[发明专利]以稻壳为硅源制备丝光沸石分子筛的新工艺

说明书

技术领域

本发明提供以稻壳为硅源制备丝光沸石分子筛的新工艺，属于无机非金属材料技术领域。

背景技术

分子筛具有良好的催化性能、吸附性能和离子交换性，在洗涤剂、石化、医药和环保等领域有广泛的应用。丝光沸石分子筛是一种纳米介孔材料,具有更高的硅铝比，所以具有更高的热稳定性，抗水蒸汽性及耐酸性，作为一种优良催化剂，具有优良的离子交换、催化和吸附性能, 在精细化学工业石油化学工业、医药卫生、农业、建材和环境保护等许多领域中具有广泛的用途和巨大的应用潜力。传统低温水热合成工艺制备的丝光沸石分子筛纯度高、性能好且稳定, 但其制备原料为正硅酸乙酯、硅胶、水玻璃等化工原料, 价格较高且来源有限, 致使制备成本居高不下, 严重制约了丝光沸石分子筛的大规模使用和应用领域的进一步拓宽。因此, 世界各国致力于寻找价格低廉且来源广泛的天然铝硅酸盐矿物原料, 如硅藻土、珍珠岩、浮岩、钾长石和天然红辉沸石等替代化工原料制备丝光沸石分子筛。

中国是水稻种植大国，年产稻谷在2亿t以上，加工后可得稻壳4000余万t，稻壳不易吸水，直接施放到田间作肥料又不易腐烂。现阶段大多作为初级燃料燃烧，综合利用率低。稻壳中主要成分为碳氢化合物，此外还含有15～18% 的无定形水合二氧化硅，燃烧后的稻壳灰中含有90%以上的火山岩型高活性二氧化硅。因此稻壳的综合利用具有重要意义，这不仅能解决大量农业副产物的污染问题，而且还能充分利用资源。目前稻壳硅的开发利用以从稻壳中提取SiO₂为主，而以稻壳硅为原料合成A型和P型分子筛已有报道，本发明利用稻壳硅制备高钙离子交换能力的丝光沸石介孔分子筛。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用农业废弃物稻壳为原料、操作简便、成本低、产品性能优良的丝光沸石分子筛的制备新工艺。其技术内容为：

以稻壳为硅源制备丝光沸石分子筛的新工艺，其特征在于采用以下步骤：（1）采用自蔓延法燃烧稻壳制得稻壳灰；（2）采用高压碱反应法制得硅钠溶液，再将硅钠溶液加适量的正丁胺C₄H₉NH₂得A液；在80~85℃下将NaAlO₂加适量去离子水得B液；在强烈搅拌下将B液缓慢加到A液中，继续搅拌4 h导入压力溶弹中，在170~180℃下晶化48~60 h，洗涤、过滤和干燥后置入1M NaOH溶液中，在60~65℃下搅拌4~6 h，再洗涤，过滤，干燥，最后在550℃下焙烧5 h即得丝光沸石分子筛。

所述的一种利用稻壳为硅源制备丝光沸石分子筛的工艺，特征在于：步骤（1）中采用自蔓燃法燃烧稻壳，燃烧温度控制在500~600℃，保温时间为4~6 h，磨细，过200目筛，得到平均粒径为40~60 nm、SiO₂含量为92.31%的纳米稻壳灰。

所述的利用稻壳为硅源制备丝光沸石分子筛的新工艺，特征在于：步骤（2）中采用高压碱反应法制得硅钠溶液的具体步骤是将稻壳灰、NaOH和去离子水按比例混合后置于150℃的高压反应釜中搅拌5 h，取出后滤去残渣得到纯净的硅钠溶液；A液和B液中各物质的摩尔量比为SiO₂:Na₂O=6，SiO₂:Al₂O₃=100，SiO₂: C₄H₉NH₂=3，H₂O:SiO₂=60，其中B液中所加的去离子水为总水量的2/3。

本发明与现有技术相比，其优点为：

1、采用自蔓延法制备的具有二氧化硅含量高达92%以上的纳米级稻壳灰，易于后续的提纯和分子筛的制备；

2、所制备的丝光沸石分子筛的钙离子交换能力高达355（mg/g）以上。

附图说明：

图1是丝光沸石分子筛的XRD图；

图2是丝光沸石分子筛的SEM图。

具体实施方式

实施例一：

1、稻壳灰的制备：采用自蔓燃法燃烧稻壳，燃烧温度控制在500℃，保温时间为6 h，磨细，过200目筛，得到平均粒径为50 nm左右、二氧化硅含量为92.31%的纳米稻壳灰；