基本信息
- 项目名称：
- 煤系高岭土微波合成NaA分子筛干燥剂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品以内蒙煤系高岭土为原料，采用合成产物性能优越，且可大量节能省时的微波晶化法在不同的陈化时间、成核时间、晶化时间以及晶种添加量条件下微波合成NaA分子筛，通过SEM，XRD测试手段对产物的形貌和结晶情况进行了表征，以此对实验结果和各合成因素进行了分析和研究，从而寻找微波合成分子筛的最佳条件。
- 详细介绍：
- 煤系高岭土资源丰富，价格低廉，性能优越，与沸石分子筛有相似的硅铝比，所以用低廉的高岭土合成具有高经济价值的分子筛的研发过程已引起了学术界和商业界的广泛兴趣。 传统的水热合成法合成时间长，能耗大，合成产物的质量难以达到标准，目前在工业上国内外均很少有企业用高岭土来合成4A分子筛。而后发展起来的微波晶化法不仅比传统水热法的合成产物性能优越，且可大量的节能省时。 本作品即以内蒙煤系高岭土为原料，在不同的陈化时间、成核时间、晶化时间以及晶种添加量条件下微波合成NaA分子筛；并通过SEM，XRD测试手段对产物的形貌和结晶情况进行了表征，以此对实验结果和各合成因素进行了分析和研究。结果表明，四个因素均会影响分子筛静态吸水量，其中晶化时间影响最大；并发现了微波合成需要高岭土充分的溶解；微波加热强度大，易发生转晶。本作品合成的NaA分子筛的静态吸水量最高可达28.26wt.%。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：研究煤系高岭土微波合成NaA分子筛干燥剂的最佳合成条件。 基本思路：以煤系高岭土为原料微波合成NaA分子筛，考察陈化时间、成核时间、晶化时间以及晶种添加量对微波合成NaA分子筛的影响，寻找最佳合成路线。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性、先进性：本作品是经过大量的微波合成法条件实验，对合成过程中四个因素作了科学的系统分析，并通过XRD、SEM等较先进的科学研究方法对分子筛进行表征，从而寻找分子筛的最佳合成条件。 独特之处：以高岭土为原料合成分子筛，目前多数采用的是传统的水热法，而本作品采用的是具有合成时间短，加热均匀及温度梯度小等优点的微波辐射晶化法。
应用价值和现实意义
- 实际应用价值和现实意义：高岭土的微波辐射晶化法合成分子筛自出现以来，已经得到了广泛的关注，通过研究使其实现工业化已成为不可阻挡的趋势。本实验对高岭土微波合成NaA分子筛具有一定的参考作用，对其合成条件有更加明确的认识，同时可以为工业上快速、节能和连续地以微波法生产出高性能分子筛提供一定的研究基础。
学术论文摘要
- 本文是以内蒙煤系高岭土为原料，在不同的陈化时间、不同的成核时间、不同的晶化时间以及不同的晶种添加量条件下微波合成NaA分子筛；并通过SEM，XRD测试手段对合成产物的形貌和结晶情况进行了表征，以此对实验结果和各合成因素进行了分析和研究。结果表明，四个因素均会影响分子筛静态吸水量，其中晶化时间影响最大；并发现了微波合成需要高岭土充分的溶解；微波加热强度大，易发生转晶。本文合成的NaA分子筛的静态吸水量最高可达28.26wt.%。
获奖情况
- 1、作品《煤系高岭土微波合成NaA分子筛干燥剂》于中文核心期刊《硅酸盐通报》2010年第29卷第6期1263～1268页刊登。 2、作品《煤系高岭土微波加热合成干燥用13X型沸石分子筛》于中文核心期刊《非金属矿》2010年第33卷第202期13～15页刊登。 3、作品《煤系高岭土水热合成NaA分子筛的结晶规律》于EI期刊《功能材料》2010年增刊刊登。 4、作品《高岭土合成沸石分子筛的研究进展》于中文核心期刊《化工进展》2010年第29卷增刊（二）232～236页刊登。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 参考文献： [1] 蒋荣立,周怀兰,吕小丽,仇友爱,郭鑫. 煤系高岭土合成吸附干燥剂4A 分子筛的试验研究[J]. 中国矿业大学学报,2005,34(6):793-797. [2] 白召军,张利萍,赵亚婔等. 粉煤灰制备沸石分子筛的研究进展[J]. 硅酸盐通报,2009,28(4), 771-774. [3] Sathy Cohandrasekhar, P.N.Pramada. Microwave assisted synt-hesis of zeolite A from metakaolin [J]. Mesoporous Materials, 2007: 1–10. [4] 雷家珩,佟钰,雷丽文,罗大兵,袁启华. 高岭土合成4A分子筛及其表征[J]. 功能材料,1999,30(4):418-420. [5] H.Youssef, D.Ibrahim, S.Komarneni. Microwave-assisted versus conventional synthesis of zeolite A from metakaolinite [J]. Microporous and Mesoporous Materials. 2008, (115): 527–534. [6] 彭同江,孙红娟,焦永峰,刘福生. 膨润土直接碱溶法制备4A 沸石分子筛的试验[J]. 中国矿业,2005,14(2):58-61. [7] 吴其胜,黎水平,苏莎莎. 徐州地区煤系高岭土合成4A沸石分子筛[J]. 化工进展,2008,28(1):130-134. [8] 钟声亮,张迈生,黄宜祥. 4A分子筛的微波半工业合成[J]. 材料导报,2007,21(1):155-157.
同类课题研究水平概述
- 高岭土微波合成分子筛国内外研究水平概述： 煤系高岭土是煤炭开采和加工工程中的一种固体废弃物，其含量达原煤产量的10%-20%,高岭土在我国有丰富的储藏，现已探明地质储量约30亿t，主要分布在粤、桂、赣、闽、苏等地区。由于高岭土资源丰富，价格低廉，性能优越，其硅铝比与沸石分子筛相似，用低廉的高岭土合成具有高经济价值的分子筛，不仅可以提高高岭土的有效利用率，而且可以降低合成分子筛的合成成本，所以用高岭土合成沸石分子筛的研发过程引起了学术界和商业界的广泛兴趣。 近年来，由于环境保护的需要, 4A分子筛的市场需求增加,用高岭土,特别是煤系高岭土合成分子筛的低成本、高附加值吸引众多学者从事该领域的研究工作,但普遍采用的工艺是先高温800℃以上直接焙烧，使高岭土转变为无定形的活性偏高岭土，然后将偏高岭土与碱和水按一定比例混合，经老化和晶化反应而得到4A沸石产品，即高岭土的水热合成分子筛法。但是，水热合成法的合成时间长，能耗大，合成产物的质量难以达到标准，目前在工业上国内外均很少有企业用高岭土来合成4A分子筛。 微波是指频率在 300 MHz -3000 GHz，波长在1 m（不含1 m）到0.1 mm之间的电磁波。微波具有穿透性、热惯性小、选择性加热等特点。微波辐射晶化法是20世纪70年代才发展起来的合成路线，相比于传统的水热合成法的合成时间长，能耗大，合成产物的质量难以达到标准，因此在工业上国内外均很少有企业用高岭土来合成4A分子筛，微波法合成所需时间大大缩短，加热均匀及温度梯度小，操作方便，产物颗粒较细、白度较高,可节能50 %～80 %，且合成过程易于控制，因此这种新的合成路线便于实现快速、节能和连续生产分子筛的目标。虽然现阶段利用微波晶化法合成分子筛的研究还较少，且都限于实验室，未能实现工业化生产，但它的研究发展已成为不可阻挡的趋势。
