凝膠中Fe2O3與S12的摩爾比例為0.1?1.0: 3，繼續(xù)攪拌30?60分鐘，得含鐵水凝膠；
[0013]4)抽干晶化合成含鐵Y型沸石
[0014]將上述含鐵水凝膠進行抽濾，至無液體滴下，得到的半干固體在80?100°C進行水熱反應(yīng)，靜置晶化18?24小時；
[0015]5)過濾、洗滌、干燥、焙燒
[0016]晶化完成后，將得到的產(chǎn)品洗滌、抽濾，并在800C干燥20小時以上。干燥完成后將產(chǎn)品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時
[0017]有益效果:本發(fā)明提供的含鐵Y型沸石的合成方法，由于直接將Fe3+引入Y型沸石合成的初始凝膠之中，避免了浸漬、離子交換等后處理引入鐵的步驟，操作簡便；采用對含鐵初始凝膠進行抽干，再進行高溫晶化的方法，能夠大幅減少傳統(tǒng)水熱處理過程中的水含量，使單釜中含鐵分子篩的固體含量增加，這一過程可以提高能效，節(jié)約生產(chǎn)成本，有巨大的工業(yè)實用價值和應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0018]以下是本發(fā)明的具體實施例，是對本發(fā)明的進一步描述。但具體實施例不限制本發(fā)明權(quán)利要求。
[0019]具體實施例中使用到的原料如下:
[0020]水玻璃:天津市津南聚興泡花堿廠生產(chǎn)，其中氧化硅質(zhì)量分數(shù)為20.3% ;
[0021]偏鋁酸鈉:天津市光復(fù)精細化工研究所生產(chǎn)；
[0022]氫氧化鈉:天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠生產(chǎn)。
[0023]實施例1:
[0024]導(dǎo)向劑的制備:將0.7克偏鋁酸鈉溶于10.0毫升水中，加入3克氫氧化鈉，攪拌至澄清，向其中滴加22.5克水玻璃，機械攪拌約30分鐘，得一澄清透明溶液，室溫下靜置老化24小時，得導(dǎo)向劑。
[0025]含鐵Y型沸石的制備:將3.5克偏鋁酸鈉溶于38.5毫升水中，加入41.5克水玻璃，攪拌均勻，向其中緩慢滴加33.5克導(dǎo)向劑溶液，機械攪拌約30分鐘，混合均勻后得到初始凝膠，向其中加入1.2克九水合硝酸鐵，繼續(xù)攪拌60分鐘，將得到的凝膠抽濾，至不再有液體滴落，將此半干固體裝入反應(yīng)釜中，在100°C靜置反應(yīng)24小時，得到的產(chǎn)品經(jīng)洗滌、抽濾，并于80°C干燥20小時，干燥完成后將產(chǎn)品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時，得到最終產(chǎn)物。
[0026]實施例2:
[0027]導(dǎo)向劑的制備:將0.7克偏鋁酸鈉溶于10.0毫升水中，加入3克氫氧化鈉，攪拌至澄清，向其中滴加22.5克水玻璃，機械攪拌約30分鐘，得一澄清透明溶液，室溫下靜置老化40小時，得導(dǎo)向劑。
[0028]含鐵Y型沸石的制備:將2.4克偏鋁酸鈉溶于26毫升水中，加入30克水玻璃，混合均勻，向其中緩慢滴加16克導(dǎo)向劑溶液，機械攪拌約30分鐘，混合均勻后得到初始凝膠，向其中加入2.5克九水合硝酸鐵，繼續(xù)攪拌60分鐘，將得到的凝膠抽濾，至不再有液體滴落，將此半干固體裝入反應(yīng)釜中，在100°C靜置反應(yīng)24小時，得到的產(chǎn)品經(jīng)洗滌、抽濾，并于80°C干燥20小時，干燥完成后將產(chǎn)品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時，得到最終產(chǎn)物。
[0029]實施例3:
[0030]導(dǎo)向劑的制備:將0.7克偏鋁酸鈉溶于10.0毫升水中，加入3克氫氧化鈉，攪拌至澄清，向其中滴加22.5克水玻璃，機械攪拌約30分鐘，得一澄清透明溶液，室溫下靜置老化24小時，得導(dǎo)向劑。
[0031]含鐵Y型沸石的制備:將3.2克偏鋁酸鈉溶于37毫升水中，加入1.6克氫氧化鈉，47.2克水玻璃，混合均勻，向其中緩慢滴加4克導(dǎo)向劑溶液，機械攪拌約30分鐘，混合均勻后得到初始凝膠，向其中加入3.6克九水合硝酸鐵，繼續(xù)攪拌60分鐘，將得到的凝膠抽濾，至不再有液體滴落，將此半干固體裝入反應(yīng)釜中，在100°C靜置反應(yīng)24小時，得到的產(chǎn)品經(jīng)洗滌、抽濾，并于80°C干燥20小時，干燥完成后將產(chǎn)品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時，得到最終產(chǎn)物。
[0032]以上所述，僅是本發(fā)明的幾種實施案例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施案例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施案例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種含鐵Y型沸石的制備方法，其特征在于，具體包括下列步驟: .1)導(dǎo)向劑的制備 首先將硅源、鋁源、堿源和水，按照一定比例進行充分混合，室溫下靜置老化24?60小時，即得到所需導(dǎo)向劑； .2)初始凝膠的制備 將一定量硅源、鋁源、堿源和水混合，向其中緩慢滴加上述導(dǎo)向劑，充分攪拌15?60分鐘，得到初始凝膠； .3)鐵的摻入 向上述初始凝膠中緩慢加入一定量鐵鹽，繼續(xù)攪拌30?60分鐘，得含鐵水凝膠； .4)抽干晶化法合成含鐵Y型沸石 將上述含鐵水凝膠進行抽濾，至無液體滴下，將抽濾得到的半干固體在80?100°C進行水熱反應(yīng)，靜置晶化18?24小時； .5)過濾、洗滌、干燥、焙燒 晶化完成后，將得到的產(chǎn)品洗滌、抽濾，并在80°C干燥20小時以上，干燥完成后將產(chǎn)品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵Y型沸石的制備方法，其特征在于，合成中所使用的硅源為水玻璃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵Y型沸石的制備方法，其特征在于，合成中所使用的鋁源為偏鋁酸鈉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵Y型沸石的制備方法，其特征在于，合成中所使用的堿源為氫氧化鈉。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵Y型沸石的制備方法，其特征在于，合成中所使用的水為去離子水。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵Y型沸石的制備方法，其特征在于，所述各反應(yīng)原料的添加量應(yīng)使導(dǎo)向劑中各成分的摩爾比例為:在Na20/Al203/Si02/H20 = 12?20/1/19/300?.400。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含鐵Y型沸石的制備方法，其特征在于，所述各反應(yīng)原料的添加量應(yīng)使初始凝膠中各成分的摩爾比例為:Fe203/Na20/Al203/Si02/H20 = 0.1?1.0/3.2?.4.5/1/3/120 ?180。
【文檔編號】C01B39/24GK105883847SQ201410776003
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月16日
【發(fā)明人】紀妍妍, 劉強, 李江, 吳維鵬, 車振寧
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)