[发明专利]一种利用高岭土制备磁性4A分子筛的方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及固体废弃物的回收再利用，具体地说是一种利用高岭土制备磁性4A分子筛的方法。

二、背景技术

沸石分子筛是一种多孔无机铝硅酸盐结晶材料，具有优良的离子交换吸附性能、热稳定性能和催化性能，常被作为催化剂材料、吸附剂、离子交换剂和各种新型功能材料，广泛应用于日化、石化、精细化工及环境保护等诸多领域。然而目前，沸石分子筛的制备以粉末状存在，在工业中使用极不方便；或者制备成具有一定形状和尺寸的聚集体，然而制备中黏结剂的加入会相应降低沸石分子筛的性能，因此这是目前沸石分子筛应用中存在的矛盾性问题。

CN 101406825A公开一种利用高岭土合成4A分子筛的方法，是以天然高岭土为原料制备高结晶度的4A沸石分子筛干燥剂的方法。选取高岭土为原料，采用直接焙烧法或干法碱焙烧法焙烧，经过胶化、晶化、去离子水抽滤洗涤，烘干；添加粘土矿物膨润土或土原矿进行造粒，焙烧即成。但是该工艺的处理过程煅烧温度过高，该材料没有磁性，无法达到回收利用。

三、发明内容

本发明旨在提供一种利用高岭土制备磁性4A分子筛的方法，所要解决的技术问题是降低煅烧温度，并使4A分子筛具备磁性，从而方便回收利用。

本发明以廉价的高岭土为原料，采用传统的水热合成法，通过加入磁性材料解决微细粉末状沸石产品在废水处理中难以分离的问题，达到回收利用的目的。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明利用高岭土制备磁性4A分子筛的方法，包括预处理、碱溶焙烧、调节硅铝比、陈化、晶化和后处理各单元过程：

所述预处理是将高岭土破碎研磨后磁选，磁选出的高岭土过200目筛后得到粉料；

所述碱溶焙烧是向所述粉料中加入氢氧化钠和水，使Na₂O与SiO₂的摩尔比为0.8-3.0：1，H₂O与Na₂O的摩尔比为35-200：1，搅拌均匀后于500-1000℃焙烧1-4小时，冷却后破碎研磨至200目得到焙烧料；

所述调节硅铝比是向所述焙烧料中加入氢氧化铝，调节硅铝比使得SiO₂与Al₂O₃的摩尔比为1.3-2.4：1，得到调整料；

所述陈化是向所述调整料中加入蒸馏水，于40-70℃搅拌1-4小时；陈化结束后加入磁性载体，使磁性分子筛中Fe₃O₄的质量分数为4.48~7.25%，，搅拌均匀并于75-105℃恒温静置7-9小时，静置的过程中不断有晶体析出，离心洗涤至滤液pH值≤10，中速滤纸抽滤并80-200℃干燥后得到磁性4A分子筛。

所述磁性载体是按以下方法制备的：

将FeCl₂和FeCl₃按摩尔比1：2的比例混合并用去离子水配制成总铁浓度0.4-0.6mol/L的混合溶液，搅拌均匀后用质量浓度20-30%的氨水调pH值为10，于60-70℃搅拌反应1.5-2.5小时，然后再升温至85-95℃静置3.5-4.5小时，依据其磁性特征利用磁铁将Fe₃O₄分离收集并用去离子水洗涤至中性，干燥后得到磁性载体。最后将Fe₃O₄用去离子水配制成不同质量分数的磁流体备用，以便分子筛合成过程中磁性载体能更好的分散融入其中。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明使用的高岭土来自天然矿石或者工业废渣，原料来源广、价格低廉、同时也拓展了高岭土的应用。

2、本发明使用的生物质都是将农产品的废弃物和残渣资源化、降低了污染、使固体废弃物资源化。

3、本发明以高岭土为原料合成磁性4A分子筛，磁性稳定，为分子筛的循环利用提供保证。

4、本发明制备磁性4A分子筛的煅烧温度低，能够达到节能环保。

四、附图说明

图1为本发明制备的磁性4A分子筛的SEM图。从图1中可以看出，磁性4A分子筛呈立方体轮廓，晶形较完整，与4A分子筛相比其棱角变得更加圆滑，且粒度略有增大，表明Fe₃O₄相的引入不会导致4A分子筛结构性的变化。Fe₃O₄纳米粒部分粘附于磁性产物表面，主要存在于分子筛颗粒之间，分布较均匀。