一种层柱皂石的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种层柱皂石的制备方法，该方法包括：将碱源、硅源、铝源、镁源和水混合，得到初始凝胶；将初始凝胶水热晶化后，将得到的晶化产物过滤洗涤，得到皂石滤饼；将皂石滤饼在酸溶液中进行酸处理后过滤，得到酸处理皂石；将酸处理皂石在铵盐溶液中进行铵交换后过滤，得到铵交换皂石；将铵交换皂石用铝交联剂进行铝交联处理，将交联产物过滤洗涤，得到层柱皂石。本发明专利技术的层柱皂石制备方法操作简单，所得产品比表面大，适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种层柱皂石的制备方法。
技术介绍
层柱皂石是一种类分子筛微孔材料，具有二维长廊孔道结构和适宜的酸性中心，其热稳定性高，且具备诸如异构化、裂化和烷基化等催化反应所需要的B酸中心，在酸催化领域得到了广泛的研究。赵效洪等人报道了一种水热制备层柱皂石的方法，该方法包括将硅源、铝源和镁源在水热条件下晶化生成皂石，然后将制备的皂石经水洗、铵交换、干燥和柱撑等步骤，制备了层柱皂石。该方法制备的层柱皂石在正癸烷临氢异构化方面具有较好的催化活性。姚铭等人也报道了层柱皂石的水热制备方法，并且还发现层柱皂石具有层柱蒙脱土所没有的强酸中心。目前的层柱皂石制备方法中，制备步骤较多，制备方法也都比较复杂，并且操作要求精细，制备过程中间都需要进行干燥或焙烧等步骤，不仅影响了产品的性能，而且因为干燥步骤后的中间体在进行下一制备步骤时都需要进行研磨处理，以保证较高分散的要求，不仅步骤繁琐，而且增加了制备成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种层柱皂石的制备方法，该方法较现有层柱皂石的制备方法简单、步骤少，而且无需精细化操作，能保持较高比表面及较大孔容，并且皂石经交联后无需经铵交换即可获得钠含量不高于0.05％的层柱皂石。为了实现上述目的，本专利技术提供一种层柱皂石的制备方法，该方法包括：a、按照一定的原料配比将碱源、硅源、铝源、镁源和水混合，得到初始凝胶；其中0.2≤x≤2；b、将步骤a中所得的初始凝胶水热晶化后，将得到的晶化产物过滤洗涤，得到皂石滤饼；c、将步骤b中所得的皂石滤饼在酸溶液中进行酸处理后过滤，得到酸处理皂石；d、将步骤c中所得的酸处理皂石在铵盐溶液中进行铵交换后过滤，得到铵交换皂石；e、将步骤d中所得的铵交换皂石用铝交联剂进行铝交联处理，将交联产物过滤洗涤，得到层柱皂石。优选地，其中，步骤b中所得的所述皂石滤饼在进行步骤c所述酸处理之前不进行干燥处理。优选地，其中，步骤c中所得的所述酸处理皂石在进行步骤d所述铵交换之前不进行干燥处理。优选地，其中，步骤d中所得的所述铵交换皂石在进行步骤e所述交联处理之前不进行干燥处理。优选地，其中，所述碱源为选自氢氧化钠、碳酸氢钠和碳酸钠中的至少一种；所述硅源为硅酸钠和/或偏硅酸钠；所述铝源为选自硫酸铝、硝酸铝、氯化铝和偏铝酸钠中的至少一种；所述镁源为选自氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、氢氧化镁和氧化镁中的至少一种。优选地，其中硅源、铝源、镁源分别以SiO2、Al2O3、MgO计，其各原料摩尔配比为：(8.0-x)SiO2:(x/2)Al2O3:6.0MgO:(400-1000)H2O，其中0.2≤x≤2，碱源的量为足以使步骤(a)的混合物10<pH<11；更优选地，其中碱源、硅源、铝源、镁源分别以Na2O、SiO2、Al2O3、MgO计，其各原料摩尔配比为：0.65Na2O:(8.0-x)SiO2:(x/2)Al2O3:6.0MgO:(400-1000)H2O，其中0.2≤x≤2。优选地，其中，步骤b所述水热晶化的条件为：晶化温度为100-400℃，晶化时间为2-72小时。优选地，其中，步骤c所述酸溶液为选自盐酸溶液、硫酸溶液和硝酸溶液中的至少一种，酸溶液中质子摩尔浓度为0.1-2mol/L。优选地，其中，步骤c所述酸处理的条件为：酸溶液中H+与皂石中Al的摩尔比0.2-5，优选1.75-3.5，酸处理温度为室温至60℃，酸处理时间为0.5-2小时。优选地，其中，步骤d所述铵盐为选自硫酸铵、氯化铵和硝酸铵中的至少一种。优选地，其中，步骤d所述铵交换的条件为：NH4+：所述酸处理皂石总的Al2O3：水的摩尔比为(5-20)：1：(100-1000)，优选(6-12)：1：500，铵交换温度为室温至90℃，铵交换时间为0.5-2小时。优选地，其中，步骤e所述铝交联剂为Al137+聚合阳离子的水溶液，铝交联剂中Al的浓度为0.1-0.4mol/L。优选地，其中，所述铝交联剂的制备步骤包括：将0.1-2mol/L的氢氧化钠溶液缓慢滴加到0.1-2mol/L的氯化铝溶液中，然后在30-80℃下搅拌2-48小时，其中，控制所制得的铝交联剂的pH为4.1-4.4。优选地，其中，步骤e所述交联处理的条件包括：皂石中的硅与铝交联剂中的铝的摩尔比为(0.2-5)：1，皂石交联温度为60-90℃，交联时间为1-2小时。与现有层柱皂石的制备方法相比，本专利技术的制备方法在制备过程中不包括干燥步骤，不仅缩短了制备流程，避免皂石在干燥过程中聚集长大，从而不需要研磨过程，而且在铝交联处理之前引入酸处理步骤和铵交换步骤使皂石溶胀并层片剥离，一方面能够脱除皂石中的非骨架铝，另一方面能脱除皂石中的Na离子并减少强碱性物质的影响，从而提高铝交联效率，改善铝柱皂石的孔结构性能。本专利技术方法制备的层柱皂石，在铝交联处理后，无需再次进行铵交换，即可将皂石中的Na含量降至不高于0.05％，而且对操作精细度要求不高，所得产品比表面大，适合大规模生产。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种层柱皂石的制备方法，该方法包括：a、按照一定的原料配比将碱源、硅源、铝源、镁源和水混合，得到初始凝胶；其中0.2≤x≤2；b、将步骤a中所得的初始凝胶水热晶化后，将得到的晶化产物过滤洗涤，得到皂石滤饼；c、将步骤b中所得的皂石滤饼在酸溶液中进行酸处理后过滤，得到酸处理皂石；d、将步骤c中所得的酸处理皂石在铵盐溶液中进行铵交换后过滤，得到铵交换皂石；e、将步骤d中所得的铵交换皂石用铝交联剂进行铝交联处理，将交联产物过滤洗涤，得到层柱皂石。由于人工合成的层柱皂石属于膨润性粘土类材料，会与水发生膨润作用，过滤后的滤饼固含量很低(20％左右，视膨胀程度而定)，干燥之后体积收缩剧烈，且呈硬块状，需额外研磨粉碎，这给实际对皂石处理改性应用等工作带来很多不便。因此，根据本专利技术的具体实施方式，步骤b中所得的所述皂石滤饼在进行步骤c所述酸处理之前可以不进行干燥处理；步骤c中所得的所述酸处理皂石在进行步骤d所述铵交换之前可以不进行干燥处理；步骤d中所得的所述铵交换皂石在进行步骤e所述交联处理之前可以不进行干燥处理；步骤e中所得的层柱皂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层柱皂石的制备方法，该方法包括：a、按照一定原料配比将碱源、硅源、铝源、镁源和水混合，得到初始凝胶；b、将步骤a中所得的初始凝胶水热晶化后，将得到的晶化产物过滤洗涤，得到皂石滤饼；c、将步骤b中所得的皂石滤饼在酸溶液中进行酸处理后过滤，得到酸处理皂石；d、将步骤c中所得的酸处理皂石在铵盐溶液中进行铵交换后过滤，得到铵交换皂石；e、将步骤d中所得的铵交换皂石用铝交联剂进行铝交联处理，将交联产物过滤洗涤，得到层柱皂石。

【技术特征摘要】
1.一种层柱皂石的制备方法，该方法包括：
a、按照一定原料配比将碱源、硅源、铝源、镁源和水混合，得到初始
凝胶；
b、将步骤a中所得的初始凝胶水热晶化后，将得到的晶化产物过滤洗
涤，得到皂石滤饼；
c、将步骤b中所得的皂石滤饼在酸溶液中进行酸处理后过滤，得到酸
处理皂石；
d、将步骤c中所得的酸处理皂石在铵盐溶液中进行铵交换后过滤，得
到铵交换皂石；
e、将步骤d中所得的铵交换皂石用铝交联剂进行铝交联处理，将交联
产物过滤洗涤，得到层柱皂石。
2.根据权利要求1的方法，其中，步骤b中所得的所述皂石滤饼在进
行步骤c所述酸处理之前不进行干燥处理。
3.根据权利要求1的方法，其中，步骤c中所得的所述酸处理皂石在
进行步骤d所述铵交换之前不进行干燥处理。
4.根据权利要求1的方法，其中，步骤d中所得的所述铵交换皂石在
进行步骤e所述交联处理之前不进行干燥处理。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述碱源为选自氢氧化钠、碳酸氢
钠和碳酸钠中的至少一种；所述硅源为硅酸钠和/或偏硅酸钠；所述铝源为选
自硫酸铝、硝酸铝、氯化铝和偏铝酸钠中的至少一种；所述镁源为选自氯化
镁、硫酸镁、硝酸镁、氢氧化镁和氧化镁中的至少一种；
其中硅源、铝源、镁源分别以SiO2、Al2O3、MgO计，其各原料摩尔
配比为：(8.0-x)SiO2:(x/2)Al2O3:6.0MgO:(400-1000)H2O，其中0.2≤x≤2，
碱源的量为足以使步骤(a)的混合物10<pH<11；
优选地，其中碱源、硅源、铝源、镁源分别以Na2O、SiO2、Al2O3、MgO
计，其各原料摩尔配比为：0.65Na2O:(8.0-x)SiO2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景，赵效洪，石玉林，金环年，胡云剑，李丽，马辉，高浩华，艾军，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11