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，配制導向劑溶液；將偏鋁酸鈉、氫氧化鈉、水與導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，固體經(jīng)洗滌、過濾、干燥、焙燒后得到產品。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，提高單釜分子篩產量，這一過程可以提高能效，節(jié)約生產成本，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
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于雜原子改性微孔沸石的制備領域，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】
[0002]隨著石化、冶金、印染等工業(yè)的迅速發(fā)展，產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受到廣泛關注。但該法使用的均相催化劑難以與反應介質分離，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)的孔道結構等性質，被廣泛地應用于許多工業(yè)領域，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構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，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過程中，大量的水作為溶劑，釜內大部分體積被溶劑水所占，使得單釜產量有限，耗能較大。如果能夠減少水熱反應過程中的含水量，則能夠提高單釜中固含量，提高單釜分子篩產量，減少能耗，節(jié)約成本。對工業(yè)生產，生產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，減少水熱反應過程中的水含量，提高含鐵分子篩的單釜產量，該技術工藝簡單，易于操作，便于工業(yè)化實施。本發(fā)明具體技術方案為:
[0007]I)導向劑的配制
[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，即得導向劑溶液。在該導向劑溶液中，各反應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向劑，充分攪拌15?60分鐘，形成初始凝膠，所述各反應原料的添加量應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，靜置晶化18?24小時；
[0015]5)過濾、洗滌、干燥、焙燒
[0016]晶化完成后，將得到的產品洗滌、抽濾，并在800C干燥20小時以上。干燥完成后將產品置于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)約生產成本，有巨大的工業(yè)實用價值和應用前景。
【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，其中氧化硅質量分數(shù)為20.3% ;
[0021]偏鋁酸鈉:天津市光復精細化工研究所生產；
[0022]氫氧化鈉:天津市北方天醫(yī)化學試劑廠生產。
[0023]實施例1:
[0024]導向劑的制備: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釜中，在100°C靜置反應24小時，得到的產品經(jīng)洗滌、抽濾，并于80°C干燥20小時，干燥完成后將產品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時，得到最終產物。
[0026]實施例2:
[0027]導向劑的制備: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釜中，在100°C靜置反應24小時，得到的產品經(jīng)洗滌、抽濾，并于80°C干燥20小時，干燥完成后將產品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時，得到最終產物。
[0029]實施例3:
[0030]導向劑的制備: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釜中，在100°C靜置反應24小時，得到的產品經(jīng)洗滌、抽濾，并于80°C干燥20小時，干燥完成后將產品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時，得到最終產物。
[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)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的結構及技術內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)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質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)明技術方案范圍內。
【主權項】
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，靜置晶化18?24小時； .5)過濾、洗滌、干燥、焙燒 晶化完成后，將得到的產品洗滌、抽濾，并在80°C干燥20小時以上，干燥完成后將產品置于550°C的馬弗爐中焙燒5小時。2.根據(jù)權利要求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，所述各反應原料的添加量應使導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，所述各反應原料的添加量應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