无粘结剂分子筛具有吸附容量大、吸附选择性高、吸/脱附速率快、结焦失活少等优势,是替代传统有粘结剂分子筛的理想吸附材料。在前期成功合成无粘结剂A型分子筛颗粒的基础上,本文进一步研究水热法原位合成无粘结剂X型分子筛颗粒,并通过离子交换对其进行改性修饰,以实验结合模拟计算的方法评价合成分子筛对模型化合物1-己烯的吸附性能。论文以硅溶胶为硅源、偏铝酸钠碱溶液为铝源,预先制备硅凝胶胚体,进一步以此硅凝胶胚体为前驱体通过原位水热转化法合成无粘结剂X型分子筛颗粒。最佳的合成条件为:原料摩尔配比 n(SiO2):n(NaAlO2):n(NaOH):n(H20)=1:1:2:48,陈化温度为 40℃、陈化时间为6 h、晶化温度为100℃、晶化时间为24 h。此条件下制备得到的无粘结剂X型分子筛产品的颗粒尺寸为2～3 mm、比表面积为582 m2/g、孔体积为0.313 cm3/g。与4种市售有粘结剂X型分子筛颗粒相比,合成的无粘结剂产品具有更高的吸附容量和更快的吸附速率。25℃下,1-己烯在无粘结剂X型分子筛颗粒上的气相平衡吸附容量为178.2mg/g,较有粘结剂产品高出26～51%。液相吸附测试结果表明,1-己烯在无粘结剂X型分子筛上的表观吸附容量比其在有粘结剂分子筛上高21～49%;表观扩散系数为2.85×10-6 cm2/s,是其在有粘结剂产品上的1.5～2.3倍。随后,论文通过XRD、SEM、TEM、UV-Raman和NMR表征揭示了硅凝胶前驱体原位水热转化生成无粘结剂X型分子筛颗粒的机理。在较低温度下的陈化过程:硅凝胶前驱体中的二氧化硅纳米颗粒逐渐溶解,并与扩散进入硅凝胶前驱体中的铝源发生反应生成初级结构单元([SiO4]和[A104])及次级结构单元(四元环和六元环);在较高温度下的晶化过程:四元环和六元环相互连接形成双六元环,次级结构单元自组装形成β笼,最终通过双六元环将β笼组装形成X型分子筛骨架结构。在优化的合成条件下,硅凝胶前驱体原位水热转化生成无粘结剂X型分子筛颗粒的晶化动力学方程可描述为:γ=[1-exp(-(0.16×(t-0.81)1.93)]× 1 00%。进一步,实验通过离子交换获得了一系列改性无粘结剂X型分子筛,并对比考察了1-己烯在不同改性样品上的静态以及动态吸附性能。结果表明,25℃下,1-己烯在NaX、Mg-NaX、Ca-NaX、Co-NaX、Ni-NaX、Cu-NaX、Zn-NaX 和 Ag-NaX 分子筛样品上的气相平衡吸附容量为119.4～196.2mg/g;液相表观吸附容量为54.9～88.2mg/g;拟合吸附穿透曲线得到的 Thomas 常数为 0.00323～0.00624 mL/(min·mg)。其中,Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+及Ag+交换改性的X型分子筛表现出了更优的1-己烯/正己烷分离性能。最后,论文基于GCMC方法模拟研究了一系列离子交换改性的X型分子筛单位晶胞对1-己烯的吸附平衡行为。理论计算结果表明,25℃下,1-己烯在NaX、Mg-NaX、Ca-NaX、Co-NaX、Ni-NaX、Cu-NaX、Zn-NaX 和 Ag-NaX 分子筛上的吸附容量为123.7～187.3 mg/g,与实验结果基本吻合;吸附能为50.97～56.66 kJ/mol。离子种类及离子交换度对改性修饰的X型分子筛单位晶胞吸附1-己烯性能影响结果表明,引入Mg2+和Ca2+有利于提高X型分子筛的吸附容量,引入Ag+则增强了吸附能,引入Co2+、Ni2+、Cu2+和Zn2+后吸附容量和吸附能均有所增加;当离子交换度达到80%以上时,离子交换度对吸附容量和吸附能的影响逐渐变得不显著。