[發明專利]一種應用活化硅源制備低硅NaX沸石的方法

無效

• 申請號: 201110257029.4
• 申請日: 2011-09-02
• 公開（公告）號: CN102417190A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 王潤偉;李守貴;曾尚景
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C01B39/22
• 分類號: C01B39/22
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于沸石分子篩合成技術領域，具體涉及一種應用活化硅源制備低硅NaX沸石的方法。

背景技術

NaX沸石和NaY沸石都具有天然八面沸石結構，但是它們的硅鋁比不同。NaX沸石的硅鋁比(SiO₂/Al₂O₃)理論上范圍為2～3。但是應用常規方法合成的NaX沸石的硅鋁比大于2.3(Milton?R.M.US?Pat.2,882,244)。本發明所說的低硅NaX沸石是指硅鋁比低于2.3，特別是接近2.0的NaX沸石。這種NaX沸石具有高的鋁含量，具有特殊的性能。在功能材料、催化反應、吸咐分離和離子交換等方面具有重要的應用價值。目前已應用于工業氣體分離(如空氣分離制備氧氣和氮氣等)和洗滌劑等領域。

在洗滌劑中往往采用三聚磷酸鈉作為助劑，它可以絡合水中的鈣離子和鎂離子，可以軟化硬水。但是磷能造成水質的污染，破壞生態平衡。因而人們尋求三聚磷酸鈉的代用品。沸石被公認是三聚磷酸鈉的理想代用品。NaA沸石的硅鋁比(SiO₂/Al₂O₃)等于2。由于它具有最高的鋁含量，因而具有高的鈣離子交換能力，目前作為洗滌劑助劑已工業化生產。但是由于NaA沸石孔徑較小，對水中鎂離子的交換能力差，孔徑小也影響離子交換速度。NaX沸石具有較大的孔徑，可以有效的交換鎂離子，同時具有較高的離子交換速度。但用常規方法合成的NaX砩石硅鋁比大于2.3。高的硅鋁比影響離子交換能力，使其不適于作洗滌劑助劑。本發明可以合成硅鋁比接近2.0的NaX沸石，不存在上述缺點，適于作洗滌劑助劑。

采用常規方法不能合成硅鋁比(SiO₂/Al₂O₃)低于2.3的沸石。有人采用后處理技術制備低硅NaX沸石(Coglione?A.J.，Nyack?N.Y.，Cannan?T.R.，et?al，US?Pat.5,366,720)。該方法把常規合成的硅鋁比高的NaX沸石置于堿性鋁酸鈉溶液中，于一定條件下鋁化，使鋁同晶取代硅，從而制得硅鋁比比較低的NaX沸石。這種方法所需時間比較長，而且后處理使NaX沸石結晶度下降。有人在含鉀、鈉混合陽離子硅鋁酸鹽體系中合成了低硅X硅石(Wolf?F.Furtig?H.，Lemnitz?E.，DDR?Pat.43,221；Kul?G.H.，Zeolites，1987，7，451)。鉀的引入使合成成本提高。同時該方法得到的是含鉀鈉混合陽離子的X沸石。由于鉀離子交換速度慢，在離子交換應用時需要首先將鉀離子交換成鈉離子，如此不僅增加成本，而且操作麻煩。

發明內容

本發明的目的是提供一種制備低硅NaX沸石的方法，其包括兩個步驟：步驟1：制備活化硅源；步驟2：合成低硅X沸石；具體步驟如下：

1、制備活化硅源：向硅源(如水玻璃、硅溶膠或無定形二氧化硅等)中加入堿性鋁源溶液，調節各原料的用量，使反應混合物中各成份的摩爾比為Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O＝14～22∶1∶15～20∶250～400；然后將該反應體系在25～60℃溫度條件下陳化0.25～7天，從而制備得到活化硅源；堿性鋁源溶液是堿和鋁源制成的溶液，在活化硅源過程中，由于堿性的增加，可以使原來的硅源中的高聚態硅酸根發生解聚，同時由于鋁酸根的加入，可以使低聚態的硅酸根與鋁酸根結合，生成具有活性的硅鋁酸根前驅體和八面沸石微晶核。在適當的投料比和晶化條件下，使用這樣的活化硅源可以合成低硅X沸石，其硅鋁比(SiO₂/Al₂O₃)低于2.1，進一步為2.0～2.1。