一种钠基制氧分子筛及其制备方法技术

本申请涉及分子筛技术领域，具体公开了一种钠基制氧分子筛及其制备方法。所述钠基制氧分子筛由赤泥混合料通过晶化反应制成，所述赤泥混合料包括如下重量份的组分：高钠赤泥60

【技术实现步骤摘要】
一种钠基制氧分子筛及其制备方法


[0001]本申请涉及分子筛
，更具体地说，它涉及一种一种钠基制氧分子筛及其制备方法。

技术介绍

[0002]空气主要由氮气和氧气组成，空气中的氮气和氧气合计占空气总量的99％。在工业上，纯氧的制取一般是通过分离空气中的氮气和氧气实现的，传统的氮氧分离方法为液化空气分离法。近年来，随着分子筛技术的发展，分子筛吸附制氧法以及开始逐渐取代液化空气分离法，而分子筛吸附制氧法的核心工艺就是分子筛的制备工艺。
[0003]公告号为CN102530978B的中国专利公开了一种利用赤泥制备钠型沸石分子筛的方法，包括如下步骤：1)使用氢氧化钠调节赤泥中的钠硅摩尔比在1.0
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3.0，并使用硅酸钠调节硅铝摩尔比为2.0
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5.0；2)加热使其混胶陈化，混胶陈化温度为50
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60℃，陈化时间为4
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24小时；3)加热使其发生晶化反应，晶化反应温度为80
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120℃，晶化时间为6
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24小时；4)晶化结束后的固体产物经冷却、过滤洗涤、干燥后即得到沸石分子筛。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为，相关技术中虽然以赤泥为原料制得了分子筛，但是赤泥具有较强的碱性，在晶化反应的过程中，赤泥中的碱性成分发生活化，活化后的碱性成分容易侵蚀赤泥中的二氧化硅成分，导致分子筛结构中的缺陷增加，影响分子筛的使用寿命。

技术实现思路

[0005]相关技术中，赤泥中的碱性成分在发生活化后容易侵蚀赤泥中的二氧化硅成分，影响分子筛的使用寿命。为了改善这一缺陷，本申请提供一种钠基制氧分子筛及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种钠基制氧分子筛，采用如下的技术方案：一种钠基制氧分子筛，所述钠基制氧分子筛由赤泥混合料通过晶化反应制成，所述赤泥混合料包括如下重量份的组分：高钠赤泥60
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80份，载硅铝合金粉30
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50份，陈化助剂8
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12份，有机粘结剂6
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10份，水12
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16份，所述载硅铝合金粉为表面包覆有二氧化硅膜的铝合金粉，所述高钠赤泥为经过偏铝酸钠溶液喷淋处理的赤泥。
[0007]通过采用上述技术方案，与相关技术相比，本申请采用偏铝酸钠溶液代替氢氧化钠溶液对赤泥进行处理，得到了高钠赤泥，然后再以高钠赤泥和载硅铝合金粉为主要原料进行晶化反应。在高钠赤泥中，偏铝酸钠与一部分二氧化硅结合形成了硅铝酸盐，而硅酸盐的耐碱性强于二氧化硅，从而减少了二氧化硅成分被碱性成分侵蚀的可能，有助于减少分子筛的结构缺陷，延长了分子筛的使用寿命。
[0008]在晶化反应过程中，赤泥中的碱性成分与载硅铝合金粉表面的二氧化硅膜反应形成硅酸盐凝胶，接着碱性成分再与载硅铝合金粉中的铝反应形成偏铝酸盐和氢气，从而实现了对碱性成分的消耗。硅酸盐凝胶与扩散到载硅铝合金粉表面的偏铝酸盐结合后，在载
硅铝合金粉表面形成了硅铝酸盐凝胶，而氢气在扩散的过程中则在硅铝酸盐凝胶中产生孔隙，有助于改善分子筛的吸附效果。
[0009]经过晶化反应后，硅铝酸盐凝胶发生固化，载硅铝合金粉与高钠赤泥之间通过硅铝酸盐凝胶的固化产物相结合，得到了钠基制氧分子筛。在钠基制氧分子筛中，载硅铝合金粉中残余的合金结构进一步增大了分子筛的孔隙率，改善了分子筛的吸附效果。
[0010]作为优选，所述陈化助剂选用十二烷基硫酸钠或十二烷基硫酸锂。
[0011]通过采用上述技术方案，十二烷基硫酸钠和十二烷基硫酸锂均可加快水分的扩散，起到促进陈化的作用。赤泥中吸附有大量氟离子，容易对分子筛的吸附性能造成影响。而锂离子可与氟离子反应生成沉淀，从而减少了赤泥对氟离子的吸附量，有助于提高分子筛的吸附效果。此外，氟离子与锂离子反应生成的氟化锂沉淀微粒还能够在晶化反应中促进晶核成型，从而有助于提高分子筛的生产效率。
[0012]作为优选，所述载硅铝合金粉的制备方法包括如下步骤：(1)将铝合金粉和硅溶胶混合均匀，得到铝合金粉分散液；(2)向铝合金粉分散液中加入铝溶胶，然后将铝合金粉分散液中的水分蒸干，将蒸干所得物粉碎后得到载硅铝合金粉。
[0013]通过采用上述技术方案，在步骤(1)中，硅溶胶先在铝合金粉表面发生吸附，然后再步骤(2)中，铝溶胶与硅溶胶发生电中和，使得铝合金粉表面吸附的硅溶胶固化形成二氧化硅膜，从而得到了载硅铝合金粉。在二氧化硅膜中，还掺杂了一部分铝溶胶的固化产物，铝溶胶固化产物与二氧化硅之间电荷的差异会增大二氧化硅膜偏离电中性的程度，从而加强了载硅铝合金粉与高钠赤泥之间的静电吸附力，有助于延长分子筛的使用寿命。
[0014]作为优选，所述钠基制氧分子筛的氮氧分离比大于或等于3。
[0015]通过采用上述技术方案，按照本申请的配方体系制备的钠基制氧分子筛测得的氮氧分离比大于或等于3。
[0016]作为优选，所述钠基制氧分子筛的氮气吸附量大于或等于8ml/g。
[0017]通过采用上述技术方案，按照本申请的配方体系制备的钠基制氧分子筛测得的氮气吸附量大于或等于8ml/g。
[0018]第二方面，本申请提供一种钠基制氧分子筛的制备方法，采用如下的技术方案。
[0019]一种钠基制氧分子筛的制备方法，包括以下步骤：(1)使用偏铝酸钠溶液对赤泥进行喷淋处理，得到高钠赤泥；(2)将高钠赤泥、载硅铝合金粉、陈化助剂、有机粘结剂和水按照各自的重量份混合均匀，然后在密闭的无氧环境下静置陈化，得到赤泥混合料；(3)将赤泥混合料与水混合，得到晶化反应液，在密闭条件下加热晶化反应液，然后对晶化反应液进行过滤，再依次使用盐酸和去离子水洗涤过滤得到的滤渣，再将滤渣干燥后得到钠基制氧分子筛。
[0020]通过采用上述技术方案，本申请的方法在水的参与下通过有机粘结剂对高钠赤泥、载硅铝合金粉和陈化助剂进行粘结，再经过陈化后得到赤泥混合料，然后将赤泥混合料稀释为晶化反应液，通过晶化反应制备了钠基制氧分子筛。
[0021]作为优选，所述有机粘结剂选用淀粉或羟乙基纤维素。
[0022]通过采用上述技术方案，淀粉或羟乙基纤维素均能够提高载硅铝合金粉与高钠赤
泥之间的结合度，有助于提高分子筛的耐久性。此外，赤泥中的碱性成分在晶化反应液中能够对有机粘结剂进行活化，活化后的有机粘结剂在本申请的晶化反应条件下发生炭化，炭化产物能够吸收空气中的污染物，有助于改善制得吸附制氧法制得的氧气的品质。
[0023]作为优选，制备所述钠基制氧分子筛的步骤(3)在水热反应器中进行，所述水热反应器包括反应釜、加热机构和保温机构，所述保温机构用于对反应釜进行保温，所述反应釜上设有排气阀，所述加热机构包括燃烧炉以及氢分离器，所述燃烧炉用于加热反应釜，所述氢分离器的进料端口通过该第一导管与排气阀连通，所述氢分离器的出料端口通过第二导管与燃烧炉连通，所述氢分离器用于从排气阀排出的气体中提取氢气。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠基制氧分子筛，其特征在于，所述钠基制氧分子筛由赤泥混合料通过晶化反应制成，所述赤泥混合料包括如下重量份的组分：高钠赤泥60
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80份，载硅铝合金粉30
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50份，陈化助剂8
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12份，有机粘结剂6
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10份，水12
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16份，所述载硅铝合金粉为表面包覆有二氧化硅膜的铝合金粉，所述高钠赤泥为经过偏铝酸钠溶液喷淋处理的赤泥。2.根据权利要求1所述的钠基制氧分子筛，其特征在于，所述陈化助剂选用十二烷基硫酸钠或十二烷基硫酸锂。3.根据权利要求1所述的钠基制氧分子筛，其特征在于，所述载硅铝合金粉的制备方法包括如下步骤：（1）将铝合金粉和硅溶胶混合均匀，得到铝合金粉分散液；（2）向铝合金粉分散液中加入铝溶胶，然后将铝合金粉分散液中的水分蒸干，将蒸干所得物粉碎后得到载硅铝合金粉。4.根据权利要求1所述的钠基制氧分子筛，其特征在于，所述钠基制氧分子筛的氮氧分离比大于或等于3。5.根据权利要求1所述的钠基制氧分子筛，其特征在于，所述钠基制氧分子筛的氮气吸附量大于或等于8ml/g。6.根据权利要求1
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5任一所述的钠基制氧分子筛的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）使用偏铝酸钠溶液对赤泥进行喷淋处理，得到高钠赤泥；（2）将高钠赤泥、载硅铝合金粉、陈化助剂、有机粘结剂和水按照各自的重量份混合均匀，然后在密闭的无氧环境下静置陈化，得到赤泥混合料；（3）将赤泥混合料与水混合，得到晶化反应液，在密闭条件下加热晶化反应液，然后对...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成，王勇，
申请(专利权)人：南京永成分子筛有限公司，
类型：发明
国别省市：