[发明专利]一种纳米A型分子筛的制备方法

说明书

本发明要求保护一种利用胶凝化助剂生产A型分子筛的方法，制备包括以下步骤：产品经备料后，原料投料比记为wNa₂O·xSiO₂·yAl₂O₃·zH₂O(依照摩尔比)，其中w/y为3‑5，x/y为1.5‑2.5，z/y为100‑200，铝源加入氢氧化钠溶液后搅拌至无色澄清液体得到碱铝液，硅源加入碱铝液中，在搅拌状态下充分混合，加入总质量0.1‑5％的胶凝化助剂。混合液经老化和晶化后，经离心洗涤得到产品。

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体涉及纳米A型分子筛及其制备方法,尤其涉及添加胶凝化助剂制备纳米A型分子筛。

背景技术

LTA型分子筛(Linde Type A),简称A型分子筛,具有丰富且规则的三维孔道结构，被广泛的应用于离子交换、吸附剂以及催化剂等。A型分子筛一般是通过混合原料形成致密粘稠的硅铝酸盐凝胶体系,在水热条件下合成，因而获得的A型分子筛颗粒粒径较大。Tejinder Brar等人利用水热合成条件获得了2μm左右的A型分子筛(T.Brar,P.France,andPG.Smirniotis,Ind.Eng.Chem.Res.2001,40,1133-1139)。

总所周知，在离子交换、吸附和催化等应用场景下，工作模式和效率与颗粒尺寸密切相关。一般而言，离子交换速率、吸附速率和催化速率会随着颗粒粒径的减小而增加。基于此原因，合成具有小颗粒粒径甚至是纳米尺寸的A型分子筛可以提高传质效率。

国内外一般主要使用有机模板剂制备纳米A型分子筛(V.Valtchev,S.Mintova,Micropor.Mesopor.Mat.43(2001)41.)。然而，使用以OH-形式存在的有机模板剂会使得分子筛合成成本上升，并引起环境污染问题。

发明内容

本发明提供一种使用环境友好型的凝胶化助剂合成纳米A型分子筛的方法。

本发明的A型分子筛的制备方法如下：

(1)铝源加入第一部分氢氧化钠溶液后搅拌至无色澄清液体得到碱铝液，硅源加入第二氢氧化钠搅拌至无色澄清得到碱硅液，

(2)将所述碱铝液与所述碱硅液混合搅拌均匀得到凝胶体系，

(3)向上述凝胶体系加入胶凝化助剂，搅拌均匀得到混合体系，所述胶凝化助剂选自甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物中一种或多种，

(4)最后将所述混合体系进行老化和晶化，离心洗涤后，分散得到A型分子筛。

本发明优选的技术方案中，铝源、硅源和钠源的投料按摩尔比：wNa₂O·xSiO₂·yAl₂O3·zH₂O，其中w/y为3-5，x/y为1.5-2.5，z/y为100-200；其中铝源选自氢氧化铝，氧化铝，拟薄水铝石，铝溶胶，偏铝酸钠，铝粉中的一种或多种，硅源选自氧化硅，硅酸钠(水玻璃)，硅胶，硅溶胶，硅粉中的一种或多种，钠元素除硅源、铝源引入外全部来自于氢氧化钠。

其中，步骤(1)中加入的两部分氢氧化钠无比例要求，溶解硅源和铝源即可，但是要符合总物料摩尔比。

本发明优选的技术方案中，步骤(2)中，在混合过程中要避免出现凝胶，混合完毕后出现白色凝胶

本发明优选的技术方案中，步骤(3)中，胶凝化助剂加入量为凝胶体系总质量0.1-5％。

本发明优选的技术方案中，步骤(4)中，所述老化过程是将物料搅拌30-60min后，在25-40℃静置老化12-48h。

本发明优选的技术方案中，步骤(4)中，所述晶化过程是将物料转移入耐压密闭容器，在70-100℃晶化1-6h。