沸石分子篩具有均勻整齊、分子大小的孔道結(jié)構(gòu),以及巨大的內(nèi)表面積,因此當(dāng)前在國際上用做吸附劑、催化劑、離子交換劑等,并且其具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及生物穩(wěn)定性,因此廣泛應(yīng)用于環(huán)保工程、生物工程、石油化工等行業(yè)。

在20世紀(jì)40年代,通過在對天然礦物的鹽溶液中的相態(tài)轉(zhuǎn)變研究,第一次讓沸石分子篩得以被人工成功合成,就目前來看,國際上最為常用的工藝為水熱法。然而伴隨著綠色環(huán)保理念的發(fā)展與沈柔,人們認(rèn)為傳統(tǒng)的水熱法已經(jīng)凸顯出效率低、能耗高、污染嚴(yán)重登封問題,因此沸石分子篩的綠色合成工藝發(fā)展逐漸被人們所關(guān)注與研究,其包括天然礦物合成沸石分子篩、無胺法合成沸石分子篩以及無溶劑法合成沸石分子篩等方法。

首先,以儲量豐富的非金屬礦物為原料合成沸石分子篩,將廉價的非金屬礦物轉(zhuǎn)化成高附加值的化工產(chǎn)品,具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。例如:高嶺土合成沸石分子篩膨潤土合成沸石分子篩伊利石合成沸石分子篩等。

其次,無胺法合成沸石分子篩指的是,可以利用氨水為模板劑可以合成ZSM-5沸石分子篩,并且通過實(shí)驗表明,在142~177℃范圍內(nèi),以氨水為模板劑都可以合成出ZSM-5沸石分子篩。

再次,無溶劑合成分子篩可以使得沸石分子篩的時空產(chǎn)率得到了大幅度的提升。傳統(tǒng)的沸石分子篩合成工藝產(chǎn)生的含堿廢水排放污染了環(huán)境,因此該工藝能夠?qū)崿F(xiàn)良好的環(huán)保效果。

沸石分子篩作為吸附、催化、離子交換材料在能源與化工等方面具有廣泛應(yīng)用,隨著國際環(huán)保法規(guī)的逐漸滲透與普及,綠色合成工藝必將成為主流趨勢。但是從整體來看,其也存在著一定的問題:首先在綠色合成原料方面,以高嶺土和硅藻土等天然礦物為原料合成沸石分子篩時,若未加入額外的化工硅鋁原料或經(jīng)酸堿脫硅鋁預(yù)處理,就會導(dǎo)致反應(yīng)物初始凝膠中硅鋁比的可調(diào)范圍受限,不適合超高硅鋁比沸石分子篩的合成;其次在綠色合成條件方面,直接法和晶種導(dǎo)向液法均不同程度地增加了沸石分子篩工業(yè)化生產(chǎn)的難度,晶種法則具有較大的潛力;最后,在綠色合成方法方面,無溶劑法合成沸石分子篩雖然減少了溶劑水的使用,但是該工藝過程需要的晶化時間較長,并且由于人們對于沸石分子篩合成機(jī)理的認(rèn)識還不全面,因此無溶劑法仍處于理論研究階段,尚未具備工業(yè)化生產(chǎn)的條件。總之,我們還需要期待更加綠色、環(huán)保、高效的沸石分子篩合成工藝。