[發明專利]水蒸氣輔助固相轉化制備W分子篩的方法

有效

• 申請號: 201610080295.7
• 申請日: 2016-02-05
• 公開（公告）號: CN105523565B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 郭菊花;陳華丹;陳佳偉;蘭加健;王世銘;童躍進;關懷民
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C01B39/02
• 分類號: C01B39/02
• 代理公司: 福州智理專利代理有限公司 35208
• 代理人: 王義星

本發明公開一種水蒸氣輔助固相轉化制備W分子篩的方法，是反應主體為固體狀態的條件下制備W分子篩的新方法。具體步驟包括：將固體硅源、鋁源和氫氧化鉀按照W分子篩的配比，加入極少量水攪拌均勻呈膏體狀態后，置于反應釜內的特殊容器中，在容器外部加一定量的水，晶化溫度控制在110~190℃，晶化時間為12~96小時，經洗滌、干燥，得到結晶良好的W分子篩，含少量氫氧化鉀的洗滌廢液經濃縮后循環用于W分子篩的制備。該方法區別于水熱晶化制備W分子篩的傳統方法，具有原料利用率高、產品收率高、工藝簡單、易放大等特點，是一種環境友好的綠色制備方法。

技術領域

本發明屬于分子篩及其制備技術領域，具體涉及在固相狀態下實現W分子篩合成的新方法。

背景技術

W分子篩是一種人工合成的分子篩，其拓撲結構與天然麥鉀沸石相同。該分子篩具有輕微的酸性和較高的穩定性，且對鉀離子具有特殊的選擇性吸附能力，在吸附、分離、催化，尤其海水提鉀和緩釋鉀肥等領域引起了科技工作者的極大興趣。

W分子篩的傳統制備方法為水熱晶化法，目前已有較多報道，典型的如曹吉林等（CN201310581447.8）在體系物料摩爾比為1.5 K₂O : SiO₂ : 0.1 Al₂O₃ : 57 H₂O的條件下，經25℃老化2.5小時，150℃晶化24小時，水熱合成了W分子篩；Maghsoodloorad H等（Maghsoodloorad H. Synthesis and Characterization of Ceramic Membranes (W-Type Zeolite Membranes)[J]. Int. J. Appl. Ceram. Technol., 2013, 10 (2): 365–375.）在體系物料摩爾比為5.6 K₂O : 6.4 SiO₂ : Al₂O₃ : 164.6 H₂O的條件下，經165℃晶化72小時，水熱合成了W分子篩；本課題組李彤彤等（李彤彤，陳華丹，陳佳偉等. 鉀長石堿法分解濾渣制W分子篩. 廣東化工，2015,42(14):42-44.）在體系物料摩爾比為K₂O :SiO₂ : 0.067 Al₂O₃ : 45 H₂O的條件下，經30℃老化2小時，150℃晶化24小時，也水熱合成了W分子篩。水熱晶化工藝的反應混合物為液態，在合成過程中產生大量污水，易造成環境污染。另一方面，反應混合物中干基物料只占合成體系總質量的10~30%，且由于液相混合物反應時存在熱力學極限，原料不能百分之百轉化，因此產率較低。為了避免資源的浪費，將分子篩母液進行循環利用，不僅增大了工藝的復雜性，且難以保證產品質量。

目前，我國環境形勢面臨嚴峻挑戰，這就對化工科技工作者提出了更高的要求。采用綠色合成方法直接制備性能良好且具有較高產率的W分子篩，不僅可簡化工藝，提高經濟效益，還可高效利用資源，避免三廢排放，利于環境保護。

發明內容

本發明的目的是利用水蒸汽輔助固相轉化制備W分子篩，提供一種環境友好的綠色制備新方法，提高W分子篩的產品收率。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：所述的一種水蒸汽輔助固相轉化制備W分子篩的方法，其特征在于，包括如下步驟：

將固體硅源、鋁源和氫氧化鉀按照W分子篩的配比，加入水攪拌均勻呈膏體狀態后，置于反應釜內的特殊容器中，在容器外部加一定量的水，在一定溫度下晶化一段時間，將產物洗滌、干燥即得到W分子篩。

所述K₂O：Al₂O₃：SiO₂：H₂O的摩爾配比為（1~10）：（2~20）：1：（0.05~1）。