[发明专利]X型沸石分子筛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及沸石分子筛材料领域，特别涉及X型沸石分子筛及其制备方法。

背景技术

目前合成的沸石分子筛都是粉末状产品。虽然细小的沸石分子筛晶体在选择性、吸附、离子交换、热稳定性和催化应用方面具有良好的性能，但沸石分子筛粉末状产品与其所处理的溶液难以分离，在工业生产中使用极不方便，因此在实际应用中必须将其制备成具有一定形状和尺寸的聚集体。目前该类聚集体制备的方法是在沸石分子筛粉末中加入20％～60％的粘结剂，制成具有一定强度和形状的颗粒。CN 85100759沸石分子筛催化剂及其制备所介绍的沸石分子筛催化剂就是加粘结剂后成型的。然而，粘结剂的加入相应地降低了粉末状沸石分子筛的各种性能，这是目前沸石分子筛应用中存在的矛盾性问题。

近年来，磁性载体法(湿法冶金，2003，22(2)：101)被广泛用于生物细胞分离、废水处理、燃煤脱硫和矿物加工诸多工艺过程。该法的实质是将磁性物体引入到弱磁性或非磁性微粒中以增加其磁化率，并通过磁性来分离出这些微粒物质。目前含有Fe、Co、Ni、Gr、Ba元素的物质具有优异的磁性和表面活性，在磁分离领域有着广泛的应用前景。鉴于此，当前制备磁性沸石分子筛不仅具有重要的现实意义，也有具有充分的可行性，即合成出掺杂含有Fe、Co、Ni、Gr、Ba元素的磁性物质的沸石分子筛。这类磁性沸石分子筛既能保持粉体状沸石分子筛的良好性能，又能利用磁分离技术对反应后系统中的粉体状沸石分子筛进行有效分离，从而实现对沸石分子筛的高效重复利用。

CN1256243一种小晶粒FeZSM5沸石分子筛的制备方法公开了在用作催化剂的ZSM5分子筛中引入Fe来取代原有AlZSM5中的Al，以达到控制固体酸程度、调整沸石的有效孔径、增加择型性、使其反应性能发生特定变化的目的，但与使分子筛具备一定磁性无关，而且此方法需要有机胺类模板剂，工艺复杂，且反应温度高，反应时间长达130小时；CN1868876公开了4A型沸石分子筛及其制备方法，该方法是一种磁性物质负载法，它是将磁性物质负载于沸石分子筛表面；CN1868877披露了4A沸石分子筛及其制备方法，该方法是一种磁性核法，它是以磁性物质为磁核，沸石分子筛包覆在其表面。这两种方法制得的粉体状沸石分子筛产品都有较好的磁性且磁性稳定易于回收，但是这两种产品均为有磁性的4A型沸石分子筛，磁性四氧化三铁并不进入沸石的晶格中，对沸石本身的性能并没有改进，因此其应用范围较窄，主要用在水处理领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供X型沸石分子筛及其制备方法，该方法制备得到的X型沸石分子筛为磁性铁掺杂X型分石分子筛，它具有很强的磁性且磁稳定性，既解决了已有粉末状沸石分子筛在反应液中难回收的问题，并进一步改善了其吸附性能，又进而扩大了沸石分子筛的应用范围，使沸石分子筛在以铁为催化剂的催化反应中得到应用。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

X型沸石分子筛，是一种磁性铁掺杂X型沸石分子筛，在其沸石晶格中形成磁性四氧化三铁，其中Fe占该分子筛整体的质量百分比为1.89％～3.48％。

上述X型沸石分子筛的制备方法，其制备步骤如下：

第一步，铁掺杂X型沸石分子筛的合成

取0.5g～4g H₂C₂O₄、0.5g～1.5g Fe(NO₃)₃溶于30ml去离子水中配置成草酸铁的缓冲溶液，取23g Na₂SiO₃·9H₂O溶于50ml水中配置成硅酸钠溶液，取11.2g铝酸钠溶于40ml水中配置成铝酸钠溶液，取15.5g氢氧化钠和10.8g氢氧化钾溶于32ml水中配置成两种碱的混合溶液，将溶液慢慢滴加到溶液中，同时搅拌，再滴加入溶液和溶液混合后的溶液，同时搅拌，将均匀搅拌后的混合物质放入一个三口瓶内，在温度70℃陈化搅拌3小时，再在温度95℃晶化2小时，经过滤分离得到结晶固相物质，并用去离子水洗涤该结晶固相物质到中性，最后在温度115℃烘干该结晶固相物质，由此合成得到晶形均匀的铁掺杂X型沸石分子筛；

在以上步骤的实施过程中，所涉及物质的用量将根据实际需要按照以上数据成比例的进行扩大或缩小；

第二步，铁掺杂X型沸石分子筛的磁化