一种13X沸石分子筛及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及分子筛吸附领域，具体提供了一种13X沸石分子筛，该分子筛的粒径分布为大于0μm至小于0.8μm；以及一种13X沸石分子筛及其制备方法，该方法包括：(1)将粉煤灰分离得到富硅母液和富铝母液，将所述富硅母液和富铝母液各自分为第一部分和第二部分；(2)将所述第一部分富硅母液、第一部分富铝母液和水混合得到第一溶液，将所述第二部分富硅母液、第二部分富铝母液、水和碱混合得到第二溶液；(3)将所述第一溶液进行陈化，将所述第二溶液与陈化得到的物料混合后进行晶化；(4)从晶化后的物料中分离出固体产品，并干燥；以及分子筛在吸附中的应用。本发明专利技术的13X沸石分子筛粒径分布小，平均粒径小，吸附效果好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种13X沸石分子筛，以及一种13X沸石分子筛的制备方法，以及由本专利技术的方法制备得到的13X沸石分子筛和一种13X沸石分子筛在吸附中的应用。
技术介绍
粉煤灰是煤或煤粉燃烧后的细粒分散状残余物，主要产生于电厂生产所用的煤粉炉、循环流化床等。随着经济的飞速发展，煤炭用量增加，粉煤灰的排放量也与日俱增。我国是世界煤炭消耗量最大的国家，粉煤灰的排放量更是惊人。目前，国内累计堆放量已达到数十亿吨，因而经济合理的利用及消纳粉煤灰的问题已迫在眉睫。沸石分子筛因具有优良的离子交换、催化和吸附性能，因此常用作吸附剂、干燥剂、洗涤剂和催化剂等，广泛应用于石油化工、精细化工、农业、环保等领域。粉煤灰的主要成分为无机矿物质灼烧后的氧化物和硅酸盐矿物组成的混合物，其中SiO2和Al2O3含量占80％以上，因此，利用工业废弃物粉煤灰为原料制备性能良好的沸石分子筛符合循环经济发展的战略需求。X型分子筛也称Na-X型分子筛，其孔径约为可吸附小于的分子，可实现水和二氧化碳共吸附、水和硫化氢气体共吸附，主要应用于医药和空气压缩系统的干燥，也可用于催化剂载体等。根据不同的用途，X型分子筛也分为不同的种类。利用粉煤灰合成沸石分子筛的方法主要有水热合成法、碱熔融水热合成法、盐热合成法、微波辅助合成法等。其中，两步水热合成法可以克服传统方法制得的沸石杂质多、硅铝回收率低等缺点。粉煤灰提铝工艺中为实现硅铝分离，会得到富含硅和富含铝的中间产物，碱法提铝工艺中富含铝的母液里铝主要以NaAlO2的形式存在且母液呈碱性，富含硅的母液里硅主要以Na2SiO3的形式存在，是合成沸石分子筛的合适原料。碱法提铝中间产物制备沸石涉及的主要反应如下：SiO2+NaOH→Na2SiO3+H2ONa2SiO3+NaAlO2+CO2→Na2Al2Si2.5O9·6.2H2O(Na-X)+Na2CO3通常，传统水热法合成的X型分子筛粒径通常在1-5μm。CN103449467A公开了一种由高铝粉煤灰制备13X分子筛的方法和13X分子筛，粒径分布为1-3μm，该方法包括：将高铝粉煤灰与碱液混合进行预脱硅反应，过滤后得到脱硅液；将所得脱硅液与白炭黑混合得到改造脱硅液；将所述改造脱硅液与铝源混合得到硅铝溶胶；将所述硅铝溶胶晶化、过滤、洗涤和干燥，制得13X分子筛。该方法制备得到的分子筛粒径较大。CN103523796A公开了一种亚微米X型分子筛的合成方法及其应用，粒径分布为0.8-1.2μm，其特征在于，采用水热和微波加热相结合的方法，该方法包括以下步骤:1)导向剂制备：将偏铝酸钠、硅溶胶、氢氧化钠溶解于去离子水中，在10℃-60℃下搅拌0.5-4h，静置6小时，得到溶胶混合物；2)分子筛母液制备：将水玻璃、偏铝酸钠或者氢氧化铝、氢氧化钠加热到温度20-60℃，制备分子筛母液；3)老化：在步骤2)制得的分子筛母液中加入步骤1)制得的溶胶混合物，搅拌均匀，再加入弱极性水溶性分散剂S，搅拌0.5-4h，在10-80℃，静置老化0.5-24小时；4)晶化：将步骤3)制得的母液移入内衬聚四氟乙烯的反应釜中，密闭后装入微波反应器，在90-105℃，晶化0.5-2小时；5)冷却上述母液，去离子水离心洗涤至pH值等于9-10，100-120℃干燥2-3h，500-600℃焙烧2-4h，即得到亚微米X型分子筛。该方法不涉及使用粉煤灰制备分子筛。在吸附分离领域，扩散问题是较为重要的问题。大晶粒分子筛由于扩散通道较长，易导致动态吸附容量较静态吸附容量有明显下降。小晶粒的X型分子筛有利于提高晶粒内扩散速率，提高沸石利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粒径分布小，吸附效果好的13X沸石分子筛，以及一种13X沸石分子筛的制备方法和一种13X沸石分子筛在吸附中的应用。为实现前述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种13X沸石分子筛，该分子筛的粒径分布为大于0μm至小于0.8μm。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种制备本专利技术所述的分子筛的方法，该方法包括：(1)将粉煤灰分离得到富硅母液和富铝母液，将所述富硅母液和富铝母液各自分为第一部分和第二部分；(2)将所述第一部分富硅母液、第一部分富铝母液和水混合得到第一溶液，将所述第二部分富硅母液、第二部分富铝母液、水和碱混合得到第二溶液；(3)将所述第一溶液进行陈化，将所述第二溶液与陈化得到的物料混合后进行晶化；(4)从晶化后的物料中分离出固体产品，并干燥。根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种通过上述方法制备得到的13X沸石分子筛。根据本专利技术的第四方面，本专利技术提供了本专利技术所述的分子筛在吸附中的应用。本专利技术的13X沸石分子筛粒径分布小，平均粒径小，吸附效果好，且本专利技术的制备方法具有工艺简单、成本低廉、环境友好等优点，能够制备得到晶粒小、纯度较高、结晶度较高的13X沸石分子筛。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是按照实施例1的方法得到的13X沸石分子筛样品的SEM图；图2是按照实施例2的方法得到的13X沸石分子筛样品的SEM图；图3是按照实施例3的方法得到的13X沸石分子筛样品的SEM图；图4是按照实施例4的方法得到的13X沸石分子筛样品的SEM图；图5是按照对比例1的方法得到的13X沸石分子筛样品的SEM图；图6是按照实施例1的方法得到的13X沸石分子筛样品的XRD图谱。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。本专利技术中的“13X沸石分子筛”指的是一种人工合成的钠型八面沸石型分子筛。以摩尔比计，其骨架SiO2/A12O3摩尔比一般为2-3。13X沸石分子筛作为重要的吸附剂，广泛用于气体的吸附分离与净化，其典型的晶胞组成为：Na86(Al86Si106O384)·264H2O。如前所述，本专利技术提供了一种13X沸石分子筛，该分子筛的粒径分布为大于0μm至小于0.8μm。根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述分子筛的粒径分布为0.1-0.7μm，更优选为0.5-0.7μm、0.4-0.7μm、0.5-0.79μm或0.2-0.4μm。根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述分子筛的平均粒径为0.3-0.7μm。优选地，所述分子筛的静态水吸附率可大于或等于32重量％，优选为32-35重量％，更优选为32.9-33.7重量％。优选地，所述分子筛的静态二氧化碳吸附量可大于或等于22.5重量％，优选为22.5-25重量％，更优选为22.6-22.9重量％。根据本专利技术的13X沸石分子筛，在其他特征保证的前提下，具有粒径分布小、平均粒径小的优势，使得其用于吸附时能够明显提高晶粒内扩散速率，提高沸石利用率。本专利技术的13X沸石分子筛只要具有前述特征即可实现本专利技术的目的，本专利技术对其制备方法无特殊要求，针对本专利技术，优选所述13X沸石分子筛的制备方法包括：(1)将粉煤灰分离得到富硅母液和富铝母液，将所述富硅母液和富铝母液各自分为第一部分和第二部分；(2)将所述第一部分富硅母液、第一部分富铝母本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种13X沸石分子筛，其特征在于，该分子筛的粒径分布为大于0μm至小于0.8μm。

【技术特征摘要】
1.一种13X沸石分子筛，其特征在于，该分子筛的粒径分布为大于0μm至小于0.8μm。2.根据权利要求1所述的分子筛，其中，所述分子筛的平均粒径为0.3-0.7μm。3.根据权利要求1或2所述的分子筛，其中，所述分子筛的静态水吸附率大于或等于32重量％，优选为32-35重量％；静态二氧化碳吸附量大于或等于22.5重量％，优选为22.5-25重量％。4.一种制备13X沸石分子筛的方法，其特征在于，该方法包括：(1)将粉煤灰分离得到富硅母液和富铝母液，将所述富硅母液和富铝母液各自分为第一部分和第二部分；(2)将所述第一部分富硅母液、第一部分富铝母液和水混合得到第一溶液，将所述第二部分富硅母液、第二部分富铝母液、水和碱混合得到第二溶液；(3)将所述第一溶液进行陈化，将所述第二溶液与陈化得到的物料混合后进行晶化；(4)从晶化后的物料中分离出固体产品，并干燥。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二溶液与第一溶液的质量比为(25-45):1。6.根据权利要求4所述的方法，其中，第一溶液中，所述第一部分富硅母液、第一部分富铝母液与水的用量体积比为(1-10):1:(0.01-0.1)；Na2O：Al2O3：SiO2：H2O的摩尔比例为(4-16):1:(2-15):(100-400)。7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二溶液中，所述第二部分富硅母液、第二部分富铝母液、水与碱的用量体积比为(1-6):1:(0.05-0.5):(0.01-0.1)；Na2O：Al2O3：SiO2：H2O的摩尔比例为(5-20):1:(4-10):...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中华，王宝冬，孙琦，肖永丰，
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