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分子筛由于具有均一的孔径、丰富的内部空间及表面、极好的骨架外离子调控性及良好的稳定性，在吸附、分离、催化等方面得到了广泛的应用。基于5A分子筛的吸附分离工艺通过将石脑油中的正构烷烃高效吸附分离，极大提高了石脑油资源的利用效率。但现有工艺目前所用的吸附剂一般为有粘结剂分子筛，粘结剂的添加对分子筛产品的吸附容量、吸/脱附速率、结焦失活速率及吸附选择性等均会产生不利影响。开发无粘结剂分子筛合成技术是消除这些不利影响的有效途径。 本论文开发了一种无粘结剂A型分子筛的原位合成方法。以硅溶胶为硅源通过油碱柱成型法预先制备二氧化硅凝胶前驱体，该前驱体再在铝酸钠碱溶液中水热处理使其原位转化为球形无粘结剂A型分子筛。实验确定的优化合成工艺条件为:合成体系的原料摩尔配比为n(NaAlO2)∶n(SiO2)∶n(NaOH)∶n(H2O)=2∶1∶2∶40，晶化温度为80℃，晶化时间为6h，离子交换温度为80℃，交换时间为8h。优化条件下合成的无粘结剂5A分子筛比表面积为640m2/g，微孔平均孔径为0.59nm，大孔平均孔径为320.5nm，孔隙率为31.2％。25℃下的正己烷静态吸附容量为ll6mg/g，较市售有粘结剂分子筛产品高出25％以上，颗粒尺寸为3～4mm，颗粒平均抗压强度达到40N左右，满足工业应用要求。 论文采用XRD、SEM、UV-Raman及NMR等多种分析表征手段相结合的方法揭示了SiO2凝胶前驱体原位转化合成无粘结剂A型分子筛的机理，并进行了原位晶化动力学研究。结果表明，铝酸钠碱溶液中的铝酸盐（铝物种）通过扩散进入SiO2凝胶前驱体，同时硅凝胶前驱体中的SiO2纳米粒子溶解并释放出硅酸盐（硅物种），硅酸盐和铝酸盐通过氧桥连接形成四元环、六元环等次级结构单元并通过自组装形成分子筛晶体骨架结构，最终在硅凝胶胚体上原位转化为A型分子筛颗粒。当晶化温度为60℃，NaOH浓度为2.0mol/L时，SiO2凝胶前驱体上A型分子筛的原位晶化动力学方程可描述为:γ=[1-exp(-(0.228(t-1))6.25)]×100％。 在此基础上，论文进一步研究了正己烷、正庚烷和正辛烷在所制备的无粘结剂A型分子筛样品上的吸附平衡行为、吸附动力学及固定床动态吸附性能，并与市售有粘结剂产品进行了对比，结果表明，各吸附等温线可以用Langmuir-Freundlich模型进行拟合，在吸附温度为283～313K时，正己烷、正庚烷和正辛烷在无粘结剂5A分子筛样品上的吸附热分别为27.4kJ/mol、28.9kJ/mol和29.5kJ/mol，吉布斯自由能变为-5.72～-2.91kJ/mol、-6.21～-3.80kJ/mol与-6.68～-4.26kJ/mol，吸附体系的熵变为-76.8J/(mol·K)、-79.8J/(mol·K)与-80.1J/(mol·K)。在293～313K时，正己烷、正庚烷和正辛烷在无粘结剂5A分子筛样品上液相吸附表观扩散系数分别为(2.29～4.91)×10-6cm2/s、(2.03～3.57)×10-6cm2/s和(1.40～2.66)×10-6cm2/s，吸附的扩散活化能分别为22.0kJ/mol、26.6kJ/mol和29.1kJ/mol。在298K时，正己烷在无粘结剂样品上的表观扩散系数较有粘结剂样品高出1.5倍左右。此外，在313K的吸附温度条件下，正己烷、正庚烷和正辛烷在自制的无粘结剂分子筛床层上的动态饱和吸附容量分别为110.2mg/g,114.2mg/g与123.5mg/g，托马斯速率常数分别为0.00578mL/(min·mg)、0.00457mL/(min·mg)与0.00352mL/(min·mg)。而在有粘结剂样品上的动态饱和吸附容量分别为81.7mg/g、92.5mg/g与98.2mg/g，托马斯速率常数分别为0.00190mL/(min·mg)、0.00173mL/(min·mg)与0.00133mL/(min·mg)。与有粘结剂分子筛相比，本文合成的无粘结剂5A分子筛具有更高的吸附性能，有助于提高正构烷烃吸附分离工艺的分离效率和经济性。