[发明专利]一种分子筛离子交换生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，特别涉及分子筛生产方法技术领域，具体是指一种分子筛离子交换生产方法。

背景技术

具有八面沸石结构（FAU）、硅铝原子比为1.0-1.5的分子筛统称为X型分子筛，其中硅铝原子比为1.1-1.5的分子筛属于普通硅铝比X型分子筛，硅铝原子比为1.0-1.1的分子筛属于低硅铝比X型分子筛（LSX）。Li⁺离子半径最小，电荷密度最大，使锂交换的X型分子筛与N₂分子之间存在较强的相互作用，从而表现出对N₂较强的吸附能力；对于FAU结构类型的分子筛而言，铝原子含量增加使阳离子数目增加，且分子筛骨架更为空旷，所以锂离子交换的低硅铝比X型分子筛（Li-LSX）比普通X型分子筛具有更大的氮吸附容量和氮氧分离能力（USP5268023，1993），Li-LSX对N₂的吸附容量比普通X型分子筛和5A（CaA）分子筛高2-3倍，Li-LSX分子筛作为新型吸附剂在变压吸附制氧技术中引起人们的极大关注。此外，锂交换的A型分子筛工业上用于锂电池电解液的水份脱除。

美国专利（USP5152813，1992）指出，Li-LSX分子筛的锂交换度大于70%时，氮吸附容量和氮氧分离系数才会迅速提高。而在溶液交换的条件下，锂离子由于亲水性强，在众多阳离子中锂离子的交换最为困难。因此，提高锂交换度对提高锂分子筛的吸附容量及吸附效率起到关键作用。锂交换的方法通常有水溶液交换和熔融交换的方法等。水溶液交换由于易于控制、对设备要求较低等优点更适合进行规模化生产，工业生产通常采用水溶液交换的方式。

在LiX分子筛的规模化生产过程中，最常用的方法为可溶性锂盐溶液对分子筛颗粒进行多次连续循环交换。

由于锂离子亲水性极强，很难进行交换。美国专利USP5916836（1999）及欧洲专利申请EP 0850877A1中公布了间接交换的方法来制备Li-LSX分子筛，该方法首先将K,Na-LSX用K⁺溶液（KCl）经多次交换成K-LSX，再经过NH₄⁺溶液经多次交换成NH₄-LSX，最后将NH₄-LSX进行Li交换，利用反应平衡的移动完成Li交换的过程。相应于直接交换Li的方法，该法将Li的利用率从60%左右提高至90%以上，降低了成本。但是该工艺过程繁琐，分子筛需经多次交换，且Li⁺的交换程度与K⁺交换度和NH₄⁺的交换度密切相关，且涉及氨氮废液的排放及NH₃的回收，生产环节的增加给生产控制带来不便。

因此，需要提供一种分子筛离子交换生产方法，其生产简便，反应周期短，交换效率高，产品交换度高，同时避免分子筛颗粒在离子交换时互相摩擦导致的磨损。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种分子筛离子交换生产方法，该分子筛离子交换生产方法设计巧妙，生产简便，反应周期短，生产成本低，能耗小，交换效率高，产品交换度高，同时避免分子筛颗粒在离子交换时互相摩擦导致的磨损，适于大规模推广应用。

为了实现上述目的，本发明的分子筛离子交换生产方法，其特点是，将X型或A型分子筛原粉制成滤饼，锂离子交换液不间断均匀通过滤饼直接进行锂离子交换，交换后的滤饼经烘干得到锂离子交换的X型或A型分子筛原粉，再进行成型和焙烧成为分子筛成品。

较佳的，所述X型分子筛原粉为低硅铝比X型分子筛原粉或普通硅铝比X型分子筛原粉。

较佳的，X型或A型分子筛原粉通过压滤机或带滤机制成滤饼，并在所述压滤机或所述带滤机中直接进行锂离子交换。

更佳的，所述锂离子交换液重复使用。

较佳的，所述锂离子交换液的温度在50℃-98℃，pH值为8-11，浓度为0.05M-5M。

更佳的，所述锂离子交换液的温度为70℃。

更佳的，所述锂离子交换液用氢氧化锂调节pH值。

较佳的，所述锂离子交换液包括氯化锂溶液、硝酸锂溶液和硫酸锂溶液中的一种或几种。

更佳的，所述锂离子交换液是氯化锂溶液。

本发明的有益效果具体在于：