固体废料合成SSZ-16沸石分子筛及其吸附分离应用

本发明涉及沸石分子筛，尤其涉及固体废料合成ssz-16沸石分子筛及其吸附分离应用。

背景技术：

1、流化床催化裂化(fluid catalytic cracking，简称fcc)是石油催化裂化的主要制备工艺过程。在此催化过程中，fcc催化剂中的重金属毒化作用以及高温高压反应条件导致fcc催化剂活性不断下降，最终导致催化剂彻底失活，催化裂化反应无法顺利进行。这种失活的fcc催化剂即为fcc固体废弃物(简称fcc固废)。fcc催化剂约占全球炼油催化剂市场份额的三分之一。据推测，到2025年，则有58亿美元被投入fcc催化剂中。目前，我国每年所耗费的fcc催化剂数量在20万吨以上。然而随着全球对fcc催化剂的需求日益增大，所产生的失活fcc固废也日益增多。人们常使用垃圾填埋的方式处理fcc固废。但是fcc固废中含有较多的v、ni等有毒重金属，非常容易被雨水浸出而进入土壤和水资源，对周围的环境构成严重威胁。在2016年，我国公布了最新的《国家危险废物名录》，将fcc固废归类于hw50类危废品。因此，开发一种将fcc固废资源化的技术不仅能够保护环境，还在一定程度上减少fcc催化剂失活所带来的经济损失。

2、fcc固废充当制备沸石分子筛原料已有相关报道。yang zhichao等人以fcc固废为单一硅源与铝源，成功水热合成了具有中孔和微孔相结合的sba-15沸石分子筛；francescoferella等人使用酸浸出稀土金属离子后的fcc固废为原料合成了naa沸石与nax沸石的混相；zeel kothari等人以fcc固废为原料，通过水热法合成了纯相fau沸石分子筛。然而使用fcc固废为原料合成afx拓扑结构的ssz-16沸石分子筛还未有人报道。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供固体废料合成ssz-16沸石分子筛及其吸附分离应用。本发明使用未经任何处理的fcc固废为铝源，通过水热法成功合成了afx拓扑结构的ssz-16沸石分子筛。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种fcc固废制备ssz-16沸石分子筛的方法，包括以下步骤：

4、将水、碱源、有机模板剂、硅源和fcc固废混合，得到初始反应凝胶；所述有机模板剂为et6-diquat-n dibromide和/或dabco2-diquat-m dibromide，其中n＝2～10，m＝2～10，且m和n均为整数；所述水、碱源、有机模板剂、硅源和fcc固废的量使初始反应凝胶满足以下摩尔配比：有机模板剂、sio2、al2o3、oh-和水＝(0.1～10):(5～100):1:(3～40):(500～2000)；

5、将所述初始反应凝胶进行水热晶化，得到初始ssz-16沸石分子筛；

6、将所述初始ssz-16沸石分子筛进行煅烧，得到所述ssz-16沸石分子筛。

7、优选地，所述fcc固废包括以下质量百分含量的氧化物：al2o340％～47％、sio240％～43％、na2o 0.90％～1.00％、fe2o32.00％～2.50％、稀土金属氧化物7％～10％和p2o52.6％～4％。

8、优选地，所述硅源为硅酸、水玻璃、硅溶胶、正硅酸四乙酯、硅酸钠和白炭黑中的一种或几种。

9、优选地，所述碱源为lioh、naoh、koh和csoh中的一种或几种。

10、优选地，所述水热晶化的温度为100～250℃，时间为1～15d。

11、优选地，所述水热晶化为静态水热晶化或动态水热晶化，所述动态水热晶化的转速为5～100rpm。

12、优选地，所述煅烧的温度为400～800℃，时间为3～10h。

13、本发明提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的ssz-16沸石分子筛。

14、本发明提供了以上技术方案所述ssz-16沸石分子筛在选择性吸附分离混合气体中二氧化碳的应用。

15、优选地，所述混合气体还包括氮气。

16、本发明提供了一种fcc固废制备ssz-16沸石分子筛的方法，包括以下步骤：将水、碱源、有机模板剂、硅源和fcc固废混合，得到初始反应凝胶；所述有机模板剂为et6-diquat-n dibromide和/或dabco2-diquat-m dibromide，其中n＝2～10，m＝2～10，且m和n均为整数；所述水、碱源、有机模板剂、硅源和fcc固废的量使初始反应凝胶满足以下摩尔配比：有机模板剂、sio2、al2o3、oh-和水＝(0.1～10):(5～100):1:(3～40):(500～2000)；将所述初始反应凝胶进行水热晶化，得到初始ssz-16沸石分子筛；将所述初始ssz-16沸石分子筛进行煅烧，得到所述ssz-16沸石分子筛。本发明以未经过任何处理的fcc固废为铝源，额外补充硅源、有机模板剂以及碱源，通过水热法首次利用fcc固废合成afx拓扑结构的ssz-16沸石分子筛。并且，所合成出的ssz-16沸石分子筛具有很高的二氧化碳选择性吸附分离性能，在烟道气二氧化碳捕获与天然气除去二氧化碳等应用领域中有着广阔的前景，实现了fcc固体废弃物资源化利用。

技术特征：

1.一种fcc固废制备ssz-16沸石分子筛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述fcc固废包括以下质量百分含量的氧化物：al2o340％～47％、sio240％～43％、na2o 0.90％～1.00％、fe2o32.00％～2.50％、稀土金属氧化物7％～10％和p2o52.6％～4％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅源为硅酸、水玻璃、硅溶胶、正硅酸四乙酯、硅酸钠和白炭黑中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱源为lioh、naoh、koh和csoh中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水热晶化的温度为100～250℃，时间为1～15d。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述水热晶化为静态水热晶化或动态水热晶化，所述动态水热晶化的转速为5～100rpm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为400～800℃，时间为3～10h。

8.权利要求1～7任意一项所述方法制备得到的ssz-16沸石分子筛。

9.权利要求8所述ssz-16沸石分子筛在选择性吸附分离混合气体中二氧化碳的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述混合气体还包括氮气。

技术总结
本发明提供了一种固体废料合成SSZ‑16沸石分子筛及其吸附分离应用，涉及沸石分子筛技术领域。本发明将水、碱源、有机模板剂、硅源和FCC固废混合，得到初始反应凝胶；将所述初始反应凝胶进行水热晶化，得到初始SSZ‑16沸石分子筛；将所述初始SSZ‑16沸石分子筛进行煅烧，得到SSZ‑16沸石分子筛。本发明以未经过任何处理的FCC固废为铝源，额外补充硅源、有机模板剂以及碱源，通过水热法首次利用FCC固废合成AFX拓扑结构的SSZ‑16沸石分子筛。并且，所合成出的SSZ‑16沸石分子筛具有优异的二氧化碳选择性吸附分离性能，在烟道气二氧化碳捕获与天然气除去二氧化碳等应用领域中有着广阔的前景。

技术研发人员：宋晓伟,李仁浩,梁志强,刘晨旭,于吉红
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5