[发明专利]一种磁性X型分子筛的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种磁性X型分子筛的制备方法及应用，将粉磨煤矸石后，利用碳酸钠高温焙烧活化煤矸石；低温下氧化，加入盐酸，在90℃下浸泡，过滤，滤液中加入草酸备用；固体洗涤后，干燥，再加入氢氧化钠固体并研磨至混合均匀，低温碱熔；加入去离子水和柠檬酸在60℃老化，再加入前述备用滤液，超声晶化合成掺铁分子筛；将掺铁分子筛样品置于管式炉，高温还原制得的磁性X型分子筛。本发明制备的磁性X型分子筛具有高的比表面积，强的吸附性能，通过外加磁场容易使产物固液分离等优点，并且解决了分子筛成本合成高的问题，同时对于煤矸石资源化，精细化，高效利用提供新的途径，达到变废为宝的效果，实现了环保低碳的要求。

技术领域

本发明属于X型分子筛制备技术领域，具体涉及一种磁性X型分子筛的制备方法及应用。

背景技术

煤矸石是采煤和选煤过程中排放的固体废弃物，是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，产出量大。目前，煤矸石应用主要局限于建筑业、能源行业和农业等领域，利用层次和比例偏低，其大量堆积不仅影响环境且占用大量土地。以其制备分子筛，既能减少污染、拓展分子筛的原料来源，又能增加其附加值、扩大煤矸石的利用途径。分子筛有天然的和合成的两种类型：天然分子筛大部分由火山凝灰岩和沉积岩在海相或湖相中反应形成。目前，世界上已发现1000多种沸石矿，较为重要的有35种；合成分子筛从20世纪50年代开始问世，极大的弥补了天然分子筛资源的不足，成为了分子筛市场的主力军。

X型分子筛具有优异的性能，在工业上得到广泛的应用。但直接制备的X型分子筛一般是纳米或微米粉末，使其很难从作用液体系的液相中分离出来。本专利利用澄合矿区煤矸石制备磁性X型分子筛，煅烧后其Fe₂O₃含量达到了10.10％，制备磁性X型分子筛不用再补加铁，直接将里面的铁转化为磁性铁。由煤矸石制备磁性X型分子筛，使之不但有分子筛本身的优良性能，还赋予其磁性，从而有利于从作用液中分离。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种磁性X型分子筛的制备方法及应用。本发明将煤矸石用于制备磁性分子筛并提出了一种以煤矸石制备磁性分子筛的新工艺，不但解决了分子筛合成的高成本问题，同时对于煤矸石资源化，精细化，高效利用提供了新途径，达到变废为宝的效果，实现了环保低碳的要求。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种磁性X型分子筛的制备方法，包括以下步骤：

1)将煤矸石粉磨至细化后，再加入碳酸钠，在880℃～900℃焙烧，充分反应后研磨，得到预处理样品；其中，煤矸石粉与碳酸钠的质量比为(2～3)∶1；

2)将预处理后的煤矸石粉在350℃～400℃氧化反应，然后加入盐酸，在90℃～100℃下浸泡，再过滤得到过滤固体和滤液，向滤液中加入草酸，备用；其中，草酸与滤液中Fe³⁺摩尔比为4～6；

3)将步骤2)的固体洗涤、干燥后，按质量比1:1加入氢氧化钠固体并研磨至混合均匀，在450℃～500℃碱熔；然后加入去离子水和柠檬酸，进行老化反应，柠檬酸与溶液中的Al₂O₃的摩尔比为0.65～0.85；最后加入步骤2)得到的备用滤液，超声晶化合成掺铁分子筛；

4)将合成的掺铁分子筛置于管式炉中，通氮气将空气排净后，停止通氮气，升温并通入氢气，待温度升至650℃～700℃后进行还原反应，充分反应后，先通氮气再关氢气，样品冷却至室温再关氮气，制得磁性X型分子筛。

步骤1)中，煤矸石粉磨至300目～325目后加入碳酸钠。

步骤2)中，盐酸的质量浓度为15％。

步骤2)中，每克煤矸石对应加入0.450g～0.675g草酸。