專利名稱：半固相合成a分子篩的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于分子篩制備方法，特別涉及一種以初級原料直接半固相合成A分子篩 的方法。
背景技術：
分子篩由于其特有的孔道特征，亞納米級的孔口尺寸，較高的比表面積，良好的離 子交換性能，較好的熱穩(wěn)定性及水熱穩(wěn)定性，作為選擇性吸附/分離劑和離子交換材料被 廣泛的應用于石油、化工、環(huán)保等諸多領域中。其中A沸石作為最典型的分子篩，是人們研 究較早，關注較多，工業(yè)應用較廣泛的一種材料。A分子篩在結(jié)構上是由硅氧四面體與鋁氧 四面體嚴格一比一交替構成的一種具有八元環(huán)孔道的立方晶體結(jié)構。由于常見的鈉型的A 分子篩的八元環(huán)孔道的自由直徑為4. 12A，故稱其為4A分子篩。4A分子篩具有極其廣泛的 工業(yè)應用。首先，4A分子篩可以作為洗滌助劑，將水中的鈣鎂離子等交換，防止洗滌劑中的 活性成分失活，也是防止洗滌用水污染江河湖海的重要綠色環(huán)保產(chǎn)品。另外，該分子篩可以 吸附分子直徑小于4A的分子，如水分子等，可以較好的對空氣、有機溶劑、石油及其它工業(yè) 原料進行深度干燥，廣泛的應用于化學、化工及現(xiàn)代生活。隨著分子篩膜工藝研究的不斷深 入，4A分子篩對氣體的分離作用也得到了良好的發(fā)揮。并且4A分子篩還是制備3A，5A分子 篩的原料。4A分子篩的多功能性使其應用不斷地得到擴展?，F(xiàn)有的分子篩合成工藝多為硅源溶液與鋁源溶液經(jīng)過攪拌，成膠，水熱反應，洗滌 幾個步驟完成。該生產(chǎn)工藝對水的需求量大，首先大量的水作為原料使得硅源鋁源充分水 解，在水熱反應的生長過程中作為溶劑，并且在產(chǎn)品的洗滌過程中需要消耗大量的水來得 到最終產(chǎn)品。工業(yè)廢水的處理也是一個比較困擾的問題。如果能夠最大程度的減少生產(chǎn)工 藝中水的使用量，不僅能夠節(jié)約成本，更是一種綠色環(huán)保的好方法。對于工業(yè)生產(chǎn)，每節(jié)約一個環(huán)節(jié)就意味著巨大的生產(chǎn)效益，因此更簡易的合成途 徑也是4A分子篩生產(chǎn)工藝探索中所追求的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種利用初級工業(yè)原 料不再額外添加水，也不需要額外加入堿源，半固相直接快速合成A分子篩的方法。為解決技術問題，本發(fā)明提供的半固相合成A分子篩的方法為以水玻璃作為硅 源、鋁酸鈉作為鋁源，不額外加水或任何物料如堿源等，將二者直接混合。具體為提供一種半固相合成A分子篩的方法，是將水玻璃與鋁酸鈉固體直接混合，使發(fā) 生晶化反應。本發(fā)明中，所述各反應原料的添加量應使晶化反應時各成分的摩爾配比是: Na2O Al2O3 SiO2 H2O 為 2. 0 1 2 23 29。本發(fā)明中，控制晶化反應的溫度為60 100°C。本發(fā)明中，控制晶化反應的時間為3 8小時。
本發(fā)明中，晶化反應后，將得到的產(chǎn)品洗滌、抽濾，并在80°C干燥20小時以上。本發(fā)明的有益效果在于通過本發(fā)明，可以只使用初級工業(yè)原料而不添加額外的水源、堿源來合成質(zhì)量較 好的A分子篩。該合成方法操作簡單，成本較低，并且節(jié)能減排，有巨大的工業(yè)應用前景。


圖1實施侈1產(chǎn)品的低倍(a)，高倍(b)SEM 圖片。
圖2實施侈1產(chǎn)品的XRD譜圖。
圖3實施侈2產(chǎn)品的XRD譜圖。
圖4實施侈2產(chǎn)品的低倍(a)，高倍(b)SEM 圖片。
圖5實施侈3產(chǎn)品的低倍(a)，高倍(b)SEM 圖片。
圖6實施侈3產(chǎn)品的XRD譜圖。
圖7實施侈4產(chǎn)品的XRD譜圖。
圖8實施侈4產(chǎn)品的低倍(a)，高倍(b)SEM 圖片。
圖9實施侈5產(chǎn)品的低倍(a)，高倍(b)SEM 圖片。
圖10實施列5產(chǎn)品的XRD譜圖。
圖11實施列6產(chǎn)品的XRD譜圖。
圖12實施列6產(chǎn)品的低倍(a)，高倍(b) SEM圖片
具體實施例方式具體實施例中使用到的原料如下水玻璃⑴長嶺水玻璃長嶺煉油廠生產(chǎn)，其中氧化硅含量為253. 8g/L ；(2)青島水玻璃青島奧盛化學公司，其中氧化硅含量為315. 5g/L ；鋁酸鈉國藥集團化學試劑有限公司生產(chǎn)。實施例1 將2. 36克鋁酸鈉固體與4. 8毫升長嶺水玻璃溶液混合，機械攪拌約十五分 鐘，混合后得到固態(tài)凝膠，該凝膠體系的化學配比如下=Nii2O Al2O3 SiO2 H2O為 2.0 1 2 23，將凝膠裝入反應容器中，在80°C進行反應4小時，將得到的產(chǎn)品洗滌，抽 濾，并在80度干燥20小時以上得到最終的產(chǎn)品。附圖1為產(chǎn)品的掃描電鏡照片，電鏡照片表明得到的產(chǎn)品為粒徑大約SOOnm左右 的立方晶體。附圖2為產(chǎn)品的XRD表征結(jié)果，可以看到產(chǎn)品為典型的LTA結(jié)構，并且具有很高的
結(jié)晶度。實施例2 將2. 36克鋁酸鈉固體與4. 8毫升長嶺水玻璃溶液混合，機械攪拌約十五分 鐘，混合后得到固態(tài)凝膠，該凝膠體系的化學配比如下=Nii2O Al2O3 SiO2 H2O為 2.0 1 2 26，將凝膠裝入反應容器中，在60°C進行反應6小時，將得到的產(chǎn)品洗滌，抽 濾，并在80度干燥20小時以上得到最終的產(chǎn)品。附圖3為產(chǎn)品的XRD表征結(jié)果，由XRD特征峰可知該產(chǎn)品為LTA純相。
附圖4為產(chǎn)品的掃描電鏡照片，從電鏡表征結(jié)果可知產(chǎn)品為結(jié)晶度很高的純相。 樣品形貌為600-800nm左右的立方晶體。實施例3 將2. 36克鋁酸鈉固體與4. 8毫升長嶺水玻璃溶液混合，機械攪拌約十五分 鐘，混合后得到固態(tài)凝膠，該凝膠體系的化學配比如下=Nii2O Al2O3 SiO2 H2O為 2.0 1 2 29，將凝膠裝入反應容器中，在100°C進行反應3小時，將得到的產(chǎn)品洗滌， 抽濾，并在80度干燥20小時以上得到最終的產(chǎn)品。附圖5為產(chǎn)品的掃描電鏡照片，從電鏡表征結(jié)果可知產(chǎn)品為結(jié)晶度很高的純相。 樣品形貌為400nm左右的立方晶體。 附圖6為產(chǎn)品的XRD表征結(jié)果，由XRD特征峰可知該產(chǎn)品為LTA純相。實施例4 將2. 36克鋁酸鈉固體與3. 8毫升青島水玻璃溶液混合，機械攪拌約十五分 鐘，混合后得到固態(tài)凝膠，該凝膠體系的化學配比如下=Nii2O Al2O3 SiO2 H2O為 2.0 1 2 23，將凝膠裝入反應容器中，在60°C進行反應8小時，將得到的產(chǎn)品洗滌，抽 濾，并在80度干燥20小時以上得到最終的產(chǎn)品。附圖7為產(chǎn)品的XRD表征結(jié)果，由XRD特征峰可知該產(chǎn)品為LTA純相。附圖8為產(chǎn)品的掃描電鏡照片，從電鏡表征結(jié)果可知產(chǎn)品為結(jié)晶度很高的純相。 樣品形貌為300nm左右的立方晶體。實施例5 將2. 36克鋁酸鈉固體與3. 8毫升青島水玻璃溶液混合，機械攪拌約十五分 鐘，混合后得到固態(tài)凝膠，該凝膠體系的化學配比如下=Nii2O Al2O3 SiO2 H2O為 2.0 1 2 23，將凝膠裝入反應容器中，在80°C進行反應4小時，將得到的產(chǎn)品洗滌，抽 濾，并在80度干燥20小時以上得到最終的產(chǎn)品。附圖9為產(chǎn)品的掃描電鏡照片，從電鏡表征結(jié)果可知產(chǎn)品為結(jié)晶度很高的純相。 樣品形貌為300-400nm左右的立方晶體。附圖10為產(chǎn)品的XRD表征結(jié)果，由XRD特征峰可知該產(chǎn)品為LTA純相。實施例6 將2. 36克鋁酸鈉固體與3. 8毫升青島水玻璃溶液混合，機械攪拌約十五分 鐘，混合后得到固態(tài)凝膠，該凝膠體系的化學配比如下=Nii2O Al2O3 SiO2 H2O為 2.0 1 2 23，將凝膠裝入反應容器中，在100°C進行反應4小時，將得到的產(chǎn)品洗滌， 抽濾，并在80度干燥20小時以上得到最終的產(chǎn)品。附圖11為產(chǎn)品的XRD表征結(jié)果，由XRD特征峰可知該產(chǎn)品為LTA純相。附圖12為產(chǎn)品的掃描電鏡照片，從電鏡表征結(jié)果可知產(chǎn)品為結(jié)晶度很高的純相。 樣品形貌為300nm左右的立方晶體。由上可知，本發(fā)明提出的新的模板劑可以廣泛的應用于A分子篩的合成。該方法 得到的產(chǎn)品不僅保持了良好的結(jié)晶度和純度，產(chǎn)品還具有較小的粒徑，這樣的產(chǎn)品將會具 有更好的離子交換效果。與一些傳統(tǒng)的合成方法相比較，該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉， 節(jié)能減排，對實際化工生產(chǎn)領域具有重要意義。以上所述，僅是本發(fā)明的幾種實施案例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施案例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技 術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的結(jié)構及技術內(nèi)容做出些許 的更動或修飾為等同變化的等效實施案例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù) 本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施案例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明 技術方案范圍內(nèi)。
權利要求
1.半固相合成A分子篩的方法，其特征在于，是將水玻璃與鋁酸鈉固體直接混合，使發(fā) 生晶化反應。
2.根據(jù)權利要求1所述的半固相合成A分子篩的方法，其特征在于，所述各反應 原料的添加量應使晶化反應時各成分的摩爾配比是妝20 Al2O3 SiO2 H2O為 2.0 1 2 23 29。
3.根據(jù)權利要求1所述的半固相合成A分子篩的方法，其特征在于，控制晶化反應的溫 度為60 100°C。
4.根據(jù)權利要求1所述的半固相合成A分子篩的方法，其特征在于，控制晶化反應的時 間為3 8小時。
5.根據(jù)權利要求1所述的半固相合成A分子篩的方法，其特征在于，晶化反應后，將得 到的產(chǎn)品洗滌、抽濾，并在80°C干燥20小時以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及分子篩制備方法，旨在提供一種半固相合成A分子篩的方法。該方法具體為將水玻璃與鋁酸鈉固體直接混合，使發(fā)生晶化反應。通過本發(fā)明，可以只使用初級工業(yè)原料而不添加額外的水源、堿源來合成質(zhì)量較好的A分子篩。該合成方法操作簡單，成本較低，并且節(jié)能減排，有巨大的工業(yè)應用前景。
文檔編號C01B39/16GK102070157SQ201010574969
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權日2010年12月2日
發(fā)明者任利敏, 孟祥舉, 朱龍鳳, 楊承廣, 肖豐收 申請人:浙江大學