[發(fā)明專(zhuān)利]膨潤(rùn)土一步堿溶合成沸石的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310641973.9
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103601210A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫紅娟;彭同江;何倩;羅利明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B39/02
• 分類(lèi)號(hào): C01B39/02;C01B39/14;C01B39/22
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專(zhuān)利事務(wù)所 51213
• 代理人: 劉興亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非金屬礦開(kāi)發(fā)利用和無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種膨潤(rùn)土一步堿溶合成沸石的方法。

背景技術(shù)

沸石分子篩是一類(lèi)具有空曠骨架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物。其結(jié)構(gòu)中存在著規(guī)則的孔道和孔穴，穴內(nèi)分布著可移動(dòng)的陽(yáng)離子和水分子，即水化陽(yáng)離子和沸石水。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使沸石具有優(yōu)良的離子交換、催化和吸附性能，被廣泛應(yīng)用于石油化工、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等工業(yè)領(lǐng)域，尤其是4A沸石在洗滌行業(yè)的應(yīng)用更為廣泛；P型沸石不僅對(duì)鈣鎂有很好的離子交換作用，而且還具有很強(qiáng)的非離子表面活性劑吸附能力，可以提高洗滌劑中某些比較昂貴配方組分的穩(wěn)定性能；X型分子篩是一種微孔材料，具有優(yōu)良的離子交換、催化和吸附性能，在工農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域中具有廣泛的用途和巨大的應(yīng)用前景，且X型沸石較A型沸石有更大的吸附容量，所以在氣體吸附與分離等領(lǐng)域顯得更為重要。

我國(guó)是膨潤(rùn)土礦產(chǎn)儲(chǔ)量十分豐富的國(guó)家，分布地域廣泛。而膨潤(rùn)土也憑借著其儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，粒度細(xì)小，吸附效果好，穩(wěn)定性強(qiáng)，且天然、無(wú)毒、無(wú)味，對(duì)環(huán)境無(wú)害，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

截至目前，以膨潤(rùn)土為原料制備沸石方法有酸化法、酸堿混合法和堿溶法。王紹剛等（王紹剛,鄒左英,詹廷順.膨潤(rùn)土制備A型分子篩的實(shí)驗(yàn)研究.遼寧化工,2004,7:390-392）和邱俊等（邱俊,呂憲俊,崔學(xué)奇.鈣基膨潤(rùn)土制備4A沸石分子篩酸化工藝條件研究.化工礦物與加工,2004,33(5):11-13）用酸化膨潤(rùn)土制備分子篩的方法制備4A沸石，存在著硅鋁浸出速度和浸出率低、活化時(shí)間長(zhǎng)、廢酸液處理困難、工藝流程復(fù)雜等缺點(diǎn)。汪志國(guó)等（汪志國(guó).利用膨潤(rùn)土合成4A沸石試驗(yàn)研究.化工礦物與加工,2002,31(6):11-12）先酸化膨潤(rùn)土，渣液分離后，對(duì)渣進(jìn)行堿溶合成4A沸石，雖然所得產(chǎn)品質(zhì)量較高，但原料浪費(fèi)較嚴(yán)重，雖然酸浸濾液濃度蒸發(fā)濃縮，但成本增加了。彭同江（彭同江,孫紅娟,焦永峰,劉福生.膨潤(rùn)土直接堿溶法制備4A沸石分子篩的試驗(yàn).中國(guó)礦業(yè),2005,14(2):58-61.）以膨潤(rùn)土為原料經(jīng)提純后采用直接堿溶法制備了4A沸石分子篩，該法雖然可以節(jié)省原料、簡(jiǎn)化工藝流程，并從根本上避免了廢酸液對(duì)環(huán)境的危害，但制備過(guò)程仍然反復(fù)冗雜，需制備晶化導(dǎo)向劑，且老化時(shí)間較久。曹吉林采用經(jīng)850℃高溫煅燒的膨潤(rùn)土與碳酸鈉混合2h，之后加氫氧化鋁，攪拌溶解，室溫靜置，100℃水浴晶化合成了P型沸石（CN02156482.5），但是由于原料的高溫煅燒增加了合成成本，不經(jīng)濟(jì)實(shí)用。目前采用膨潤(rùn)土合成X型沸石的研究較少，郭可銳（郭可銳.利用膨潤(rùn)土合成沸石分子篩[D].大連理工大學(xué),2005.）用膨潤(rùn)土在反應(yīng)釜中90℃條件下合成出X型沸石，曹吉林采用堿熔法合成了鐵摻雜X型沸石分子篩（CN101219795A）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種膨潤(rùn)土合成沸石的方法，針對(duì)沸石制備成本高、工藝復(fù)雜等不足之處，提供以顆粒分散性高、活性大的膨潤(rùn)土粘土為原料，調(diào)節(jié)工藝條件一步法合成沸石，不僅提高了膨潤(rùn)土原料的附加值，而且綠色環(huán)保，具有重要的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種膨潤(rùn)土一步堿溶合成沸石的方法，包括以下步驟：

步驟（1）：將膨潤(rùn)土原料進(jìn)行干燥、破碎并粉磨；

步驟（2）：將膨潤(rùn)土原料與助劑混合后混合物中化學(xué)成分SiO₂、Al₂O₃、Na₂O的摩爾比為1.0:（0.15～1.0）:（1.5～4.0），混合物置于帶有攪拌裝置的反應(yīng)器，邊攪拌邊加水，在一定的反應(yīng)條件下反應(yīng)；

步驟（3）：對(duì)步驟（2）的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥、粉磨后即得沸石。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在上述的方法中，所述的膨潤(rùn)土原料為鈉基膨潤(rùn)土和鈣基膨潤(rùn)土中的一種。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在上述的方法中，所述的膨潤(rùn)土粉磨至50目～400目。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在上述的方法中，所述的助劑為氫氧化鈉、氫氧化鋁或偏鋁酸鈉中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在上述的方法中，步驟（2）中所述的反應(yīng)條件如下：反應(yīng)溫度為70～100℃；反應(yīng)壓力為常壓；反應(yīng)時(shí)間為攪拌0.5～10h，之后陳化3～30h。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在上述的方法中，步驟（2）中邊攪拌邊加水使氫氧化鈉濃度為1.0～2.5mol/L；在反應(yīng)過(guò)程中不斷加入少量水或氫氧化鈉保持氫氧化鈉濃度為1.0～2.5mol/L。