利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法

摘要

本发明涉及的是利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法，这种利用粉煤灰制备ZSM-5分子筛核壳双层催化剂的方法为：利用粉煤灰制备氧化铝或二氧化硅；用制备的氧化铝或二氧化硅与质量浓度为5%的硝酸、拟薄水铝石混合均匀制得75-150µm的颗粒；通过浸渍法将活性金属Fe或者Co，以及助剂K负载在成型后的氧化铝或二氧化硅上，得到核催化剂；利用粉煤灰分别制备Al(OH)₃和Na₂SiO₃，然后将Al(OH)₃和Na₂SiO₃与水、四丙基氢氧化铵充分搅拌混合，将核催化剂加入混合液中，微波辅助水热合成24h-72h，干燥焙烧4h-8h，得到ZSM-5分子筛核壳双层催化剂。本发明制备的核壳双层催化剂，降低了催化剂成本，开发了一种粉煤灰资源化利用新途径。

主权项

一种利用粉煤灰制备ZSM‑5分子筛核壳双层催化剂的方法，其特征在于：这种利用粉煤灰制备ZSM‑5分子筛核壳双层催化剂的方法，步骤（1）：利用粉煤灰制备氧化铝或二氧化硅；制备氧化铝方法：取100g粉煤灰细粉置于马弗炉内，在600℃‑900℃温度下煅烧1‑5h后，在温度为20℃‑80℃，转速100r/min‑300r/min的条件下水洗1‑3次，每次0.5h‑1h，然后将洗涤液与粉煤灰固液分离，分离后固体在120℃干燥5h备用；预处理后的粉煤灰与Na₂CO₃固体按质量比1:0.4‑1:1.5混合均匀，在600℃‑1000℃温度下焙烧1h‑5h后取出冷却至25℃备用；然后用1mol/L‑5mol/L的HCl浸渍焙烧物10min‑90min，过滤，除去不溶物，得到富硅凝胶和粗AlCl₃溶液；用2%‑10%的NaOH调节粗AlCl₃溶液的pH值至3‑5，过滤除去Fe(OH)₃，滤液继续滴加NaOH，直至滤液中沉淀不再增多为止，过滤除去Mg(OH)₂及不溶物，滤液即为纯化的偏铝酸钠溶液，此时溶液pH值为12‑13，向其中通入连续的CO₂气体，直至溶液pH值降至6‑8后，得到沉淀氢氧化铝，过滤、洗涤、干燥，得到氢氧化铝产品，800℃‑1000℃焙烧12‑24h得到氧化铝（Al₂O₃）；制备二氧化硅方法：粉煤灰经过碳酸钠活化焙烧，酸浸，经离心分离得到富硅凝胶，加入一定量的NaOH，过滤出一部分不溶的杂质，滤液持续通入CO₂气体，得到硅酸沉淀，离心分离后，用蒸馏水洗涤3~5次后，用无水乙醇再洗2‑4次，120℃下干燥5‑10h后，在500‑800℃焙烧12‑24h，得到SiO₂；步骤（2）：用步骤（1）制备氧化铝或二氧化硅与拟薄水铝石、质量浓度为5%的硝酸混合均匀，其中三者混合的质量比例为90:5:5，然后挤条成型，120℃干燥12h，在800℃焙烧6h，破碎过筛得到75‑150µm的颗粒；通过浸渍法将活性金属Fe或者Co，以及助剂K负载在成型后的氧化铝或二氧化硅上；步骤（3）：浸渍后通过过滤除去多余的水分，然后在室温下干燥12‑24h，在100‑150℃下干燥12‑24h，在500‑650℃下焙烧6‑12h，得到核催化剂；步骤（4）：利用粉煤灰分别制备Al(OH)₃和Na₂SiO₃，然后将Al(OH)₃和Na₂SiO₃与水、四丙基氢氧化铵充分搅拌混合，混合溶液中H₂O摩尔分数为90%‑98%，四丙基氢氧化铵摩尔分数为0.25%‑1.0%，氢氧化铝摩尔分数为0.025%‑0.01%，硅酸钠摩尔分数为1%‑2%，各组分摩尔分数之和为100%；模板剂为四丙基氢氧化铵；所述的氢氧化铝是粉煤灰添加Na₂CO₃高温活化、酸浸、除杂得到的，氢氧化铝为铝源；所述的硅酸钠Na₂SiO₃通过粉煤灰添加Na₂CO₃高温活化、酸浸得到的富硅凝胶，加入一定量的NaOH，过滤出杂质，经浓缩、结晶、干燥后得到，硅酸钠Na₂SiO₃为硅源；步骤（5）：将步骤（3）制备的核催化剂加入到步骤（4）制备的混合液中，其中核催化剂质量与混合液质量比为1.0:100‑5.0:100，在150℃‑250℃连续搅拌的情况下微波辅助水热合成24h‑72h，从反应釜中取出产品，经洗涤过滤后，在120℃下干燥12‑24h；干燥后的样品在500℃‑800℃下焙烧4h‑8h，得到ZSM‑5分子筛核壳双层催化剂。