内蒙古煤系高岭土作为FCC催化剂基质的研究

研究两种内蒙古煤系高岭土（1^＃、2^＃）的化学组成、晶体结构并与苏州高岭土进行了比较。对三种高岭土进行酸改性，利用BET、吡啶-TPD和微反测试分别研究改性前后高岭土的性能特点。并将内蒙古高岭土1^＃与苏州高岭土采用半合成方法合成了FCC催化剂，测定了其裂化活性。研究结果表明，内蒙古1^＃具有较良好的晶体结构和化学组成，经酸改性后比表面积大大增加，具有合适的孔径分布，裂化活性较好，可以取代苏州高岭土作为FCC催化剂的基质。     

不同高岭土系黏土性质及在催化裂化催化剂中的应用

随着原料油重质化、劣质化程度逐渐增高,催化裂化催化剂基质不仅需要保证催化剂有良好的磨损性能和流化性能,还需要具有适当的孔和一定的酸性对原料油中的大分子进行预裂化。半合成催化裂化催化剂中的高岭土系黏土对催化剂性能有重要影响。高岭土可直接或经酸、碱改性作为催化剂基质,也可通过原位晶化技术合成分子筛或含有Y型分子筛的催化剂。累托石通过交联反应可以合成层柱分子筛用于催化裂化催化剂制备。埃洛石因其管状结构,作为基质时催化剂具有孔体积和比表面积大及活性高的特点。对催化裂化催化剂中高岭土系黏土结构、改性方法及在催化裂化催化剂中应用进行综述,并对今后高岭土在催化裂化催化剂中的研究方向进行展望。     

高岭土在催化裂化脱硫过程中的应用

高岭土自身无裂化脱硫活性,经酸碱处理后,其裂化脱硫活性大幅度增强。碱处理土的脱硫率可达59％,比酸处理土高10％,且裂化效果也比酸处理好。通过吡啶．TPD试验表征其表面酸性,结果显示高岭土的表面酸性分布是影响裂化脱硫的活性主要因素。并进一步考察了碱处理土的硅铝比对脱硫效果及液收率、汽油产率和产品分布的影响,这对于降低汽油中的硫含量、减少环境污染具有十分重要的现实意义。     

徐州地区煤系高岭土合成4A沸石分子筛

研究以徐州地区煤系高岭土为原料、NaOH溶液为浸取液,先于550℃煅烧2 h得到偏高岭土,再在全密封反应釜中通过偏高岭土和NaOH溶液（固液质量比1∶20）之间的水热反应制备4A沸石分子筛[Na12(Al12Si12O48)·27H2O]。并采用X射线衍射仪（XRD）、傅里叶转换红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和N2吸附脱附等测试手段对4A沸石分子筛进行表征。结果表明,煤系高岭土经550 ℃煅烧2 h后转变成无定形态的偏高岭土,碱浸取后变成4A沸石分子筛;合成4A沸石分子筛过程中NaOH溶液的最佳浓度是2 mol/L;4A沸石分子筛具有狭缝状孔道,但孔的形状和分布不均匀。     

含碱改性高岭土裂化催化剂的表征和反应性能

利用N₂吸附法、IR酸性表征、XRD等手段研究了碱改性高岭土（CLS）的孔结构和酸性特征。从重油分子的裂化原理出发，设计了含有碱改性高岭土的新型重油裂化催化剂，并在固定流化床反应装置上进行了评价。结果表明，高岭土经过热和化学改性，形成了一定活性的中孔结构，所设计的新型重油催化剂具有很强的重质油转化能力和良好的裂化产物选择性。     

煅烧温度对高岭土结构及其氧化铝浸出率的影响

对内蒙煤系高岭土的煅烧进行了研究。考察了煅烧温度对内蒙煤系高岭土结构及其氧化铝浸出率的影响。研究发现内蒙煤系高岭土在70 0～90 0℃煅烧,可以保持活性较高的偏高岭土结构,其中75 0℃左右煅烧后进行酸处理,可以获得高的氧化铝浸出率。     

β沸石结构及其催化性能的调控

β沸石作为一种重要的酸催化剂,结构和酸性对其催化性质有重要影响。通过两种不同的联合处理方式（酸-焙烧处理、酸-水热处理）对其结构和性质进行了调变,并对改性所得的β沸石进行了低温氮气物理吸附、X射线电子能谱（XPS）和红外（IR）的表征分析,最后以正辛烷为原料在500℃下进行了催化裂化反应性能评价。研究发现,可通过不同的处理方法调变最终改性沸石的比表面积和两种Lewis酸性（L₁₄₄₅和L₁₄₅₅）。经焙烧和酸处理后所得样品较经水热和酸联合处理所得样品具有更好的正辛烷裂化活性。前者较高的BET比表面积和Lewis酸是其催化裂化活性好的原因。通过这两种不同的改性方式,β沸石的B酸和两种L酸酸量及其织构性质得到调变,从而使最终沸石的催化性能产生差异。     

酸改性高岭土处理含锌废水的研究

采用酸处理对高岭土进行改性,并将其用于含锌废水的处理。研究了反应时间、废水pH值及反应温度对吸附过程的影响,同时研究了吸附过程的等温线及热力学。结果表明:高岭土经酸改性后吸附性能显著提高。前10min内吸附反应速率较快,并且吸附反应受废水pH值及反应温度的影响明显。Langmuir吸附等温方程和Freundlich吸附等温方程均能很好地描述未改性高岭土及酸改性高岭土吸附Zn~(2+)的过程。热力学研究发现,酸改性高岭土吸附Zn~(2+)是一个自发的放热过程。     

微波法改性煤系高岭土的制备及其性能

以内蒙古鄂尔多斯煤系高岭土为原料,使煤系高岭土与浓硫酸在微波条件下反应,制得具有较高比表面积的改性煤系高岭土。通过调节反应温度及反应时间进行改性实验,确定了最佳改性条件。与传统改性方法相比,微波法可一步完成改性,降低了反应温度,节约了反应时间。利用X射线衍射（XRD）、氮气吸附-脱附、化学成分分析、红外光谱分析（FT-IR）、透射电镜（TEM）等手段对改性前后样品进行了表征。结果表明,微波法改性煤系高岭土为具有较高比表面积、以介孔为主且有大量微孔存在的多孔结构材料,其比表面积从未改性时13 m2/g增大至改性后299 m2/g,其对次甲基蓝溶液最大吸附率从未改性时73.7%增大至改性后91.1%,可以作为良好的吸附材料。     

温度对煤系煅烧高岭土物化性能影响的研究

煅烧高岭土是一种性能独特的新型无机非金属矿物粉体材料。实验以山西煤系硬质高岭岩为原料，研究了煅烧温度对煤系高岭土白度、吸油率、堆积密度、遮盖率(光散射系数)及活性(活性Al2O3含量)等物理化学性能的影响。结果表明：在650～1150℃范围内煤系煅烧高岭土的白度随温度升高而显著提高；堆积密度略有增大；活性在650～980℃范围内显著提高，但在1050℃后下降。遮盖率在650～950℃之前随温度升高显著增强，但在950℃后基本上不再变化。吸油率指标在650～1150℃范围内基本上不变化。950℃以下，煅烧高岭土的物相以偏高岭石相为主；950～1050℃，煅烧高岭土的物相已转变为硅铝尖晶石和部分莫来石。当煅烧温度达到1150℃时，煅烧高岭土已转变为莫来石相。     

裂化催化剂专用高岭土开发和改性

介绍了全国高岭土的分布和生产厂状况，阐述了兰州石化对不同矿点高岭土试制全白土催化剂的研究进展，以及改性高岭土的研究进展。在此基础上提出了开发和研究裂化催化剂专用高岭土和改性高岭土的初步建议。     

两种改性高岭土减排超细颗粒物的对比分析

选用盐酸加锰酸钾改性和氢氧化钠改性两种典型的改性方法,期望利用盐酸和锰酸钾的强酸性和强氧化性、氢氧化钠的强碱性改变高岭土的物理化学特性,提高其捕获超细颗粒物的效率。选用典型煤种,将改性前、后的高岭土吸附剂混煤并送入高温沉降炉中燃烧,获得颗粒物的质量粒径分布。结果表明,酸改性能明显提高高岭土捕获PM_0.2(空气动力学直径小于0.2 μm)的效率,但碱改性效果相反。根据表征分析,酸改性明显削弱了Al-OH、Al-O-Si、Si-O和Si-O-Si四个官能团,促进了高岭土捕获碱金属的反应,提高了捕获PM_0.2的效率;而碱改性虽然削弱了Si-O和Si-O-Si两个官能团,但增强了Al-OH和Al-O-Si两个官能团,增强的官能团抑制了高岭土捕获碱金属的部分反应,导致高岭土捕获PM_0.2的效率降低。     

催化裂化催化剂专用高岭土改性研究进展

介绍了高岭土的组成、特性及应用,综述了催化裂化催化剂专用高岭土改性方法及其研究进展,并对今后的高岭土改性研究提出了建议。     

活性炭改性对用于甲酸分解的Pd/活性炭催化剂的影响

采用磁力搅拌法和水浴振荡法制备应用于甲酸分解的Pd/活性炭(AC)催化剂,研究了活性炭载体改性和制备方法对催化剂分解甲酸性能的影响。采用恒温水浴振荡装置,在80℃水浴中进行甲酸催化分解反应,以甲酸的催化分解率评价催化剂催化活性。结果表明,以经过不同的酸、碱、盐溶液改性后的活性炭为载体采用不同方法制备的Pd/AC催化剂对甲酸的催化分解效果不同,以Na2CO3改性的活性炭为载体采用磁力搅拌法制备的催化剂活性最好,甲酸水溶液的分解率达85%以上,含甲酸的工业废水的分解率达70%。     

高硅铝比小晶粒NaY分子筛/高岭土复合物的合成及其催化裂化性能

以两种不同粒径的高岭土为原料,采用水热法合成了高硅铝比小晶粒NaY分子筛/高岭土复合物,通过XRD、SEM、晶粒度分析和N₂物理吸附等表征手段对复合物进行了结构和形貌表征。结果表明,与商品NaY相比,高岭土合成样品的结构稳定性和水热稳定性显著提高,以细化高岭土为原料合成样品的晶粒尺寸达310 nm,比表面积达807 m²·g^-1。以改性NaY分子筛/高岭土复合物为活性组分制备了催化裂化催化剂,采用NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)技术对其酸性特征进行了分析,并在小型微反装置上对其重油催化裂化性能进行了评价。研究结果发现,随着骨架硅铝比增大,催化剂表面酸中心强度增加,而酸量下降。采用细化高岭土合成的NaY分子筛/高岭土复合物的分子筛晶粒更小,催化剂酸中心数量以及催化裂化性能均大幅度提升。随着高温焙烧高岭土/偏高岭土质量比的增加,合成产物中的高岭土基质含量增加,催化剂表面酸中心强度下降。以原料高温焙烧高岭土/偏高岭土质量比为0.5,骨架硅铝比为6.1(摩尔比)的样品制备的催化剂,去柴重油转化率高达85.4%,同时有高达64.2%的汽油收率,表现出优异的重油催化裂化性能。     

硫酸改性高岭土的制备及表征

为了对比高岭土改性前后的结构变化,将鄂尔多斯高岭土分别用10%、20%、30%、40%、50%的硫酸进行改性,得到酸改性高岭土样品。采用IR、XRD、SEM、BET、EDS等对样品进行表征分析。结果表明,由于硫酸的吸水性,随着酸浓度的增加,脱除高岭土中吸附水的能力越强;酸改性浓度的变化对高岭土的结构影响不大;改性后的高岭土比表面积减小,表面粗糙度增加,密集堆积,凝结成块状,有堆积孔道出现;硫酸改性会使高岭土中大量的铝被浸出。     

改性高岭土捕集CdCl2、PbCl2蒸气

针对两种重金属氯化物PbCl₂、CdCl₂,探究高岭土表面羟基对吸附重金属的作用。对高岭土进行煅烧及水热改性,并在两段式管式炉上进行高岭土捕集重金属氯化物蒸气实验,并使用原子吸收分光光度计（AAS）测量吸附剂中的重金属氯化物含量。吸附数据表明对于PbCl₂及600～700℃的CdCl₂吸附,高岭土经过煅烧吸附效率大幅降低,水热重新赋予羟基后吸附效率有所提升,但仍低于原高岭土。结合热重（DTG）及红外谱图（FTIR）分析可知,高岭土经800℃煅烧脱除全部羟基,经水热重新获得部分羟基,且所获数量随水热程度的加深而增多,结合XRD谱图可知羟基促进了高岭土与重金属氯化物的吸附反应;800℃以上高温下原高岭土吸附效率逐渐低于煅烧高岭土和水热高岭土,结合核磁共振谱图（NMR）分析可知其原因在于,高岭土经煅烧改性及水热改性,Al原子配位数降低,活性增强,更易与重金属氯化物蒸气结合。     

改性高岭土对NR性能的影响

本实验采用干法改性工艺,选用硼酸酯类改性剂对广西北海高岭土进行改性。对改性高岭土进行活化指数测定,以确定最佳改性剂用量和最佳改性时间。最后选取改性效果最好的高岭土取代部分白炭黑,制备天然橡胶复合材料。主要考察填料配合对橡胶复合材料力学性能的影响。实验结果表明,对北海高岭土进行表面有机改性,改性剂加八量为20％,改性时间为20min,改性高岭土的活化指数最高,改性效果最佳。用改性高岭土取代白炭黑后,胶料的加工性能改善,硫化胶的物理性能变化不是很大,但可以降低生热、滚动阻力和能耗。     

煅烧高岭土的硬脂酸改性及其性能研究

研究了硬脂酸对山西怀仁地区煤系煅烧高岭土的表面改性方法,并对改性高岭土进行了红外光谱表征和活化指数、吸油量等性能的测定。实验结果表明,用3%的硬脂酸对煅烧高岭土改性后,活化指数达100%,吸油量可降低40%左右。将其加入聚氨酯中,可明显提高煅烧高岭土和聚氨酯高分子的亲和能力。