一种加入导向剂合成4A沸石分子筛的方法技术

本发明专利技术涉及一种加入导向剂合成４Ａ沸石分子筛的方法，该方法是由制备导向剂，制备活性硅渣和制备４Ａ沸石分子筛步骤完成，取膨润土，经湿法提纯酸化后得活性硅渣，经碱化后，在搅拌成胶时加入导向剂和需补加的铝，晶化后过滤、洗涤、干燥得４Ａ沸石分子筛。本发明专利技术通过加入导向剂来缩短合成时的结晶时间，降低所得产品的粒径，通过该方法获得的４Ａ沸石分子筛产品平均粒度小，钙离子交换容量大，从而得到性能更好的产品并节省能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备4A沸石分子筛的方法，特别是一种以膨润 土为原料制备4A沸石分子筛的方法。
技术介绍
沸石分子筛(又称合成沸石)是一种架状铝硅酸盐，由和 四面体组成框架结构，具有宽阔的空洞和较宽的通道。在分子 筛晶格中存在金属阳离子(如Na、 K、 Ca等)以平衡四面体中多余 的电荷。A型分子筛属等轴晶系，晶胞参数a=24.64A，晶胞中含有 Na96*216H20，若不考虑硅铝位置的差别，晶胞参数 a=12.32A，这时晶胞中含有Na12'27H20。它的结构是卩 笼按立方体方式排列而成。八个(3笼分布在立方体的八个角顶上，相 邻的两个卩拢间通过四元环所形成的立方体笼连接，这样便形成了 A 型分子筛的格架结构。八个卩笼相互连接后在中间形成一个大的a笼， 这a笼即为A型分子筛的主要孔穴。 一个a笼的周围有八个(3笼和 12个立方体笼，a笼和卩笼通过六元环相互沟通，而一个a笼通过八 元环与周围六个a笼连接。 一般钠型的八元环孔道直径约为4A，称 4A分子筛；钙型的八元环孔道直径约为5A，称5A分子筛；钾型的 孔径只有3A，故称3A分子筛。4A沸石分子筛是目前广泛应用的吸附剂、干燥剂、催化剂和载 体材料。它主要应用于化工、石化和洗涤剂等行业，尤其在洗涤剂制 造中，4A沸石分子筛无毒，对环境不产生污染，并对水中的钙镁离 子有较好的吸附作用，从而被认为是代磷(三聚磷酸钠)洗衣粉、洗涤剂的首选材料。合成沸石分子筛的基本条件是(1)原料的反应活性要高；(2) 阳离子的结构选择合适；(3)反应混合物有助于提高凝胶过饱和度， 利于晶核的形成。目前，A型沸石分子筛的合成方法主要有以下几种 (1)水热法；(2)非水系合成法；(3)蒸气相合成法；(4)高温合 成法；(5)低温合成法；(6)微波技术；(7)高压合成法。其中，最为常用的是水热合成法，从合成原料来源考察，水热合 成法可分为化工原料合成法和天然矿物原料合成法。以纯化工原料合 成沸石分子筛虽然工艺成熟，技术参数容易控制，合成产品质量高， 但原料来源困难，价格普遍较高，严重影响了沸石在诸如洗涤剂、词 料添加剂、农药化肥、涂料、废水废气净化处理等行业的大规模使用， 也因为价格因素限制了应用领域的拓宽，从而以廉价矿物原料为基础 的沸石人工合成成为诱人的发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种加入导向剂合成4A沸石分子筛的方 法。虽然以膨润土为原料合成4A沸石分子筛文献已有报道，但本发 明在用膨润土合成4A沸石分子筛时，通过加入导向剂来縮短合成时 的结晶时间，降低所得产品的粒径，从而得到性能更好的产品并节省 能源。本专利技术的所述的一种加入导向剂合成4A沸石分子筛的方法，按 下列步骤进行 制备导向剂a、取NaOH溶解于水中，加热至沸腾，再冷却至5(TC时加入 A1(0H)3制成溶液，在恒温沸腾的条件下边搅拌边加入水玻璃，开始 时有白色絮状沉淀出现，继续搅拌，沉淀逐渐消失，加热至70。C，恒 温沸腾搅拌30min制成凝胶，然后分为两份，在恒温条件下分别陈化 24h和48h，得产物作为晶化导向剂备用；制备活性硅渣b、 以膨润土为原料，将膨润土原矿经湿法提纯除去粒度较大的砂粒，将浓度为30-40%的硫酸和300-400目的膨润土，按l:2-5的固液 比投入酸化釜中，升温至80-95'C,酸化反应4小时后过滤，得活性硅 渣；制备4A沸石分子筛c、 测出活性硅渣中的硅铝含量，将浓度为30n/。的NaOH加入到带 有搅拌器的反应器中，再不断向反应器中加入活性硅渣，同时加热到 60-70°C，进行碱化，碱化时间为1.5-2h;d、 碱化后的产物进行成胶，温度控制在20-5(TC，时间lh，成胶 时加入NaA102补铝；e、 成胶反应结束后停止搅拌，加入质量百分比3-15。/。步骤a导 向剂，温度升至80-10(TC进行晶化，晶化合成0.5-lh后，将物料进行 过滤、洗涤脱碱、脱水干燥，即得4A沸石分子筛。所述的方法，合成4A沸石反应体系配比范围应控制在 Na20: A1203: Si02: H20 = 2-5:1:1.8-2.2:70-180 。步骤c中NaOH的加入量按摩尔比NaOH: Si02为2. 5-3:1。 步骤d中NaA102的加入量为反应体系各组分摩尔比确定。 本专利技术所述的一种加入导向剂合成4A沸石分子筛的方法，该方法 中导向剂是结晶尚未完成的晶核雏形，在合成体系中充当了成核中 心。添加导向剂是为了增加晶核数量、降低结晶粒度。 一般认为，导 向剂之所以具有导向活性，是因为其中含有极微小、具有一定晶体结 构的晶核存在，并且它的存在是加速晶体迅速生长的根本原因。实践 证明，导向剂是控制沸石结晶过程最有效的手段。通过在溶液中引入 3%-15% (质量百分比)的导向剂，能够使沸石的晶化时间縮短卯％ 以上，并能很好地改善产品的粒度分布和团聚程度。本专利技术所述的一种加入导向剂合成4A沸石分子筛的方法，取新疆托克逊的膨润土，经湿法提纯酸化后得活性硅渣(Si02:69.3。/。； Al203:15.76%;白度:92.9),经碱化后，在搅拌成胶时加入5%的导向 剂和需补加的铝，晶化0.5h后过滤、洗涤、干燥得4A沸石分子筛。将 获得的4A沸石分子筛与没加导向剂制备4A沸石的比较见下表<table>table see original document page 7</column></row><table>从表中可以看出本专利技术所得的4A沸石分子筛与没有加入导向 剂的4A沸石分子筛相比，本专利技术通过加入导向剂縮短了结晶时间， 得到的4A沸石产品平均粒度小，钙离子交换容量大，性能较好。附图说明 图l为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式 以下通过实例进一步说明本专利技术。 实施例l制备导向剂a、 取NaOH4g溶解于146ml水中，加热至沸腾，再冷却至50'C时 加入Al(OH)37.8g制成溶液，取此溶液于烧杯中，在恒温沸腾的条件 下边搅拌边加入水玻璃28.42g，开始时有白色絮状沉淀出现，继续搅 拌，沉淀逐渐消失，加热至70。C，恒温沸腾搅拌30min制成凝胶，然 后分为两份，在恒温条件下分别陈化24h和48h，得产物作为晶化导向 剂备用；制备活性硅渣b、 取新疆托克逊的膨润土为原料，将膨润土原矿经湿法提纯除 去粒度较大的砂粒，将浓度为30%的硫酸和300目的膨润土，按质量 比1:2的固液比投入酸化釜中，升温至8(TC，酸化反应4小时后过滤， 得活性硅渣(Si02 69.3。/。； A1203 15.76%;白度92.9);制备4A沸石分子筛 c、 取步骤b活性硅渣10g，测出活性硅渣中的硅铝含量，先取 NaOH6.39g配成浓度为30。/。(质量浓度)的溶液加入到带有搅拌器的 反应器中，再不断向反应器中加入步骤b活性硅渣10g，同时加热到 60。C，进行碱化，碱化时间为1.5h。成胶温度控制在2(TC，加入实施例l制得的导向剂，80'C下晶化 lh，过滤、洗涤、干燥既得4A沸石分子筛。d、 将碱化后的产物加水66ml，温度控制在20'C进行成胶，时间 lh ，成胶时加入NaA1027.99g补铝，使反应体系配比为 2Na20:1A12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加入导向剂合成４Ａ沸石分子筛的方法，其特征在于按下列步骤进行：　制备导向剂：　ａ、取ＮａＯＨ溶解于水中，加热至沸腾，再冷却至５０℃时加入Ａｌ（ＯＨ）↓［３］制成溶液，在恒沸的条件下边搅拌边加入水玻璃，开始时有白色絮状沉淀出现，继续搅拌，沉淀逐渐消失，加热至７０℃，恒温沸腾搅拌３０ｍｉｎ制成凝胶，然后分为两份，在恒温条件下分别陈化２４ｈ和４８ｈ，得产物作为晶化导向剂备用；　制备活性硅渣：　ｂ、以膨润土为原料，将膨润土原矿经湿法提纯除去粒度较大的砂粒，将浓度为３０－４０％的硫酸和３００－４００目的膨润土，按质量比１∶２－５的固液比投入酸化釜中，升温至８０－９５℃，酸化反应４小时后过滤，得活性硅渣；　制备４Ａ沸石分子筛：　ｃ、测出活性硅渣中的硅铝含量，将浓度为３０％的ＮａＯＨ加入到带有搅拌器的反应器中，再不断向反应器中加入活性硅渣，同时加热到６０－７０℃，进行碱化，碱化时间为１．５－２ｈ；　ｄ、将碱化后的产物进行成胶，温度控制在２０－５０℃，时间１ｈ，成胶时加入ＮａＡｌＯ↓［２］补铝；　ｅ、成胶反应结束后停止搅拌，加入质量百分比３－１５％步骤ａ导向剂，温度升至８０－１００℃进行晶化，晶化合成０．５－１ｈ后，将物料进行过滤、洗涤脱碱、脱水干燥，即得４Ａ沸石分子筛。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓军，朱保安，郭新峰，黎燕，王娟芳，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：65[中国|新疆]