[发明专利]水蒸气辅助固相转化制备W分子筛的方法

说明书

本发明公开一种水蒸气辅助固相转化制备W分子筛的方法，是反应主体为固体状态的条件下制备W分子筛的新方法。具体步骤包括：将固体硅源、铝源和氢氧化钾按照W分子筛的配比，加入极少量水搅拌均匀呈膏体状态后，置于反应釜内的特殊容器中，在容器外部加一定量的水，晶化温度控制在110~190℃，晶化时间为12~96小时，经洗涤、干燥，得到结晶良好的W分子筛，含少量氢氧化钾的洗涤废液经浓缩后循环用于W分子筛的制备。该方法区别于水热晶化制备W分子筛的传统方法，具有原料利用率高、产品收率高、工艺简单、易放大等特点，是一种环境友好的绿色制备方法。

技术领域

本发明属于分子筛及其制备技术领域，具体涉及在固相状态下实现W分子筛合成的新方法。

背景技术

W分子筛是一种人工合成的分子筛，其拓扑结构与天然麦钾沸石相同。该分子筛具有轻微的酸性和较高的稳定性，且对钾离子具有特殊的选择性吸附能力，在吸附、分离、催化，尤其海水提钾和缓释钾肥等领域引起了科技工作者的极大兴趣。

W分子筛的传统制备方法为水热晶化法，目前已有较多报道，典型的如曹吉林等（CN201310581447.8）在体系物料摩尔比为1.5 K₂O : SiO₂ : 0.1 Al₂O₃ : 57 H₂O的条件下，经25℃老化2.5小时，150℃晶化24小时，水热合成了W分子筛；Maghsoodloorad H等（Maghsoodloorad H. Synthesis and Characterization of Ceramic Membranes (W-Type Zeolite Membranes)[J]. Int. J. Appl. Ceram. Technol., 2013, 10 (2): 365–375.）在体系物料摩尔比为5.6 K₂O : 6.4 SiO₂ : Al₂O₃ : 164.6 H₂O的条件下，经165℃晶化72小时，水热合成了W分子筛；本课题组李彤彤等（李彤彤，陈华丹，陈佳伟等. 钾长石碱法分解滤渣制W分子筛. 广东化工，2015,42(14):42-44.）在体系物料摩尔比为K₂O :SiO₂ : 0.067 Al₂O₃ : 45 H₂O的条件下，经30℃老化2小时，150℃晶化24小时，也水热合成了W分子筛。水热晶化工艺的反应混合物为液态，在合成过程中产生大量污水，易造成环境污染。另一方面，反应混合物中干基物料只占合成体系总质量的10~30%，且由于液相混合物反应时存在热力学极限，原料不能百分之百转化，因此产率较低。为了避免资源的浪费，将分子筛母液进行循环利用，不仅增大了工艺的复杂性，且难以保证产品质量。

目前，我国环境形势面临严峻挑战，这就对化工科技工作者提出了更高的要求。采用绿色合成方法直接制备性能良好且具有较高产率的W分子筛，不仅可简化工艺，提高经济效益，还可高效利用资源，避免三废排放，利于环境保护。

发明内容

本发明的目的是利用水蒸汽辅助固相转化制备W分子筛，提供一种环境友好的绿色制备新方法，提高W分子筛的产品收率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：所述的一种水蒸汽辅助固相转化制备W分子筛的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将固体硅源、铝源和氢氧化钾按照W分子筛的配比，加入水搅拌均匀呈膏体状态后，置于反应釜内的特殊容器中，在容器外部加一定量的水，在一定温度下晶化一段时间，将产物洗涤、干燥即得到W分子筛。

所述K₂O：Al₂O₃：SiO₂：H₂O的摩尔配比为（1~10）：（2~20）：1：（0.05~1）。