[发明专利]纯硅ANA型沸石分子筛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纯硅ANA型沸石分子筛及其制备方法。

背景技术

鄂尔多斯盆地跨陕、甘、宁、蒙四省(区)，总面积约13.57×10⁴km²，蕴藏有丰富的煤炭、石油、天然气等矿产资源，由于水资源严重不足，且分布不均，造成环境脆弱，制约了当地社会经济的发展和人民生活水平的提高。各省(区)需水量与实际可供水量比较，平均缺水率约15％。由于区内水文地质条件复杂，影响富水性和水质的因素很多，在水循环条件差的盆地中心，多为矿化度1～3g/L以上的硫酸氯化钠镁型水，特别是硫酸盐含量超过国家标准。

天然沸石具有独特的内部结构和晶体化学性质，具有催化、吸附、离子交换等性能，在环境修复、环境净化、环境替代等方面有着广泛的应用，方沸石作为沸石族矿物的一种，是各国十分重视的新兴矿产资源。由于方沸石的孔径较小，因而在大分子催化反应中用途受到限制，也正是由于其较小的孔径，使得其在放射性物质的吸附、贮藏以及小分子选择性催化等方面具有优势。方沸石孔径小，可制成天然离子筛，用于水质净化和污染土壤修复，以锁定、除去有毒重金属离子；同时，有望用于盐湖卤水提取有用的微量金属。利用方沸石结构特点为盆地劣质地下水的改良提供了一条新途径，对解决当地水资源短缺问题，促进当地社会经济发展和生态环境建设都具有重要意义。

关于方沸石等小孔径材料的合成报道很少，JP1242413A公开了一种高活性方沸石及其制备方法，发明主要通过在特定条件下用酸处理方沸石的方法，可在不破坏其晶体结构的前提下提升材料的热稳定性和电粘性。JP60186413A公开了一种具有粒径分布窄、颗粒呈伪球形的方沸石及其制备方法，该方法主要采用如石英等作为硅源，在苛性碱溶液中进行水热反应而制成。Seyed Naser Azizi等(Z.Anorg.Allg.Chem.2009，635，1654-1658.)公开了一种以乙烯二胺衍生物类有机分子为模版制备富铝方沸石的方法，文章还考察了温度、时间、铝源、硅铝比等因素对方沸石晶化的影响，并进一步获得了在该模版剂下制备纯方沸石相的优化合成条件。Wang等(J.Phys.Chem.B，2010，114(17)，5747-5754.)也公开了一种在无模板剂的条件下，经短时间水热处理Y沸石转变成具有规则二十四面体结构的方沸石的方法并探讨了其生长所遵循的原位固相转晶机理。

上述报道合成的ANA型沸石分子筛骨架中均含有铝元素，目前尚无关于制备纯硅ANA型沸石分子筛的报道，更无相关产品问世。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术只能合成骨架含铝的ANA型沸石分子筛的问题，提供一种纯硅ANA型沸石分子筛，该材料具有骨架结构中不含铝元素、结晶度高、颗粒呈球形的优点；本发明所要解决的技术问题之二是现有技术中未涉及上述纯硅ANA型沸石分子筛的制备方法的问题，提供一种新的纯硅ANA型沸石分子筛的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种纯硅ANA型沸石分子筛，其SiO₂/Al₂O₃摩尔比为∞，XRD衍射图谱中2θ在15.81±0.03，18.28±0.02，24.25±0.02，25.96±0.03，30.54±0.03，33.27±0.02，35.82±0.02，37.04±0.04，40.50±0.04，47.77±0.04处衍射峰为ANA型沸石结构。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种纯硅ANA型沸石分子筛的制备方法，包括以下步骤：

①将无机碱、季铵盐、硅源和去离子水混合，反应混合物以摩尔比计为：TPA⁺/SiO₂＝0.02～0.50∶1、OH^-/SiO₂＝0.15～1.0∶1、H₂O/SiO₂＝10～300∶1，于20～50℃下装入密闭容器中在自生压力下，于100～140℃下水热处理5～24h，冷却后得到白色晶种溶液；