一种双晶化合成4A分子筛的方法技术

本发明专利技术公开一种双晶化合成4A分子筛的方法，将原料预处理后与NaOH溶液充分混合，恒速搅拌，真空下过滤分离获取上清液，用Al粉和NaOH溶液混合搅拌至全溶得到混合溶液，将混合溶液与上清液混合，恒温静置后过滤得到清液，清液在室温条件下陈化，进行微波辅助水热双晶化得到4A分子筛；本发明专利技术大大提高了产率和合成效率，降低成本，有利于4A分子筛的工业化合成应用。

A Method for Synthesis of 4A Molecular Sieve by Double Crystallization

The invention discloses a method for synthesizing 4A molecular sieve by double crystallization. After pretreatment of raw materials, the supernatant is fully mixed with NaOH solution, stirred at constant speed, filtered and separated under vacuum to obtain supernatant. The supernatant is mixed with Al powder and NaOH solution and stirred to obtain the mixed solution. The mixed solution is mixed with supernatant. The supernatant is filtered after static filtration at constant temperature. The supernatant is aged at room temperature and assisted by microwave. The invention greatly improves the yield and synthesis efficiency, reduces the cost, and is beneficial to the industrial synthesis application of 4A molecular sieve.

【技术实现步骤摘要】
一种双晶化合成4A分子筛的方法
本专利技术属于工业废弃物高价值化利用
，具体涉及一种双晶化合成4A分子筛的方法。
技术介绍
煤矸石是煤矿开采过程中采出的废矿，目前大量堆弃未能得到利用。这些煤矸石的排放堆积，既占去大量耕地、污染环境，又对农作物、人类造成危害，成为煤炭工业部门亟待解决的一个问题。生物质灰是生物质成型燃料经充分燃烧后所剩下的灰分，生物质灰大量产生会对环境造成污染。4A分子筛是一种人工合成分子筛，在我国石油、化工、冶金、电子技术、医疗卫生等部门有着广泛的应用。4A分子筛的合成传统采用水热合成法，但其合成时间较长，步骤繁杂，且产率不高，限制了其发展。多年来，许多研究人员对4A分子筛的合成进行了大量研究，一些新的合成技术也不断出现，如盐热合成法、碱熔法、逐步升温法、微波合成法。其中盐热合成法在盐热过程中无溶剂水参与反应，但沸石结晶过程中需要大量的盐，需要水来洗涤，产品的后处理比较麻烦，所以该方法也未得到推广。碱熔法合成出来的分子筛，产品中不含莫来石和石英的晶相，并提高了沸石产率，通过调节硅铝比，可得到具有较高的实用价值和纯度的产品，但其缺点是活化时间较长。逐步升温法大大地缩短了晶化反应时间，但该方法的转化率低。微波合成法的优点是可提高合成煤矸石沸石的晶化速度，缩短晶化时间，降低合成成本，为煤矸石合成分子筛工业化提供了可能，但随着晶化时间的推移，由于微波晶化的晶化反应太过剧烈，片状沉淀溶解，造成产率较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种双晶化合成4A分子筛的方法，具体步骤如下：（1）按照质量体积比g:mL为1:6～12的比例，将预处理后的原料与NaOH溶液混合，在转速为250～350r/min下恒速搅拌40～600min，真空过滤分离获取上清液；（2）将Al粉和NaOH溶液按照Al和NaOH的摩尔比为1:5～10的比例混合，搅拌至全溶得到混合溶液；（3）将步骤（1）得到的上清液与步骤（2）得到的混合溶液按照体积比1:1～3的比例进行混合，混合液在油浴中70～140℃静置2～5h，将其中的白色絮状沉淀过滤得到清液，清液在室温条件下陈化20～30h，进行微波辅助水热晶化得到4A分子筛。步骤（1）所述原料为煤矸石或生物质灰，优选生物质灰。步骤（1）原料预处理方法为：900～1000℃保温9～12小时，将煅烧产物用1mol/L的盐酸酸洗后自然风干。步骤（1）和步骤（2）所述NaOH溶液的浓度为0.1～2mol/L。步骤（3）所述微波辅助水热晶化的具体工艺为：先进行微波处理1～10min，微波功率为2000～4000W，再进行水热晶化10～20min，水热温度为300～500℃。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术原料属于固体废弃物，符合节能环保。（2）本专利技术微波辅助水热加热晶化为先进行微波加热晶化，再进行水热加热晶化，不仅消除了微波晶化对产量带来的影响，而且可以以微波晶化合成的沸石作为导向剂，继而引导后续水热晶化分子筛的合成，大大提高的产率和合成效率，降低分子筛团聚程度，降低合成成本，有利于4A分子筛的工业化合成应用。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到4A分子筛SEM图；图2为本专利技术实施例7制备得到的4A分子筛SEM图；图3为本专利技术实施例8制备得到的4A分子筛SEM图。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。实施例1一种双晶化合成4A分子筛的方法，具体步骤如下：（1）先将煤矸石进行预处理，预处理方法为：1000℃保温9小时，将煅烧产物用1mol/L的盐酸酸洗后自然风干，然后按照质量体积比g:mL为1:6的比例，将预处理后的煤矸石与浓度为0.1mol/L的NaOH溶液混合，在转速为250r/min下恒速搅拌600min，真空过滤分离获取上清液；（2）将Al粉和浓度为0.1mol/L的NaOH溶液按照Al和NaOH的摩尔比为1:5的比例混合，搅拌至铝粉全部溶解得到混合溶液；（3）将步骤（1）得到的上清液与步骤（2）得到的混合溶液按照体积比1:1的比例进行混合，混合液在油浴中70℃静置5h，将其中的白色絮状沉淀过滤得到清液，清液在室温条件下陈化30h，进行微波辅助水热晶化，微波辅助水热晶化的具体工艺为：先进行微波处理1min，微波功率为4000W，再进行水热晶化20min，水热温度为300℃，得到4A分子筛。本实施例得到的4A分子筛的结晶度为84%，固相产率为23.9%，固相产率的计算方法是将反应后的产物固体风干进行称重，计算产物和陈化之前的清液质量比即为固相产率下同。图1为为本实施例制备得到4A分子筛SEM图，分布均匀、结构致密、孔径分布极窄；使用分光光度法测定本实施制备的4A分子筛对废水中铅离子的吸附性能，测得的吸附率达到95.8％。实施例2一种双晶化合成4A分子筛的方法，具体步骤如下：（1）先将煤矸石进行预处理，预处理方法为：900℃保温12小时，将煅烧产物用1mol/L的盐酸酸洗后自然风干，然后按照质量体积比g:mL为1:12的比例，将预处理后的煤矸石与浓度为1mol/L的NaOH溶液混合，在转速为350r/min下恒速搅拌40min，真空过滤分离获取上清液；（2）将Al粉和浓度为1mol/L的NaOH溶液按照Al和NaOH的摩尔比为1:10的比例混合，搅拌至铝粉全部溶解得到混合溶液；（3）将步骤（1）得到的上清液与步骤（2）得到的混合溶液按照体积比1:2的比例进行混合，混合液在油浴中100℃静置3h，将其中的白色絮状沉淀过滤得到清液，清液在室温条件下陈化20h，进行微波辅助水热晶化，微波辅助水热晶化的具体工艺为：先进行微波处理10min，微波功率为2000W，再进行水热晶化10min，水热温度为500℃，得到4A分子筛。本实施例得到的4A分子筛的结晶度为86%，固相产率为25.3%。实施例3一种双晶化合成4A分子筛的方法，具体步骤如下：（1）先将煤矸石进行预处理，预处理方法为：950℃保温10小时，将煅烧产物用1mol/L的盐酸酸洗后自然风干，然后按照质量体积比g:mL为1:10的比例，将预处理后的煤矸石与浓度为2mol/L的NaOH溶液混合，在转速为300r/min下恒速搅拌400min，真空过滤分离获取上清液；（2）将Al粉和浓度为2mol/L的NaOH溶液按照Al和NaOH的摩尔比为1:6的比例混合，搅拌至铝粉全部溶解得到混合溶液；（3）将步骤（1）得到的上清液与步骤（2）得到的混合溶液按照体积比1:3的比例进行混合，混合液在油浴中140℃静置2h，将其中的白色絮状沉淀过滤得到清液，清液在室温条件下陈化24h，进行微波辅助水热晶化，微波辅助水热晶化的具体工艺为：先进行微波处理5min，微波功率为3000W，再进行水热晶化15min，水热温度为400℃，得到4A分子筛。本实施例得到的4A分子筛的结晶度为87%，固相产率为25.5%。实施例4一种双晶化合成4A分子筛的方法，具体步骤如下：（1）先将生物质灰进行预处理，生物质灰来源于煤燃烧后形成的灰渣，预处理方法为：1000℃保温9小时，将煅烧产物用1mol/L的盐酸酸洗后自然风干，然后按照质量体积比g:mL为1:6的比例，将预处理后的生物质灰与浓度为0.1mol/L的NaOH溶液混合，在转速为25本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双晶化合成4A分子筛的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）按照质量体积比g:mL为1:6～12的比例，将预处理后的原料与NaOH溶液混合，在转速为250～350r/min下恒速搅拌40～600min，真空过滤分离获取上清液；（2）将Al粉和NaOH溶液按照Al和NaOH的摩尔比为1:5～10的比例混合，搅拌至全溶得到混合溶液；（3）将步骤（1）得到的上清液与步骤（2）得到的混合溶液按照体积比1:1～3的比例进行混合，混合液在70～140℃静置2～5h，过滤得到清液，清液在室温条件下陈化20～30h，进行微波辅助水热晶化得到4A分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种双晶化合成4A分子筛的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）按照质量体积比g:mL为1:6～12的比例，将预处理后的原料与NaOH溶液混合，在转速为250～350r/min下恒速搅拌40～600min，真空过滤分离获取上清液；（2）将Al粉和NaOH溶液按照Al和NaOH的摩尔比为1:5～10的比例混合，搅拌至全溶得到混合溶液；（3）将步骤（1）得到的上清液与步骤（2）得到的混合溶液按照体积比1:1～3的比例进行混合，混合液在70～140℃静置2～5h，过滤得到清液，清液在室温条件下陈化20～30h，进行微波辅助水热晶化得到4A分子筛。2.根据权利要求1所述双晶化合成4A分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳红，李根明，訾昌毓，张静，赵文波，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53