一種以石英砂為原料製備x型沸石的方法
2023-06-08 22:03:56 2
專利名稱：一種以石英砂為原料製備x型沸石的方法
技術領域：
本發明涉及一種沸石的製備方法，尤其涉及的是一種X型沸石的製備方法。
背景技術：
X型分子篩屬於八面沸石型(FAU)分子篩，是立方晶系，其典型晶胞組成為 Na56[Al56Si136O384]264H20，孔徑為 7.4X7. 4nm，Si/Al 比一般在 1-1. 5 之間。低矽 X 型分子篩 又是重要的吸附劑，用於氣體的吸附分離與淨化，無論是低矽的X型分子篩還是高矽的Y型 分子篩都是目前使用最廣泛的石油加工催化劑的重要組分，同時X沸石(鈉型X沸石)對 鉛、汞、鎘等離子及苯胺、苯酚等有害物質的交換能力很強，在汙水處理中有著很好的應用 前景。目前合成X型沸石的方法基本上都是水熱法，採用純化學原料法得到的產品質量 好，但成本高，不利於工業大規模生產；採用天然礦物為原料，由於大部分天然礦物中的雜 質高，得到產品的質量較差。為此，本發明提供了一種新的製備X型沸石的方法。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術中因採用純化學原料法成本高、或以天然礦物 為原料時因其雜質高而造成製得的產品質量較差的技術問題，而提供一種以石英砂為原料 製備X型沸石的方法。為解決上述技術問題，本發明主要採取以下技術方案一種以石英砂為原料製備X型沸石的方法，包括以下步驟A將石英砂、氫氧化鈉和水按重量比為1 0.8 2 2 8的比例裝入密封的反
應裝置裡；B將步驟A中裝入密封的反應裝置裡的原料進行攪拌處理，並在150 250°C溫度 條件下反應2 8小時後停止攪拌，進行冷卻處理，即製得含活性氧化矽的鹼液；C將鋁源溶入水中製得含鋁的溶液；D將所述步驟B與C製得的溶液進行混合調節、攪拌均勻，使混合料中各物料的摩 爾比為 SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 2. 5 4 1 3 5 80 200 ； E將步驟D中的混合料在90 120°C的溫度條件下進行晶化處理2 12小時；F將步驟E製得的產物依次進行水洗、過濾、乾燥處理，即製得X型沸石。進一步的，所述石英砂的粒徑小於80目。作為本發明的一項優選技術方案，所述鋁源為鋁酸鈉、硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁、磷 酸鋁、異丙醇鋁中的任意一種或多種混合。進一步的，向所述步驟C中製得的溶液加入氫氧化鈉。作為本發明的另一項優選技術方案，所述步驟E包括以下步驟E1、對該混合料進行升溫、攪拌處理，並晶化3 8小時；E2、對晶化後的混合料進行冷卻、抽慮處理。
採用本發明的技術方案進行製備X型沸石時，原料石英砂儲量豐富，且石英砂中 SiO2的含量達到了 99%以上，同時，本發明採用石英砂為原料作為矽源，避免了雜質幹擾， 省去了礦物除雜的步驟以及製備過程中的陳化步驟，減少了生產工藝中的工序，降低了成 本，節約能源；採用本發明的技術方案合成出的X型沸石具有結晶度高、白度高、粒徑分布 均一的優點。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發明的技術方案進行進一步的闡述。本發明提供的以石英砂為原料製備X型沸石的方法主要包括以下步驟A將石英砂、氫氧化鈉和水按重量比為1 0.8 2 2 8的比例裝入密封的反 應裝置裡，在該配比中，氫氧化鈉的含量至關重要，必須要滿足這三者之間的比例關係，如 果氫氧化鈉過少，則石英砂的活化處理相對困難；如果氫氧化鈉過多，則會影響後續步驟中 對各個物料的調節。B將步驟A中裝入密封的反應裝置裡的原料進行攪拌處理，並在150 250°C溫度 條件下反應2 8小時後停止攪拌，進行冷卻處理，即製得含活性氧化矽的鹼液，該反應過 程中所需要的溫度條件比較低，反應時間也比較短，即能夠節約生產成本。C將鋁源溶入水中製得含鋁的溶液，用於調節步驟B中製得的鹼液中各物料的摩 t匕。D將所述步驟B與C製得的溶液進行混合調節、攪拌均勻，使混合料中各物料的摩 爾比為SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 2. 5 4 1 3 5 80 200，按照該配比範圍 調節混合物中各物料的摩爾比，才能製備出高結晶度、粒徑分布均一的沸石，進而能夠製備 出高質量的X型沸石。E將步驟D中的混合料在90 120°C的溫度條件下進行晶化處理2 12小時，該 混合料不需要進行陳化步驟，而且晶化的時間較短，大大縮短了製備的時間。F將步驟E製得的產物依次進行水洗、過濾、乾燥處理，即製得X型沸石。進一步的，所述石英砂的粒徑小於80目，粒徑越小，越有利於石英砂進行充分反 應；作為本發明的一項優選技術方案，所述鋁源為鋁酸鈉、硫酸鋁、硝酸鋁、氯化鋁、磷酸鋁、 異丙醇鋁中的任意一種或多種混合；向所述步驟C中製得的溶液加入氫氧化鈉，在所述步 驟D中調節混合料中的各物料的摩爾比時，使氧化鈉的摩爾比符合步驟D中的比值。在所 述步驟E中，還包括步驟El 對該混合料進行升溫、攪拌處理，並靜置晶化3 8小時；步驟 E2 對晶化後的混合料進行冷卻、抽慮處理，在所述步驟El中靜置晶化時間為3 8小時， 能夠更合理進行晶化處理，保證製備出質量的X型沸石。下面以實施例對上述步驟進行說明其中，採用廣東河源地區石英砂為矽源，SiO2含量大於99%，粒徑100 200目； 以下實施例中的密封反應裝置採用的是密封的反應釜。實施例1 將360g石英砂、512g氫氧化鈉、1500mL水加入到密封的反應釜中，啟動 攪拌機，使其轉速為300轉/分鐘，升溫至180°C，繼續攪拌4小時；停止加熱，通冷卻水使 反應釜內的溫度降至50°C後停止攪拌，得到澄清透明的活性氧化矽鹼液；然後在攪拌條件 下將活性氧化矽鹼液加入到溶有984g偏鋁酸鈉的2820ml水中，攪拌30分鐘，此時混合料中各物料的摩爾比為Si02 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；對該密封反應釜 中的混合料進行攪拌，啟動攪拌機，將其轉速調節為200轉/分鐘，再升溫至100°C，晶化3 小時，停止加熱，通冷卻水使反應釜溫度降至50°C以下，停止攪拌後對反應釜內的物料進行 抽濾、洗滌，然後在120°C條件下乾燥得到產品。該產品經「X射線衍射分析」檢測，樣品的主要成份是X沸石，結晶度為98 %，樣品 的白度為97%，粒徑為2 6μπι。實施例2 將360g石英砂、416g氫氧化鈉、1300mL水加入到密封的反應釜中，啟動 攪拌機，使其轉速為300轉/分鐘，升溫至200°C，繼續攪拌4小時；停止加熱，通冷卻水使反 應釜內的溫度降至50°C後停止攪拌，取出反應物，即得到澄清透明的活性氧化矽鹼液；向 活性氧化矽鹼液加入溶有328g偏鋁酸鈉和96g氫氧化鈉的3000ml水中，此時將混合料中 各物料的摩爾比調節為SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；攪拌30分鐘後 將混合料移入反應釜中，啟動攪拌機，將其轉速調節為200轉/分鐘，再升溫至95°C，晶化4 小時，停止加熱，通冷卻水使反應釜的溫度降至50°C以下，停止攪拌後對反應釜內的物料進 行抽濾、洗滌，在120°C條件下乾燥6小時得到產品。該產品經「X射線衍射分析」檢測，樣品的主要成份是X沸石，結晶度為96%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。實施例3 將360g石英砂，416g氫氧化鈉，1300mL水加入到密封的反應釜中， 啟動攪拌機，使其轉速為300轉/分鐘，升溫至200°C，繼續攪拌4小時；停止加熱，通 冷卻水使反應釜內的溫度降至50°C後停止攪拌，取出反應物，即得到澄清透明的活性氧 化矽鹼液；然後在攪拌條件下將活性氧化矽鹼液加入到溶有將282g偏鋁酸鈉和118. 5g 氫氧化鈉的3750ml水中，此時混合料的物料摩爾比為Si02 Al2O3 Na2O H2O = 3.5 1 4.9 140;攪拌30分鐘將混合料移入IOL反應釜中，啟動攪拌機，將其轉速調節 為200轉/分鐘，再升溫至100°C，晶化3小時，停止加熱，通冷卻水使反應釜溫度降至50°C 以下，停止攪拌後對反應釜內的物料進行抽濾，洗滌，然後在120°C條件下乾燥6小時得到產品ο該產品經「X射線衍射分析」檢測，樣品的主要成份是X沸石，結晶度為94%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。實施例4 將360g石英砂，416g氫氧化鈉，1300mL水加入到密封的反應釜中，啟動 攪拌機，使其轉速為300轉/分鐘，升溫至180°C，繼續攪拌5小時。停止加熱，通冷卻水使 反應釜內的溫度降至50°C後停止攪拌，得到澄清透明的活性氧化矽鹼液；然後在攪拌條件 下將活性氧化矽鹼液加入到溶有282g偏鋁酸鈉和118. 5g氫氧化鈉的3750ml水中，此時混 合料的物料摩爾比為=SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3. 5 1 4. 9 140 ；攪拌30分鐘後 將混合料移入反應釜中，啟動攪拌機，將其轉速調節為200轉/分鐘，再升溫至100°C，晶化 3小時，停止加熱，通冷卻水使反應釜溫度降至50°C以下，停止攪拌後對反應釜內的物料進 行抽濾，洗滌，然後在120°C條件下乾燥得到產品。該產品經「X射線衍射分析」檢測，樣品的主要成份是X沸石，結晶度為95%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。實施例5 將360g石英砂、360g氫氧化鈉、1300mL水加入到密封的反應釜中，啟動 攪拌機，使其轉速為300轉/分鐘，升溫至200°C，繼續攪拌5小時。停止加熱，通冷卻水使反應釜內的溫度降至50°C後停止攪拌，得到澄清透明的活性氧化矽鹼液；然後在攪拌條件 下將活性氧化矽鹼液加入到溶有328g偏鋁酸鈉和152g氫氧化鈉的3000ml水中，此時混合 料的物料摩爾比為SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；攪拌30分鐘後將混 合料移入IOL反應釜中，啟動攪拌機，將其轉速調節為200轉/分鐘，再升溫至100°C，晶化 3小時，停止加熱，通冷卻水使反應釜溫度降至50°C以下，停止攪拌後對反應釜內的物料進 行抽濾，洗滌，然後在120°C條件下乾燥得到產品。 該產品經「X射線衍射分析」檢測，樣品的主要成份是X沸石，結晶度為94%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。儘管本發明已作了詳細說明並引證了實施例，但對於本領域的普通技術人員來 說，可以根據上述的說明而做出的各種方案、修改和改動，但這些改動都應該包含在本發明 的權利要求範圍之內。
權利要求
一種以石英砂為原料製備X型沸石的方法，包括以下步驟A將石英砂、氫氧化鈉和水按重量比為1∶0.8～2∶2～8的比例裝入密封的反應裝置裡；B將步驟A中裝入密封的反應裝置裡的原料進行攪拌處理，並在150～250℃溫度條件下反應2～8小時後停止攪拌，進行冷卻處理，即製得含活性氧化矽的鹼液；C將鋁源溶入水中製得含鋁的溶液；D將所述步驟B與C製得的溶液進行混合調節、攪拌均勻，使混合料中各物料的摩爾比為SiO2∶Al2O3∶Na2O∶H2O＝2.5～4∶1∶3～5∶80～200；E將步驟D中的混合料在90～120℃的溫度條件下進行晶化處理2～12小時；F將步驟E製得的產物依次進行水洗、過濾、乾燥處理，即製得X型沸石。
2.根據權利要求1所述的製備X型沸石的方法，其特徵在於，所述步驟A中的石英砂的 粒徑小於80目。
3.根據權利要求1所述的製備X型沸石的方法，其特徵在於，所述鋁源為鋁酸鈉、硫酸 鋁、硝酸鋁、氯化鋁、磷酸鋁、異丙醇鋁中的任意一種或多種混合。
4.根據權利要求1所述的製備X型沸石的方法，其特徵在於，向所述步驟C中製得的溶 液加入氫氧化鈉。
5.根據權利要求1所述的製備X型沸石的方法，其特徵在於，所述步驟E包括以下步驟E1對該混合料進行升溫、攪拌處理，並晶化3 8小時； E2對晶化後的混合料進行冷卻、抽慮處理。
全文摘要
本發明公開了一種以石英砂為原料製備X型沸石的方法，其技術方案依次包括以下步驟包括以石英砂活化和水熱晶化過程，該技術方案主要包括如下步驟首先，石英砂與氫氧化鈉溶液反應製取含活性氧化矽的鹼液；然後將所得鹼液與鋁源、鹼和水混合調節物料比；最後將所製得的混合料進行水熱晶化合成，經過濾、水洗和乾燥得到X型沸石。解決了現有技術中存在技術問題，能夠達到簡化生產工藝、降低能源消耗、降低生產成本的目的，同時製備的X型沸石具備結晶度高、白度高、粒徑分布均一的特點。
文檔編號C01B39/22GK101863493SQ201010207919
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月23日 優先權日2010年6月23日
發明者何唯平, 宋科, 趙欣平 申請人:深圳市海川實業股份有限公司;深圳海川工程科技有限公司