[發明專利]膨潤土與凹凸棒摻雜制備4A分子篩的方法

無效

• 申請號: 201210006471.4
• 申請日: 2012-01-10
• 公開（公告）號: CN102583431A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 張有賢;劉海濤;李玉慧
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: C01B39/18
• 分類號: C01B39/18
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明涉及一種利用天然礦物原料制備4A分子篩的方法，特別是一種用膨潤土與凹凸棒摻雜制備4A分子篩的方法。

背景技術

4A分子篩的化學式為Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·9/2H₂O；硅鋁比SiO₂/Al₂O₃≈2；有效孔徑約(0.4nm)。極易吸附水、甲醇、乙醇、硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯等直徑較小的分子，較難吸附直徑大于的任何分子(包括丙烷)，是工業上用量最大的分子篩品種之一。

4A分子篩骨架中的每一個氧原子都為相鄰的兩個四面體所共有，這種結構形成了可為陽離子和水分子占據的大晶穴，而且這些陽離子和水分子有較大的移動性，可進行陽離子交換和可逆脫水。4A分子篩的離子交換是在帶有Al³⁺離子的骨架上進行的，每一個Al³⁺離子所帶的一個負電荷，不僅可以結合Na⁺離子，也可以結合其它陽離子。Ca²⁺、Mg²⁺離子可以進入原來Na⁺離子占據的大晶穴，將4A分子篩中的Na⁺離子替換下來——即4A分子篩中的Na⁺離子可與硬水中的Ca²⁺、Mg²⁺等離子進行離子交換，從而達到軟化水質的目的。

80年代以來，環境污染日益受到世界各國的廣泛關注，日本、美國、英國等許多國家紛紛立法禁止含磷洗衣粉的生產，而洗滌劑行業的巨大市場需求迫使人們尋找STPP(三聚磷酸鈉，用作洗滌劑中的水軟化劑)的替代品。4A分子篩結合Ca²⁺、Mg²⁺離子的速度比三聚磷酸鈉慢，且與Mg²⁺離子的結合能力較弱，但4A分子篩可將水溶液中少量有害的重金屬離子(如pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺)能很容易快速除去，對凈化水質有著十分重要的意義，所以可以取代STPP作為洗滌劑中的水軟化劑使用。

目前4A分子篩制備一般以水浴制備法為主，所用原料皆為單一化學原料，成本較高，另外此制備方法的前處理要么需要耗費大量的酸，要么需要較高的溫度，那么勢必造成環境污染或能源浪費。

發明內容

鑒于上述，本發明的目的旨在提供一種用膨潤土與凹凸棒摻雜制備4A分子篩的方法。以膨潤土和凹凸棒為原料，并利用其中的SiO₂作為硅源制備適合用于洗滌劑添加劑的4A分子篩。

本發明的目的是采用如下技術方案來實現的：

一種以膨潤土與凹凸棒為原料制備4A分子篩的方法，具體包括如下步驟：

(1)膨潤土的酸活化：取200目膨潤土置于燒杯，向燒杯中加入30％-60％的硫酸，硫酸與膨潤土液固比為2-4；將燒杯置于恒溫磁力攪拌器上，在80-100℃條件下酸化12h后過濾，洗滌至中性，于110℃下烘干，得到酸化白土，過200目篩；

(2)凹凸棒的高溫活化：將一定量的200目凹凸棒置于馬弗爐中，于800℃下焙燒1h，冷卻后，干燥，用8％硫酸于60℃酸化4h，洗滌至中性，干燥后，置于燒杯中，將還原劑三氯化鈦和草酸加入，在一定功率超聲下反應一定時間，離心分離，得到白色凹土，過200目篩，備用。

(3)堿處理：將酸化白土和白色凹土按一定比例混合，置于反應器中，反應器溫度控制在30-35℃，往反應器中加入30％NaOH溶液于60-70℃進行堿處理2h。

(4)晶化：反應器降溫至30-35℃，在不斷攪拌下逐漸加入偏鋁酸鈉溶液和水，攪拌升溫至80-100℃進行晶化反應6h。

(5)洗滌：反應結束后過濾，將濾渣用水洗至pH值9-10，烘干粉碎即得4A分子篩成品。