[發明專利]一種基于微水路線合成P型分子篩的方法

在審

• 申請號: 202111157758.2
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113816397A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 黃富強;周策
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C01B39/46
• 分類號: C01B39/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種微水路線合成P型分子篩的方法，利用物理微水交聯預處理法與微量天然納米高分子材料摻雜法構建前驅體微水網絡，完成反應物固相傳質過程，解決了分子篩制造成本高，反應釜產量低，廢水污染的問題，其技術方案要點是：將硅源、鋁源、鈉源和水按一定的摩爾比稱量置于研缽中，通過摻雜微量天然納米纖維或通過機械混勻、物理剪切力重構、毛細作用微水網絡成型等過程實現分子篩前驅體微水網絡構建。將粘稠前驅體轉移至反應釜，一定溫度晶化后，產物烘干研磨成粉末，得到P型分子篩。方法工藝簡單，產量高且無需后處理，采用該方法制備的P型分子篩對水體中重金屬污染離子具有優越的吸附性能。

技術領域

本發明屬于分子篩的制備領域，具體涉及一類基于微水路線合成P型分子篩的方法。

技術背景

P型分子篩是一種人工合成的沸石分子篩，其分子式為Na₆Al₆Si₁₀O₃₂·12H₂O，硅(鋁)氧四面體通過共頂點氧橋構成八元環，孔徑為0.31nm×0.44nm和0.26nm×0.49nm的直形孔道和正弦形孔道。P型分子篩具有特殊的孔道結構，使其具有良好的金屬離子交換能力和吸附能力，不僅可以從海水中提取鉀離子，還可廣泛應用于工業廢水中金屬離子的吸附和水體的凈化，且可以作為催化劑的載體和洗滌劑助劑，具有廣闊的應用前景。

目前P型分子篩合成普遍使用傳統的水熱合成法，合成過程中需要大量溶劑，降低反應釜利用率，存在產量低、安全性差等缺點[CN103274427A，CN110467199A]。此外，產生的廢溶劑和洗滌廢水顯著增加環保成本。本專利利用物理微水交聯預處理法和微量天然納米高分子材料摻雜法構建前驅體微水網絡，取代傳統溶劑完成反應物固相傳質過程，開發出一類P型分子篩的微水合成路線，實現具有高產量、無溶液反應、無廢液殘留的低成本、高安全特性的新型綠色分子篩合成方法。所得P型分子篩呈中性，也無需對產物進行洗滌，未產生大量洗滌廢水，僅需將產物烘干研磨即可。

發明內容

本發明的主要目的克服現有技術中的不足，提出一種微水路線，高效無污染的合成P型分子篩，解決了現有合成工藝繁雜、經濟效益差、產量低和水污染等問題。其技術思路是通過物理和化學方法在前驅體固相中構建微水網絡，替代傳統的溶液環境實現固相傳質過程，具體技術路線分為兩條：即物理微水交聯預處理法和微量天然納米高分子材料摻雜法。

其中物理微水交聯法是降低前驅水的比例，并通過固體機械混勻、物理剪切力重構充分將水和固體粉末均勻分散，通過表面張力將固體粉末凝聚，不產生溶液相氛圍；其次通過封裝靜置，通過毛細作用使前驅體內形成均勻的微水網絡，此時前驅體為粘稠面團狀，此外不含溶液。通過將前驅體放入反應釜，無需再加入溶液即可進行水熱反應完成合成，由于避免了額外溶液引入，反應釜投樣量可顯著提高，提升產率。

其中，微量天然納米高分子材料摻雜法，是利用天然納米高分子材料，如納米纖維素、納米蛋白纖維等，具有高比表面積、表面含有豐富大量親水官能團等特點，在反應原料粉末中加入微量此類天然納米高分子即可顯著改變材料的親水、包水性質，可在前驅體中快速形成均勻微水網絡，實現微水合成P型分子篩。

此外，同時結合上述兩種方法，即在前驅體中添加微量天然納米高分子材料再進行物理微水交聯法亦可實現微水路線合成P型分子篩。

本發明擬采用以下P型分子篩的合成方案，其特征包括以下三項中任一項：

1.天然納米高分子材料摻雜法：將硅源、鋁源、鈉源和水按一定的摩爾比稱量置于研缽中，按每10g量加入1～5mg天然納米高分子材料，研磨3-10min后，將粘稠原料置于反應釜中，反應溫度160～210℃，晶化時間12～36h，冷卻后，將得到的產物烘干研磨，即可得到P型分子篩。