[发明专利]混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石、其制备方法及用途

说明书

一种混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石、其制备方法及用途，属于分子筛技术领域。该混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石制备方法，先将低硅八面沸石原粉与多价阳离子盐溶液进行离子交换，得到多价阳离子交换度为5％‑60％的低硅八面沸石；再将多价阳离子交换度为5％‑60％的低硅八面沸石与锂盐溶液进行离子交换，得到混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石，混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石中锂离子与多价阳离子总交换度为90％‑99％；最后干燥、活化得到活化粉。本发明能够提高锂型低硅八面沸石制备时锂离子交换工艺中锂离子的利用效率。

技术领域

本发明涉及的是一种分子筛领域的技术，具体是一种混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石、其制备方法及用途。

背景技术

通常人们将人工合成的八面沸石(FAU)按照硅铝比不同分为X型与Y型分子筛，将硅铝摩尔比(SiO₂/Al₂O₃)在2.0-2.2的八面沸石称为低硅八面沸石，又称为低硅X型分子筛(LSX)。相关研究发现，经锂离子交换得到的锂型LSX具有良好的氮气吸附特性，可用于变压空分制氧。而为保证锂型LSX具备很好的氮气吸附性能，需要保证锂型分子筛具有很高的锂离子交换度(通常不低于95％)，由此使用大量较为昂贵的锂盐作为原料也导致了Li-LSX生产成本的增加。

而目前研究已经得知，LSX单元结构中有96个阳离子位点，而对于锂离子各有32个阳离子占据位点Ⅰ’、Ⅱ和Ⅲ。并且位点Ⅰ和Ⅰ’空间上接触不到氮，超笼中阳离子(如位点Ⅱ和Ⅲ)才能与氮有相互作用。通常认为阳离子会优先占据位点Ⅰ、Ⅰ’和Ⅱ，在这些位点被填充后才会占据位点Ⅲ。尽管位点Ⅱ和Ⅲ对于与氮作用来说都是有效位点，但其上离子电场或多或少会受到附近氧原子的屏蔽作用，而对于半径很小的锂离子，位点Ⅱ上离子几乎被完全屏蔽，也等同于无效位点。

故而实际进行离子交换时也发现在锂交换度低于70％左右时，其氮气吸附性能与未经锂交换LSX几乎没有区别，而在锂交换度更高时锂交换度增加会导致氮气吸附性能的增强。换句话说离子交换过程中至少约67％的锂离子其实是“对性能无贡献的”，也可以说锂交换过程中等同于浪费掉了至少约67％的锂离子。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明由此而来。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石、其制备方法及用途，能够提高锂型低硅八面沸石制备时锂离子交换工艺中锂离子的利用效率。

本发明涉及一种混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石制备方法，先将低硅八面沸石原粉与多价阳离子盐溶液进行离子交换，得到多价阳离子交换度为5％-60％的低硅八面沸石；再将多价阳离子交换度为5％-60％的低硅八面沸石与锂盐溶液进行离子交换，得到混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石，混有多价阳离子的锂型低硅八面沸石中锂离子与多价阳离子总交换度为90％-99％；最后干燥、活化得到活化粉。

优选地，所述低硅八面沸石原粉为钠钾型原粉，进一步优选钾交换度不高于5％的钠钾型原粉。

优选地，在多价阳离子交换中，多价阳离子盐溶液与低硅八面沸石原粉质量比为1.0-10.0；离子交换温度为室温至90℃，交换次数为1-3次，单次交换时间为10-120min，交换结束后以去离子水清洗3-5次，得到多价阳离子交换度为5％-60％的低硅八面沸石。

优选地，所述多价阳离子盐溶液中阳离子选自镁、钙、锶、钡、铝、铜、锌、铁、钴、镍、铬、锰元素中至少一种，阳离子摩尔浓度为0.1-1.0mol/L，阴离子选自硫酸根、硝酸根、氯离子、乙酸根中的至少一种。