[發(fā)明專利]一種鈉基制氧分子篩及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111567492.9
• 申請(qǐng)日: 2021-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114195167B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成;王勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京永成分子篩有限公司
• 主分類號(hào): C01B39/02
• 分類號(hào): C01B39/02;C01B32/05;B01J20/18;B01J20/30
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本申請(qǐng)涉及分子篩技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種鈉基制氧分子篩及其制備方法。所述鈉基制氧分子篩由赤泥混合料通過(guò)晶化反應(yīng)制成，所述赤泥混合料包括如下重量份的組分：高鈉赤泥60?80份，載硅鋁合金粉30?50份，陳化助劑8?12份，有機(jī)粘結(jié)劑6?10份，水12?16份，所述載硅鋁合金粉為表面包覆有二氧化硅膜的鋁合金粉，所述高鈉赤泥為經(jīng)過(guò)偏鋁酸鈉溶液噴淋處理的赤泥。在本申請(qǐng)的高鈉赤泥中，偏鋁酸鈉與一部分二氧化硅結(jié)合形成了硅鋁酸鹽，從而減少了二氧化硅被堿性成分侵蝕的可能，有助于減少分子篩的結(jié)構(gòu)缺陷，延長(zhǎng)了分子篩的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及分子篩技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，它涉及一種一種鈉基制氧分子篩及其制備方法。

背景技術(shù)

空氣主要由氮?dú)夂脱鯕饨M成，空氣中的氮?dú)夂脱鯕夂嫌?jì)占空氣總量的 99％。在工業(yè)上，純氧的制取一般是通過(guò)分離空氣中的氮?dú)夂脱鯕鈱?shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的氮氧分離方法為液化空氣分離法。近年來(lái)，隨著分子篩技術(shù)的發(fā)展，分子篩吸附制氧法以及開(kāi)始逐漸取代液化空氣分離法，而分子篩吸附制氧法的核心工藝就是分子篩的制備工藝。

公告號(hào)為CN102530978B的中國(guó)專利公開(kāi)了一種利用赤泥制備鈉型沸石分子篩的方法，包括如下步驟：1)使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)赤泥中的鈉硅摩爾比在 1.0-3.0，并使用硅酸鈉調(diào)節(jié)硅鋁摩爾比為2.0-5.0；2)加熱使其混膠陳化，混膠陳化溫度為50-60℃，陳化時(shí)間為4-24小時(shí)；3)加熱使其發(fā)生晶化反應(yīng)，晶化反應(yīng)溫度為80-120℃，晶化時(shí)間為6-24小時(shí)；4)晶化結(jié)束后的固體產(chǎn)物經(jīng)冷卻、過(guò)濾洗滌、干燥后即得到沸石分子篩。

針對(duì)上述中的相關(guān)技術(shù)，發(fā)明人認(rèn)為，相關(guān)技術(shù)中雖然以赤泥為原料制得了分子篩，但是赤泥具有較強(qiáng)的堿性，在晶化反應(yīng)的過(guò)程中，赤泥中的堿性成分發(fā)生活化，活化后的堿性成分容易侵蝕赤泥中的二氧化硅成分，導(dǎo)致分子篩結(jié)構(gòu)中的缺陷增加，影響分子篩的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

相關(guān)技術(shù)中，赤泥中的堿性成分在發(fā)生活化后容易侵蝕赤泥中的二氧化硅成分，影響分子篩的使用壽命。為了改善這一缺陷，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鈉基制氧分子篩及其制備方法。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鈉基制氧分子篩，采用如下的技術(shù)方案：一種鈉基制氧分子篩，所述鈉基制氧分子篩由赤泥混合料通過(guò)晶化反應(yīng)制成，所述赤泥混合料包括如下重量份的組分：高鈉赤泥60-80份，載硅鋁合金粉30-50 份，陳化助劑8-12份，有機(jī)粘結(jié)劑6-10份，水12-16份，所述載硅鋁合金粉為表面包覆有二氧化硅膜的鋁合金粉，所述高鈉赤泥為經(jīng)過(guò)偏鋁酸鈉溶液噴淋處理的赤泥。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，與相關(guān)技術(shù)相比，本申請(qǐng)采用偏鋁酸鈉溶液代替氫氧化鈉溶液對(duì)赤泥進(jìn)行處理，得到了高鈉赤泥，然后再以高鈉赤泥和載硅鋁合金粉為主要原料進(jìn)行晶化反應(yīng)。在高鈉赤泥中，偏鋁酸鈉與一部分二氧化硅結(jié)合形成了硅鋁酸鹽，而硅酸鹽的耐堿性強(qiáng)于二氧化硅，從而減少了二氧化硅成分被堿性成分侵蝕的可能，有助于減少分子篩的結(jié)構(gòu)缺陷，延長(zhǎng)了分子篩的使用壽命。

在晶化反應(yīng)過(guò)程中，赤泥中的堿性成分與載硅鋁合金粉表面的二氧化硅膜反應(yīng)形成硅酸鹽凝膠，接著堿性成分再與載硅鋁合金粉中的鋁反應(yīng)形成偏鋁酸鹽和氫氣，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)堿性成分的消耗。硅酸鹽凝膠與擴(kuò)散到載硅鋁合金粉表面的偏鋁酸鹽結(jié)合后，在載硅鋁合金粉表面形成了硅鋁酸鹽凝膠，而氫氣在擴(kuò)散的過(guò)程中則在硅鋁酸鹽凝膠中產(chǎn)生孔隙，有助于改善分子篩的吸附效果。

經(jīng)過(guò)晶化反應(yīng)后，硅鋁酸鹽凝膠發(fā)生固化，載硅鋁合金粉與高鈉赤泥之間通過(guò)硅鋁酸鹽凝膠的固化產(chǎn)物相結(jié)合，得到了鈉基制氧分子篩。在鈉基制氧分子篩中，載硅鋁合金粉中殘余的合金結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增大了分子篩的孔隙率，改善了分子篩的吸附效果。

作為優(yōu)選，所述陳化助劑選用十二烷基硫酸鈉或十二烷基硫酸鋰。