[发明专利]一种制备3A型沸石分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备3A型沸石分子筛的方法，属分子筛合成领域。

背景技术

分子筛是结晶型的硅铝酸盐，具有均匀的孔隙结构，其空间网络结构由硅氧四面体单元[SiO₄]和铝氧四面体单元[AlO₄]交错排列而成。分子筛结构中含有大量的结晶水，在加热的过程中，由于失去结晶水而形成许多大小不同的空腔，空腔之间又有许多直径相同的微孔相通，形成均匀的直径为分子大小的孔道。因此，能将直径比孔大的分子排斥在外，从而实现筛分分子的作用，分子筛就由此得名。这种构造特点使分子筛具有选择吸附、催化和离子交换三大特性。因此其广泛应用于石油、化学、冶金等行业中。

根据使用原料的不同，分子筛的合成方法主要可分为两种：水热合成法和碱处理法。目前我国大多数分子筛生产厂家都是利用前一种方法，即用水玻璃、硅胶、白炭黑、氧化铝、偏铝酸钠、氢氧化钠等进行合成。但是该法需要使用大量的化学药品，生产成本偏高。因此，许多科研工作者和生产厂家纷纷探索用无机非金属矿原料(如高岭土、膨润土、煤矸石等)合成分子筛。

高岭土是指多种含水铝硅酸盐矿物组成的集合体，主要是高岭石。高岭石的化学组成为Al₄(Si₄O₁₀)(OH)₈或者2SiO₂·Al₂O₃·2H₂O，晶体属三斜晶系层状结构的硅酸盐矿物。高岭石具有1∶1型层状硅酸盐结构。基本结构单元层是由SiO四面体和Al(O，OH)八面体层连接而成。在连接面上，Al(O，OH)八面体层中的3个(OH)中有2个(OH)位置被O代替，使每个Al周围被4个(OH)和2个O所包围。八面体空隙中只有2/3位置为Al所占据。在硅氧四面体和铝氧八面体组成的单元层中，四面体的边缘是氧原子，而八面体的边缘是氢氧基团，单元层与单元层之间通过氢键相互连接。

高岭土是一种重要的非金属矿物，可增大材料的体积、提高塑料的绝缘强度、电阻，增强对红外线阻隔效果等，并广泛应用于油漆、涂料、造纸、橡胶、塑料、电缆、陶瓷、搪瓷、耐火材料、纺织、水泥、汽车、化学、环保、农业等领域。我国非煤建造高岭土，资源储量居世界第五位。截止2000年底，对21个省市219处产地统计，已探明储量14.68亿t，2001年新增基础储量0.03亿t。矿点主要集中分布在广东、陕西、福建、江西、湖南和江苏，六省储量为12.41亿t，占全国总储量的84.55％；大型矿山26处，占总探明储量的80％以上。

目前我国以高岭土为原料制备A型分子筛的专利文献共有11项，简述如下：

专利001192000是一种以高岭土为原料合成NaY型分子筛的方法。以高岭土为原料，将一部分高岭土原粉经高温焙烧，另一部分高岭土在较低温度下焙烧，将两种焙烧高岭土按一定比例混合后或在其中的一种焙烧高岭土存在时，于水热条件下进行晶化反应，得到一种NaY分子筛。

专利01114194.8是一种高岭土微球担载纳米沸石分子筛Y的制备方法。调节导向剂柠檬酸钠的重量比，将一定量的煅烧高岭土微球加入其中得到凝胶，然后晶化、分离得到高岭土微球担载纳米沸石分子筛Y产物。

专利200410091494提供了一种高岭土喷雾微球合成高含量NaY分子筛的方法。在高岭土中加入功能性组分、去离子水经喷雾干燥得到高岭土喷雾微球，在经焙烧与导向剂混合晶化，滤饼水洗干燥得到产品。该发明还可将主要粒径在20～110μm的喷雾微球一部分高温焙烧，另一部分在较低温度下焙烧，将两种焙烧高岭土混合后于水热条件下晶化反应，得到一种包含NaY分子筛的晶化产物。

专利91101578.7是用高岭土直接在水蒸气中合成洗涤用沸石的方法，其特征在于直接取高岭土类硅铝化合物经过碱溶液浸渍，置入蒸汽箱内，直接得到洗涤用沸石。

专利200410155418是一种沸石分子筛的制备方法，其步骤为煅烧高岭土、陈化、胶化、晶化、水洗、干燥、沸石分子筛。

专利201010241693.5是一种变压吸附专用高性能5A分子筛的制备方法，其特征在于4A分子筛原粉与高岭土混合造粒、烘干、煅烧、碱洗转晶、交换、活化、包装等步骤组成。采用饱和石灰水进行交换，避免了传统生产中用氯化钙交换使废水氯离子含量高，造成废水处理难的问题。