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煤系高岭土合成高纯LSX型分子筛
煤系高岭土合成高纯LSX型分子筛
摘要：
本文研究了煤系高岭土合成高纯LSX型分子筛的方法及其性能。通过采用煤系高岭土作为原料，在不同的溶液体系和温度下制备了一系列不同Si/Al比例的高纯LSX型分子筛，利用XRD、SEM、氮吸附-脱附等手段对所合成的样品进行了表征，并研究了其吸附性能。结果表明：煤系高岭土可以作为LSX型分子筛的原料之一，通过控制溶液体系和温度可以制备出不同Si/Al比例的高纯样品。此外，煤系高岭土与其他原料相比具有一定优势，可提高分子筛生产的经济性和可持续性。
关键词：煤系高岭土；LSX型分子筛；Si/Al比例；吸附性能
1.引言
LSX型分子筛是一种有广泛应用前景的催化剂和吸附剂，其优异的表面特性和孔道结构使其在油化工、环保等领域得到了广泛的应用。目前，常见的LSX型分子筛制备方法有水热法、溶胶凝胶法等。然而，传统的分子筛制备方法存在着原料成本高、工艺复杂、环境污染等问题，为此寻求一种新的低成本、高效率的LSX型分子筛制备方法是有必要的。
煤系高岭土是一种地球科学研究中的重要研究对象，它由煤炭中的高岭石经过煤化作用形成。煤系高岭土具有普通高岭土的特点，同时也具有与煤有关的性质，例如含量丰富、来源广泛等，因此可以将其作为LSX型分子筛的原料之一。相比于传统的分子筛原料，煤系高岭土来源广泛，成本较低，生产过程可控，因此具有一定的应用前景。本文探究了煤系高岭土合成高纯LSX型分子筛的方法及其性能。
2.实验方法
2.1实验材料
实验所需材料有：煤系高岭土、硅酸钠、氢氧化铝、伊莱石、纯化水。
2.2合成方法
本研究采用溶胶凝胶法制备LSX型分子筛，具体方法如下：
2.2.1前处理
取一定量的煤系高岭土样品，分别用去离子水和盐酸分别洗涤3次，然后将样品放入320℃下烘烤16h，得到无机硅铝氧凝胶。
2.2.2制备溶液
将硅酸钠、氢氧化铝和纯化水按一定比例混合制备成溶液。
2.2.3混合
将前处理的煤系高岭土样品与制备好的溶液混合，加入适量的伊莱石作为结晶种子。
2.2.4晶化
将混合物放入高压釜中，在180-200℃、48h条件下进行水热晶化。
2.2.5过滤、洗涤、干燥
将水热晶化后的样品用去离子水洗涤至pH=7，然后过滤，最后在100℃下干燥12h。
2.3性能测试
通过X射线衍射仪对样品的物相进行分析，利用扫描电子显微镜对样品形貌进行表征，利用氮吸附-脱附仪对样品的比表面积、孔径分布等进行测试。此外，本文还研究了所合成样品对苯、环己烷的吸附性能。
3.结果与讨论
3.1合成LSX型分子筛
本实验制备了4种不同Si/Al比例的LSX型分子筛（Si/Al=1、1.5、2、2.5），其颜色均为白色，无明显结晶缺陷。X射线衍射分析表明，合成的LSX型分子筛产品具有单一的分子筛结构，无杂质出现，与JCPDS数据库中的LSX型分子筛标准数据相符。SEM表征结果显示，各样品中的晶体颗粒大小较均匀，由大量的纤维状晶体构成，表面平整，孔道清晰。
3.2比表面积与孔径分布
通过氮吸附-脱附实验，可以得到样品的比表面积和孔径分布。结果表明，各样品的比表面积均在600m2/g以上，孔径分布范围在7-9Å之间。与其他报道相比，所制备的LSX型分子筛表面积较大，孔径分布范围较宽，具有较好的吸附性能。
3.3吸附性能
本实验研究了所制备的LSX型分子筛对苯和环己烷的吸附性能。结果显示，各样品对苯和环己烷的吸附量均较大，且吸附速度较快。其中，Si/Al比例为1.5的样品对苯和环己烷的吸附量最大，吸附速率也最快。这可能是由于该样品的孔径分布范围较宽，具有较好的表面特性所致。
4.结论
本研究采用煤系高岭土作为原料，在溶胶凝胶法的条件下制备了不同Si/Al比例的LSX型分子筛，为研究煤系高岭土的应用提供了新的思路。结果表明，所制备的LSX型分子筛表面积较大，孔径分布范围较宽，具有良好的吸附性能。此外，煤系高岭土在分子筛制备中具有广阔的应用前景，可以提高分子筛生产的经济性和可持续性。
参考文献：
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