專(zhuān)利名稱(chēng)：一種以石英砂為原料制備x型沸石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沸石的制備方法，尤其涉及的是一種X型沸石的制備方法。
背景技術(shù)：
X型分子篩屬于八面沸石型(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。低硅 X 型分子篩 又是重要的吸附劑，用于氣體的吸附分離與凈化，無(wú)論是低硅的X型分子篩還是高硅的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(shí)X沸石(鈉型X沸石)對(duì) 鉛、汞、鎘等離子及苯胺、苯酚等有害物質(zhì)的交換能力很強(qiáng)，在污水處理中有著很好的應(yīng)用 前景。目前合成X型沸石的方法基本上都是水熱法，采用純化學(xué)原料法得到的產(chǎn)品質(zhì)量 好，但成本高，不利于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)；采用天然礦物為原料，由于大部分天然礦物中的雜 質(zhì)高，得到產(chǎn)品的質(zhì)量較差。為此，本發(fā)明提供了一種新的制備X型沸石的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中因采用純化學(xué)原料法成本高、或以天然礦物 為原料時(shí)因其雜質(zhì)高而造成制得的產(chǎn)品質(zhì)量較差的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種以石英砂為原料 制備X型沸石的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明主要采取以下技術(shù)方案一種以石英砂為原料制備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(yīng)裝置里；B將步驟A中裝入密封的反應(yīng)裝置里的原料進(jìn)行攪拌處理，并在150 250°C溫度 條件下反應(yīng)2 8小時(shí)后停止攪拌，進(jìn)行冷卻處理，即制得含活性氧化硅的堿液；C將鋁源溶入水中制得含鋁的溶液；D將所述步驟B與C制得的溶液進(jìn)行混合調(diào)節(jié)、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(jìn)行晶化處理2 12小時(shí)；F將步驟E制得的產(chǎn)物依次進(jìn)行水洗、過(guò)濾、干燥處理，即制得X型沸石。進(jìn)一步的，所述石英砂的粒徑小于80目。作為本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選技術(shù)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(jìn)一步的，向所述步驟C中制得的溶液加入氫氧化鈉。作為本發(fā)明的另一項(xiàng)優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟E包括以下步驟E1、對(duì)該混合料進(jìn)行升溫、攪拌處理，并晶化3 8小時(shí)；E2、對(duì)晶化后的混合料進(jìn)行冷卻、抽慮處理。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行制備X型沸石時(shí)，原料石英砂儲(chǔ)量豐富，且石英砂中 SiO2的含量達(dá)到了 99%以上，同時(shí)，本發(fā)明采用石英砂為原料作為硅源，避免了雜質(zhì)干擾， 省去了礦物除雜的步驟以及制備過(guò)程中的陳化步驟，減少了生產(chǎn)工藝中的工序，降低了成 本，節(jié)約能源；采用本發(fā)明的技術(shù)方案合成出的X型沸石具有結(jié)晶度高、白度高、粒徑分布 均一的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。本發(fā)明提供的以石英砂為原料制備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(yīng)裝置里，在該配比中，氫氧化鈉的含量至關(guān)重要，必須要滿(mǎn)足這三者之間的比例關(guān)系，如 果氫氧化鈉過(guò)少，則石英砂的活化處理相對(duì)困難；如果氫氧化鈉過(guò)多，則會(huì)影響后續(xù)步驟中 對(duì)各個(gè)物料的調(diào)節(jié)。B將步驟A中裝入密封的反應(yīng)裝置里的原料進(jìn)行攪拌處理，并在150 250°C溫度 條件下反應(yīng)2 8小時(shí)后停止攪拌，進(jìn)行冷卻處理，即制得含活性氧化硅的堿液，該反應(yīng)過(guò) 程中所需要的溫度條件比較低，反應(yīng)時(shí)間也比較短，即能夠節(jié)約生產(chǎn)成本。C將鋁源溶入水中制得含鋁的溶液，用于調(diào)節(jié)步驟B中制得的堿液中各物料的摩 t匕。D將所述步驟B與C制得的溶液進(jìn)行混合調(diào)節(jié)、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，按照該配比范圍 調(diào)節(jié)混合物中各物料的摩爾比，才能制備出高結(jié)晶度、粒徑分布均一的沸石，進(jìn)而能夠制備 出高質(zhì)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(jìn)行晶化處理2 12小時(shí)，該 混合料不需要進(jìn)行陳化步驟，而且晶化的時(shí)間較短，大大縮短了制備的時(shí)間。F將步驟E制得的產(chǎn)物依次進(jìn)行水洗、過(guò)濾、干燥處理，即制得X型沸石。進(jìn)一步的，所述石英砂的粒徑小于80目，粒徑越小，越有利于石英砂進(jìn)行充分反 應(yīng)；作為本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選技術(shù)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中制得的溶液加入氫氧化鈉，在所述步 驟D中調(diào)節(jié)混合料中的各物料的摩爾比時(shí)，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(duì)該混合料進(jìn)行升溫、攪拌處理，并靜置晶化3 8小時(shí)；步驟 E2 對(duì)晶化后的混合料進(jìn)行冷卻、抽慮處理，在所述步驟El中靜置晶化時(shí)間為3 8小時(shí)， 能夠更合理進(jìn)行晶化處理，保證制備出質(zhì)量的X型沸石。下面以實(shí)施例對(duì)上述步驟進(jìn)行說(shuō)明其中，采用廣東河源地區(qū)石英砂為硅源，SiO2含量大于99%，粒徑100 200目； 以下實(shí)施例中的密封反應(yīng)裝置采用的是密封的反應(yīng)釜。實(shí)施例1 將360g石英砂、512g氫氧化鈉、1500mL水加入到密封的反應(yīng)釜中，啟動(dòng) 攪拌機(jī)，使其轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至180°C，繼續(xù)攪拌4小時(shí)；停止加熱，通冷卻水使 反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至50°C后停止攪拌，得到澄清透明的活性氧化硅堿液；然后在攪拌條件 下將活性氧化硅堿液加入到溶有984g偏鋁酸鈉的2820ml水中，攪拌30分鐘，此時(shí)混合料中各物料的摩爾比為Si02 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；對(duì)該密封反應(yīng)釜 中的混合料進(jìn)行攪拌，啟動(dòng)攪拌機(jī)，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為200轉(zhuǎn)/分鐘，再升溫至100°C，晶化3 小時(shí)，停止加熱，通冷卻水使反應(yīng)釜溫度降至50°C以下，停止攪拌后對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的物料進(jìn)行 抽濾、洗滌，然后在120°C條件下干燥得到產(chǎn)品。該產(chǎn)品經(jīng)“X射線(xiàn)衍射分析”檢測(cè)，樣品的主要成份是X沸石，結(jié)晶度為98 %，樣品 的白度為97%，粒徑為2 6μπι。實(shí)施例2 將360g石英砂、416g氫氧化鈉、1300mL水加入到密封的反應(yīng)釜中，啟動(dòng) 攪拌機(jī)，使其轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至200°C，繼續(xù)攪拌4小時(shí)；停止加熱，通冷卻水使反 應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至50°C后停止攪拌，取出反應(yīng)物，即得到澄清透明的活性氧化硅堿液；向 活性氧化硅堿液加入溶有328g偏鋁酸鈉和96g氫氧化鈉的3000ml水中，此時(shí)將混合料中 各物料的摩爾比調(diào)節(jié)為SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；攪拌30分鐘后 將混合料移入反應(yīng)釜中，啟動(dòng)攪拌機(jī)，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為200轉(zhuǎn)/分鐘，再升溫至95°C，晶化4 小時(shí)，停止加熱，通冷卻水使反應(yīng)釜的溫度降至50°C以下，停止攪拌后對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的物料進(jìn) 行抽濾、洗滌，在120°C條件下干燥6小時(shí)得到產(chǎn)品。該產(chǎn)品經(jīng)“X射線(xiàn)衍射分析”檢測(cè)，樣品的主要成份是X沸石，結(jié)晶度為96%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。實(shí)施例3 將360g石英砂，416g氫氧化鈉，1300mL水加入到密封的反應(yīng)釜中， 啟動(dòng)攪拌機(jī)，使其轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至200°C，繼續(xù)攪拌4小時(shí)；停止加熱，通 冷卻水使反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至50°C后停止攪拌，取出反應(yīng)物，即得到澄清透明的活性氧 化硅堿液；然后在攪拌條件下將活性氧化硅堿液加入到溶有將282g偏鋁酸鈉和118. 5g 氫氧化鈉的3750ml水中，此時(shí)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(yīng)釜中，啟動(dòng)攪拌機(jī)，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 為200轉(zhuǎn)/分鐘，再升溫至100°C，晶化3小時(shí)，停止加熱，通冷卻水使反應(yīng)釜溫度降至50°C 以下，停止攪拌后對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的物料進(jìn)行抽濾，洗滌，然后在120°C條件下干燥6小時(shí)得到產(chǎn)品ο該產(chǎn)品經(jīng)“X射線(xiàn)衍射分析”檢測(cè)，樣品的主要成份是X沸石，結(jié)晶度為94%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。實(shí)施例4 將360g石英砂，416g氫氧化鈉，1300mL水加入到密封的反應(yīng)釜中，啟動(dòng) 攪拌機(jī)，使其轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至180°C，繼續(xù)攪拌5小時(shí)。停止加熱，通冷卻水使 反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至50°C后停止攪拌，得到澄清透明的活性氧化硅堿液；然后在攪拌條件 下將活性氧化硅堿液加入到溶有282g偏鋁酸鈉和118. 5g氫氧化鈉的3750ml水中，此時(shí)混 合料的物料摩爾比為=SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3. 5 1 4. 9 140 ；攪拌30分鐘后 將混合料移入反應(yīng)釜中，啟動(dòng)攪拌機(jī)，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為200轉(zhuǎn)/分鐘，再升溫至100°C，晶化 3小時(shí)，停止加熱，通冷卻水使反應(yīng)釜溫度降至50°C以下，停止攪拌后對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的物料進(jìn) 行抽濾，洗滌，然后在120°C條件下干燥得到產(chǎn)品。該產(chǎn)品經(jīng)“X射線(xiàn)衍射分析”檢測(cè)，樣品的主要成份是X沸石，結(jié)晶度為95%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。實(shí)施例5 將360g石英砂、360g氫氧化鈉、1300mL水加入到密封的反應(yīng)釜中，啟動(dòng) 攪拌機(jī)，使其轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，升溫至200°C，繼續(xù)攪拌5小時(shí)。停止加熱，通冷卻水使反應(yīng)釜內(nèi)的溫度降至50°C后停止攪拌，得到澄清透明的活性氧化硅堿液；然后在攪拌條件 下將活性氧化硅堿液加入到溶有328g偏鋁酸鈉和152g氫氧化鈉的3000ml水中，此時(shí)混合 料的物料摩爾比為SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；攪拌30分鐘后將混 合料移入IOL反應(yīng)釜中，啟動(dòng)攪拌機(jī)，將其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為200轉(zhuǎn)/分鐘，再升溫至100°C，晶化 3小時(shí)，停止加熱，通冷卻水使反應(yīng)釜溫度降至50°C以下，停止攪拌后對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的物料進(jìn) 行抽濾，洗滌，然后在120°C條件下干燥得到產(chǎn)品。 該產(chǎn)品經(jīng)“X射線(xiàn)衍射分析”檢測(cè)，樣品的主要成份是X沸石，結(jié)晶度為94%。樣 品的白度為97%，粒徑為2 6 μ m。盡管本發(fā)明已作了詳細(xì)說(shuō)明并引證了實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，可以根據(jù)上述的說(shuō)明而做出的各種方案、修改和改動(dòng)，但這些改動(dòng)都應(yīng)該包含在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種以石英砂為原料制備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(yīng)裝置里；B將步驟A中裝入密封的反應(yīng)裝置里的原料進(jìn)行攪拌處理，并在150～250℃溫度條件下反應(yīng)2～8小時(shí)后停止攪拌，進(jìn)行冷卻處理，即制得含活性氧化硅的堿液；C將鋁源溶入水中制得含鋁的溶液；D將所述步驟B與C制得的溶液進(jìn)行混合調(diào)節(jié)、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(jìn)行晶化處理2～12小時(shí)；F將步驟E制得的產(chǎn)物依次進(jìn)行水洗、過(guò)濾、干燥處理，即制得X型沸石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備X型沸石的方法，其特征在于，所述步驟A中的石英砂的 粒徑小于80目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備X型沸石的方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的制備X型沸石的方法，其特征在于，向所述步驟C中制得的溶 液加入氫氧化鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備X型沸石的方法，其特征在于，所述步驟E包括以下步驟E1對(duì)該混合料進(jìn)行升溫、攪拌處理，并晶化3 8小時(shí)； E2對(duì)晶化后的混合料進(jìn)行冷卻、抽慮處理。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以石英砂為原料制備X型沸石的方法，其技術(shù)方案依次包括以下步驟包括以石英砂活化和水熱晶化過(guò)程，該技術(shù)方案主要包括如下步驟首先，石英砂與氫氧化鈉溶液反應(yīng)制取含活性氧化硅的堿液；然后將所得堿液與鋁源、堿和水混合調(diào)節(jié)物料比；最后將所制得的混合料進(jìn)行水熱晶化合成，經(jīng)過(guò)濾、水洗和干燥得到X型沸石。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在技術(shù)問(wèn)題，能夠達(dá)到簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、降低能源消耗、降低生產(chǎn)成本的目的，同時(shí)制備的X型沸石具備結(jié)晶度高、白度高、粒徑分布均一的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01B39/22GK101863493SQ201010207919
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者何唯平, 宋科, 趙欣平 申請(qǐng)人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司;深圳海川工程科技有限公司