一种高岭土制备4A沸石的方法技术

本发明专利技术公开了一种高岭土制备4A沸石的方法。这种制备方法包括以下步骤：1)将饱和氢氧化钠水溶液与高岭土混合，搅拌成糊状，所得的糊状物加热至无流淌状态，然后煅烧，得到碱熔活化物，将碱熔活化物进行研磨；2)在反应杯中装入水，置于磁化装置中，恒温搅拌进行预磁化，然后将研磨后的碱熔活化物加入水中，继续在磁场下恒温搅拌，进行陈化；磁化装置为磁场可控的装置，可以提供均匀的磁场并覆盖整个反应杯；3)将陈化液进行晶化，洗涤，干燥。本发明专利技术方法制得的4A沸石具有较高的白度和钙离子交换量，粒度较小，该制备方法的原料利用率高，工艺操作简单。通过本发明专利技术方法使用高岭土制备4A沸石，可以提高制得的4A沸石产量和质量。

A method of preparing 4A zeolite from kaolin

【技术实现步骤摘要】
一种高岭土制备4A沸石的方法
本专利技术涉及无机非金属材料
，特别是涉及一种高岭土制备4A沸石的方法。
技术介绍
4A沸石的化学式为Na12Al12Si12O48·27H2O，是由硅氧四面体和铝氧四面体组成的三维骨架状结构化合物，其具有独特的空间结构、孔道表面高度极化以及优良的离子交换性和吸附性等，在石油化工、水泥、造纸、电子、洗涤助剂以及建材工业等方面具有广泛应用。目前合成4A沸石的原料来源主要有两类：一是化学原料，主要是硅酸钠和铝酸钠溶液；二是天然矿物原料，如高岭土，膨润土，煤矸石等。化学原料法生产4A沸石的工艺成熟，但成本高，经济效益差。而高岭土的主要成分为高岭石，化学组成为Al4(Si4O10)(OH)8，硅铝摩尔比与4A沸石的一致，通常可以不补加硅或者铝就可以直接合成4A沸石。我国高岭土的储量很大、分布广泛，使用高岭土生产4A沸石的特点是原料来源广泛，工艺简单，生产成本较低，便于工业化规模生产。现有技术中，以高岭土为原料合成4A沸石总体存在原料利用率低、能耗大、白度低等缺陷。刘新锦等人在《厦门大学学报(自然科学版)》发表了《磁场对高岭土合成4A沸石成胶过程的影响》，提出了用磁力搅拌器搅拌成胶。但该文中存在以下缺点：1、磁场影响范围非常有限，仅能影响不足烧杯总体积的1/10的范围。且磁场强度最大值约为60mT，集中在回旋直径不超5mm的紧贴旋转搅拌磁子头部处，距离略微改变，磁场强剧烈下降。从烧杯从底部算起，占烧杯总体积1/8区域的平均磁场强不足8mT，且不均匀，随搅拌磁子的旋转转速变动。2、采用磁子搅拌，根本搅拌不动，磁子要不在底部小幅度振动，要不无规则跳动，起不到搅拌的作用。3、该方法仅是利用高岭土碱熔活化物与水溶液形成的溶胶部分，再去晶化、洗涤、干燥生产4A沸石；碱熔活化物和水按比例混合时，混合液粘度高。因此，目前制备4A沸石的工艺方法仍有待改善，所得的产品产量和质量未如理想。
技术实现思路
为了克服现有技术以高岭土为原料合成4A沸石存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高岭土制备4A沸石的方法，通过该制备方法可以提高4A沸石的产量和质量。本专利技术的专利技术构思如下：利用高岭土低温煅烧后，在外加磁场下陈化碱熔活化物，磁场的作用能够增加4A沸石晶核数，降低晶体聚集粒度，从而使形成的胶体体积和胶体的稳定性较高，使得晶化后合成的4A沸石数量和质量得到提高，粒度减小，提高了4A沸石的质量。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术提供了一种高岭土制备4A沸石的方法，包括以下步骤：1)将饱和氢氧化钠水溶液与高岭土混合，搅拌成糊状，所得的糊状物加热至无流淌状态，然后煅烧，得到碱熔活化物，将碱熔活化物进行研磨；2)在反应杯中装入水，置于磁化装置中，恒温搅拌进行预磁化，然后将研磨后的碱熔活化物加入水中，继续在磁场下恒温搅拌，进行陈化；其中，磁化装置为磁场可控的装置，可以提供均匀的磁场并覆盖整个反应杯；3)将步骤2)得到的陈化液进行晶化，洗涤，干燥，得到4A沸石。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤1)中，高岭土与氢氧化钠的质量比为1：(1～2.5)；进一步优选的，高岭土与氢氧化钠的质量比为1：(1.8～2.2)。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤1)中，饱和氢氧化钠水溶液的配制方法如下：在常温下，将一定量的氢氧化钠逐渐加入到蒸馏水中，边加边搅拌，直到氢氧化钠不溶解为止。待混合液冷却后，取上清液即氢氧化钠饱和水溶液。饱和氢氧化钠水溶液的NaOH质量浓度约为52％。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤1)中，高岭土的粒径≥200目；进一步优选的，高岭土的粒径为200目～400目。本专利技术选用这些粒径的高岭土，相比现有技术采用80目甚至更大的高岭土，其粒度的减小有利于成胶和晶化。这种高岭土制备4A沸石的方法步骤1)中，将糊状物加热至无流淌状态，而并非将水蒸干，其目的是有利于煅烧后形成有一定空腔的容易取出和研磨的非板结高岭土碱熔活化物。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤1)中，煅烧的温度为400℃～500℃，煅烧的时间为2h～4h；进一步优选的，煅烧的温度为430℃～470℃，煅烧的时间为2.5h～3.5h。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤1)中，研磨是将碱熔活化物研磨至粒径≥200目。碱熔活化物的粒度小有利于碱熔活化物的溶解、成胶。这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)为成胶的步骤，成胶的过程在磁场中完成。首先在磁场中将水进行预磁化，然后加入研磨后的碱熔活化物粉末，进行磁化。在磁场中进行磁化使得氢键的数量减小，团簇量减小，容易渗透到碱熔活化物中，磁场起到增溶的作用，提高了形成的胶体的体积，胶体的稳定性也有所提高。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)中，陈化的工艺条件如下：磁场强度为60mT～110mT；磁化温度为25℃～35℃；磁化搅拌转速为800r/min～1000r/min；陈化时间为0.5h～3h；进一步的，陈化中，磁场强度优选为80mT～110mT，磁化温度优选为30℃，陈化时间优选为1h。在本专利技术这些优选的磁化温度范围下，水和碱熔活化物磁化充分，溶解性能增强，无需继续提高温度至40℃或更高。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)中，预磁化的时间为3min～8min；进一步优选的，预磁化的时间为4min～6min。预磁化的磁化温度与搅拌转速与陈化的工艺条件相同，均是在磁场强度为60mT～100mT，磁化温度为25℃～35℃，磁化搅拌转速为800r/min～1000r/min下进行。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)中，水与碱熔活化物的用量比为(5～20)mL：1g；进一步优选的，水与碱熔活化物的用量比为(8～12)mL：1g。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)中，反应杯为夹套导流恒温杯。这种用于磁化反应的反应杯为在玻璃夹套杯内环系空间放入两节隔流硅胶管，并用玻璃胶固定而成，使得热水可按照导流的方向流动，均匀传热。反应杯与外循环恒温水浴采用硅胶管联通，设有软管连接头直通，使得样品随反应杯一起更换，方便下一个样品磁化处理。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)中，磁化装置由里到外依次设有三段线圈，可以分别控制产生三段磁场，或者形成叠合三段磁场的磁场。三段线圈可称为内线圈、中间线圈和外线圈，可以分别控制产生稳定定量的磁场，也可以控制线圈叠合三段磁场，形成稳定、定量相对强的磁场。在使用时，小功率时尽量用外线圈，散热快，磁化时间长，有利于保护仪器设备。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)中，磁化装置设有线圈筒体的限位轮盘。限位轮盘上开有小孔，小孔的直径优选为1mm～3mm，该孔可以通风散热，起到导热降温作用。线圈筒体和限位轮盘的材质优选为抗磁性玻璃纤维增强环氧树脂材料，外缠绕漆包线。优选的，这种高岭土制备4A沸石的方法步骤2)中，磁化装置的两侧和底部设有风扇，可用于散热。优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高岭土制备4A沸石的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1)将饱和氢氧化钠水溶液与高岭土混合，搅拌成糊状，所得的糊状物加热至无流淌状态，然后煅烧，得到碱熔活化物，将碱熔活化物进行研磨；/n2)在反应杯中装入水，置于磁化装置中，恒温搅拌进行预磁化，然后将研磨后的碱熔活化物加入水中，继续在磁场下恒温搅拌，进行陈化；所述磁化装置为磁场可控的装置，可以提供均匀的磁场并覆盖整个反应杯；/n3)将步骤2)得到的陈化液进行晶化，洗涤，干燥，得到4A沸石。/n

【技术特征摘要】
1.一种高岭土制备4A沸石的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将饱和氢氧化钠水溶液与高岭土混合，搅拌成糊状，所得的糊状物加热至无流淌状态，然后煅烧，得到碱熔活化物，将碱熔活化物进行研磨；
2)在反应杯中装入水，置于磁化装置中，恒温搅拌进行预磁化，然后将研磨后的碱熔活化物加入水中，继续在磁场下恒温搅拌，进行陈化；所述磁化装置为磁场可控的装置，可以提供均匀的磁场并覆盖整个反应杯；
3)将步骤2)得到的陈化液进行晶化，洗涤，干燥，得到4A沸石。


2.根据权利要求1所述的一种高岭土制备4A沸石的方法，其特征在于：所述步骤1)中，高岭土与氢氧化钠的质量比为1：(1～2.5)。


3.根据权利要求1所述的一种高岭土制备4A沸石的方法，其特征在于：所述步骤1)中，高岭土的粒径≥200目。


4.根据权利要求1所述的一种高岭土制备4A沸石的方法，其特征在于：所述步骤1)中，煅烧的温度为400℃～500℃，煅烧的时间为2h～4h。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟莉，陈小平，陈辉，张帮亮，黄燕青，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44