[发明专利]一种4A分子筛的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种4A分子筛的生产方法，特别涉及一种利用粉煤灰，通过粉煤灰预脱硅工艺以及粉煤灰或其脱硅灰烧结后溶出工艺中得到的产物硅酸钠等硅源和铝酸钠等铝源为原料，与适量的氢氧化钠合成生产4A分子筛的方法。

背景技术

依据晶体内部孔穴的大小吸附或排斥不同物质的分子的晶体，称为“分子筛”，分子筛按分子的大小和形状不同产生选择性吸附作用，分子直径小于分子筛晶体孔穴直径的物质可以进入分子筛晶体，从而被吸附，否则被排斥。分子筛只吸附那些小于分子筛孔径的分子，并还可根据不同物质分子的极性决定优先吸附的次序。分子筛对于小的极性分子和不饱和分子，具有选择吸附性能，极性越大、不饱和度越高，其选择吸附性越强。A型分子筛属于分子筛的一种，其结构与NaCl的很相似，属于立方晶系。4A分子筛是一种人工合成的具有微孔型立方晶格的碱金属硅铝酸盐，由于4A分子筛的有效孔径为0.4nm，故称为4A分子筛，其具有表面积大、水热稳定性高、微孔丰富均一等性能。

4A子筛在国家经济建设各部门应用广泛，如催化、污水处理和洗涤剂等领域，尤其在合成洗涤剂领域。4A分子筛作为洗涤助剂，是利用了其骨架结构中钠交换为钙的性质，起到软化水增加洗涤性能的效果。洗涤剂助剂是合成洗涤剂中的重要成分，一般占合成洗涤剂的15％-45％，在洗涤作用方面可增强主要组分的洗涤特性。洗涤剂助剂本身去污能力较小，但加入洗涤剂后能有效地配合洗涤剂中的主要成分--表面活性剂，以达到最佳的洗涤去污效果，使洗涤剂性能得到明显改善且表面活性剂的配合量降低。

4A分子筛作为助剂的主要功能有：(1)软化水作用，从洗涤液中去除Ca²⁺、Mg²⁺，提高表面活性剂的活性；(2)碱性缓冲作用，即使少量酸性物质存在，通过助剂的作用，也可使洗涤液的碱性不发生显著变化，保持很强的去污作用；(3)润湿、乳化、悬浮、分散等作用，使污垢在溶液中悬浮与分散，防止污染物的再沉积。可见，助剂是提高洗涤效果、保证洗涤剂性能的重要组分之一，某些情况下，洗涤助剂的用量甚至比活性成分的用量还大；洗涤剂助剂质量及性能的好坏直接影响洗涤剂的去污效果。

由于天然矿物的缺乏和品种的相对单调，天然分子筛远远满足不了市场的要求，因此目前普遍采用铝酸钠、硅酸钠以及粘土类矿物质为原料合成生产分子筛。根据原材料的情况，合成方法分为化工原料法、高岭土法和膨润土法，其中化工原料法得到的质量最好，但原料成本也最高；后两者虽然原料价格低廉，但生产工艺复杂，产品质量较差，很少能达到国家标准。目前工业化生产4A分子筛一般利用水玻璃、铝酸钠、膨润土和高岭土等作为原料，水玻璃和铝酸钠水热合成法生产4A分子筛的工艺比较成熟，但原料为非再生矿产资源，因此破坏资源和生态平衡，虽然目前我国已经有规模化的生产和应用，但大多效率较低，经济性比较差。

目前国内常规方法生产4A分子筛存在以下两个技术问题：

1、4A分子筛常规生产过程中，大量使用氢氧化钠(苛性碱)，因此合成得到的未经洗涤降低PH前的4A分子筛碱度过高，一般PH值都大于14，在后期洗涤过程中要消耗大量的水来降低PH值。洗涤剂助剂要求4A分子筛的PH值应小于11，要达到这个水平，常规工艺洗涤过程中消耗水量的液固比要大于3，有的甚至达到10倍以上，这将大量消耗水资源，同时也将向环境排放大量废弃的碱液。因此，上述常规洗涤方法在污染环境的同时，还增加了生产的成本。国内也有厂家在洗涤过程当中将4A分子筛和洗液混和打浆，再通入CO₂使氢氧化钠变为碳酸钠以降低PH值，然后进行水洗的方法来降低产品的PH值。但是该方法在4A分子筛和水的共同体系中通气，不仅需要很大的供气量，还要克服很大的阻力，且在该悬浊混合液当中也很难使通入的气体达到均匀分布，通气过程中很难准确在线检测悬浊液的PH值，操作性和成本较高。

2、国内生产4A分子筛的厂家大多有个共同的特点：就是只生产合成4A分子筛所需原料中硅源或铝源中的一种，而另外一种合成原料采用向外企业或厂家购买的方法获得。以氧化铝企业为例，在氧化铝生产的过程中生产出大量的铝酸钠溶液等铝源，而在合成4A分子筛时需要向其他企业购进另外一种重要的原料--硅源，此类企业大多购进的是工业水玻璃等硅源。由于企业的原料一半要依靠外界采购，如此一来不仅不能保证外购原料供应量的稳定性和质量的统一性，而且作为产品的一项重要生产成本，也不能有效的控制，因此这样通过外购硅源或铝源的4A分子筛生产企业都面临着所购原料随市场波动价格不稳定及随生产厂家技术问题而不能保持原料质量稳定的难题，从而不能很好的控制生产量及生产成本和产品质量。