纳米A型分子筛的制备方法技术

一种纳米Ａ型分子筛的制备方法，选择硅∶铝摩尔比为２∶１的硅源和铝源，并按硅源铝源总的固体重量∶ＮａＯＨ溶液＝１∶５－１２的比例加入３－７ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液，其特征在于包括下列步骤：硅源，铝源加ＮａＯＨ溶液，经超声波和微波联合处理１０－１５０分钟，控制温度在９０－１００℃进行晶化，之后冷却、过滤、洗涤至ＰＨ＝７－１０，经后处理得到纳米Ａ型分子筛。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
纳米A型分子筛的制备方法
本专利技术涉及一种A型分子筛的制备方法，尤其是一种纳米A型分子筛的制备方法。
技术介绍
普通4A沸石分子筛具有良好的表面吸附能力，其钙交换能力是三聚磷酸钠(STPP)的5倍，并有抗再沉积性能，能为油脂、染料提供沉积表面，可避免污渍在织物上的再沉积，同时还具有良好的热稳定性和分散性能，不污染环境，对人体无毒害，无刺激。是合成洗涤剂中取代STPP作硬水软化剂的首选试剂。用4A沸石分子筛作洗涤剂助剂，是各国生产低磷或无磷洗衣粉，解决洗涤剂废水含磷超标，造成水域“富营养化”等环境污染问题的有效方法。此外，4A分子筛还可作色谱试剂，选择性吸附剂，干燥剂，催化剂和催化剂载体，广泛用于甲烷、乙烷、丙烷及炼焦气中的乙烯分离等。分别通过Ca2+ K+离子交换，又可由4A分子筛直接合成5A和3A分子筛。而纳米4A分子筛除具备上述普通4A分子筛的物理化学性能和用途外，还具有小尺寸效应、量子尺寸效应，表面效应以及宏观量子隧道效应等许多奇特、优异性能、具有更广的潜在应用前景。传统的水热合成法通常只能得到微米、亚微米的A型分子筛，例如粒径为500nm的A型分子筛，无法得到粒径为0.1-100nm的分子筛产品。周洲、潘伟雄等在《天然气化工》2001-6-4发表的《纳米4A型分子筛的合成研究》文章中涉及纳米4A型分子筛的合成方法，该方法以硅酸乙脂为硅源，异丙醇铝为铝源，采用溶胶凝胶超临界干燥法制备超细氧化物粉末，加入适量的NaoH溶液，在高压釜中合成纳米4A型分子筛，反应合成方法复杂，所需设备昂贵，反应条件苛刻，工业化难度大；反应时间长，能耗大，成本高。专利技术内容本专利技术的目的在于提供一种简单的纳米A型分子筛的制备方法，主要是利用超声波和微波联合处理合成A型分子筛，并控制晶体的长大，可在温和的条件下得到纳米A型分子筛产品。本专利技术的技术方案为：一种纳米A型分子筛的制备方法，选择硅∶铝摩尔比为2∶1的硅源和铝源，并按硅源铝源总的固体重量∶NaoH溶液＝1∶5-12的比例加入3-7mol/L的NaoH溶液，包括下列步骤：硅源，铝源加NaoH溶液，经超声波和微波联合处理10-150分钟，控制温度在90-100℃进行晶化，之后冷却、过滤、洗涤至PH＝7-10，经后处理得到纳米A型分子筛。-->与传统水热沉淀法只能生产微米、亚微米的A型分子筛的工艺相比，主要引入了超声波和微波联合处理控制晶体长大。利用化学沉淀反应制备纳米材料，关键是通过控制反应条件，使目标产物晶体容易形成却难以长大。液相微波介电加热法已被广泛应用于化学领域，包括分子筛制备，放射性药物的合成，无机配合物的合成与嵌入反应，干燥条件下的有机反应，等离子体化学及分析化学中的样品预处理等，但微波介电加热在纳米材料合成方面的研究报道不多，且缺乏系统性的研究，经过实验对比发现只采用微波技术只能得到亚微米级的普通A型分子筛。国内外也未发现超声波技术用于纳米A型分子筛合成的报道。经实验表明单纯使用超声波仍然无法得到纳米A型分子筛。本专利技术通过实验数据对比和筛选发现超声波和微波联合处理才能得到纳米级的A型分子筛。本专利技术引进超声波技术，通过越声波，微波相结合的方法，成功快速合成了纳米4A、5A、3A分子筛。较优的技术方案有下列：经超声波和微波联合处理过程中，超声波技术参数为频率20-100KHz，功率100-2000瓦；微波技术参数频率为880-2500MHz，功率300-1500瓦，联合处理的时间为10-150分钟。优选的联合处理的时间为30-60分钟。研究表明超声波和微波的频率在很宽的范围内，只要联合使用，无论先后顺序，都可以得到纳米级的A型分子筛。但超出“超声波技术参数为频率20-100KHz，功率100-2000瓦；微波技术参数频率为880-2500MHz”范围，纳米级的产品得率下降。在优选的参数范围内，纳米级的产品得率高达90％以上。硅源、铝源为天然高岭土，例如江西景德镇所产高岭土，经粉碎在600-900℃煅烧2-6小时而得。硅源、铝源为硅酸纳、铝酸纳。其他的硅源、铝源经本专利技术方法同样可以得到纳米级的A型分子筛。洗涤工序中的NaoH母液可回收，返回原工艺。本专利技术后处理工序不同可以得到不同类型的A型分子筛：后处理工序在100-120℃条件下干燥，时间30-240分钟，得4A产品。后处理工序为：将洗涤过滤后的固体加入K+，经超声波和微波联合处理，超声波技术参数为频率20-100KHz，功率100-2000瓦；微波技术参数频率为880-2500MHz，功率300-1500瓦；联合处理的时间为10-60分钟，在30-60℃温度下进行K+离子交换，之后再过滤，洗涤，干燥，时间30-240分钟，得到3A产品。后处理工序为：将洗涤过滤后的固体加入Ca2+，经超声波和微波联合处理，超声波技术参数为频率20-100KHz，功率100-2000瓦；微波技术参数频率为880-2500MHz，功率300-1500瓦；联合处理的时间为10-60分钟，在30-60℃-->温度下进行Ca2+离子交换，之后再过滤，洗涤，干燥，时间30-240分钟，得到5A产品。本专利技术的超声波和微波联合处理不受前后步骤的影响，超声波和微波的联用还可以用于预处理，具体为铝源加NaoH溶液的同时增加超声波和微波联合预处理，联合预处理的时间为10-150分钟，控制温度在50-70℃；超声波技术参数为频率20-100KHz，功率100-2000瓦；微波技术参数频率为880-2500MHz，功率300-1500瓦。超声波和微波联合处理的总时间控制在10-150分钟，可以分段进行。本专利技术的优点在于：本专利技术所合成的纳米4A分子筛的方法比常规水热法合成普通4A分子筛的方法能耗低、速度快、成本低廉、性能优异，有显著的经济效益。本专利技术用高岭土、也可用普通化学试剂硅酸钠和铝酸钠为硅源和铝源，与碱作用，用超声波-微波介电加热技术代替传统的水热法和普通微波合成方法，合成粒度分布均匀，粒径约为80nm的纳米4A分子筛。该纳米4A分子筛在超声波控制粒径大小的条件下，分别通过K+、Ca2+离子交换，进一步合成了纳米3A和纳米5A分子筛。具体实施方式以下实施例所得的产品的颗粒大小，通过透射电镜测量而得；3A，4A，5A晶型分子筛的确定采用x-射线衍射晶相分析而得，其评判标准见1978年科学出版社出版的《沸石分子筛》第332页。实施例1一种纳米A型分子筛的制备方法，选择硅∶铝摩尔比为2∶1的硅源和铝源，并按硅源铝源总的固体重量∶NaoH溶液＝1∶8的比例加入5mol/L的NaoH溶液，包括下列步骤：硅源，铝源加NaoH溶液，经超声波和微波联合处理100分钟，控制温度在98℃进行晶化，之后冷却过滤、洗涤至PH＝7-10，洗涤工序中的NaoH母液回收，返回原工艺再利用。经后处理得到纳米A型分子筛。经超声波和微波联合处理过程中，超声波技术参数为频率50KHz，功率1000瓦；微波技术参数频率为2000MHz，功率1000瓦。硅源、铝源具体选择为硅酸纳、铝酸纳。后处理工序在110℃条件下干燥，时间40分钟，得4A产品。其余同实施例1。通过红外光谱检测和x-射线衍射晶相分析证明为4A产品，颗粒大小为80nm。实施例2一种纳米A型分子筛的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种纳米A型分子筛的制备方法，选择硅∶铝摩尔比为2∶1的硅源和铝源，并按硅源铝源总的固体重量：NaoH溶液＝1∶5-12的比例加入3-7mol/L的NaoH溶液，其特征在于包括下列步骤：硅源，铝源加NaoH溶液，经超声波和微波联合处理10-150分钟，控制温度在90-100℃进行晶化，之后冷却、过滤、洗涤至PH＝7-10，经后处理得到纳米A型分子筛。2、根据权利要求1所述的一种纳米A型分子筛的制备方法，其特征在于：经超声波和微波联合处理过程中，超声波技术参数为频率20-100KHz，功率100-2000瓦；微波技术参数频率为880-2500MHz，功率300-1500瓦。3、根据权利要求1所述的一种纳米A型分子筛的制备方法，其特征在于：硅源，铝源加NaoH溶液的同时增加超声波和微波联合预处理，联合预处理的时间为10-150分钟，控制温度在50-70℃；超声波技术参数为频率20-100KHz，功率100-2000瓦；微波技术参数频率为880-2500MHz，功率300-1500瓦。4、根据权利要求1所述的一种纳米A型分子筛的制备方法，其特征在于：联合处理的时间为30-60分钟。5、根据权利要求1所述的一种纳米A型分子筛的制备方法，其特征在于：硅源、铝源为天然高岭土，经粉碎在600-900℃煅烧2-6小...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟起玲，章磊，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：