[其他]一种改性沸石的合成

说明书

本发明属于一种非金属化合物的盐基交换硅铝酸盐的合成方法，涉及到一种用于吸附钾和铵的改性沸石的合成方法。

沸石的合成，一般是用含有硅和铝的化合物与碱金属氢氧化物等化学试剂，按一定的比例混料，在一定的温度下成胶和晶化一定的时间。这样得到的人造沸石，交换容量比较高，但合成的成本较高，无法在工业上应用。因而，试论用天然沸石由海水中直接提取钾盐的方法[《无机盐工业》，1980年第6期1～6页]以及天然沸石处理废水和给水[《工业水处理》，1983年第1期12～14页]二文中提到采用天然斜发沸石作为吸附剂，用来从海水中提取钾和从工业废水中除铵。天然沸石资源丰富，价廉易得，但交换容量较低。

本发明的目的是以廉价易得的天然沸石为主要原料，合成一种交换容量高的无机离子吸附剂。

沸石是一种含水的碱和碱土金属骨架状硅铝酸盐，具有均匀的微孔，根据其有效孔径，可以用来筛分大小不同的分子或离子。每一种沸石的孔径、硅铝比、吸附容量均为固定值。斜发沸石所以能从溶液中优先吸附钾和铵等，就在于它们的水合离子半径比其它共存的离子如钠、钙、镁等的水合半径小，而接近于斜发沸石的有效孔径（4.0～4.4）的缘故。所以，如果对某些天然沸石进行化学处理，使其硅铝比、孔径等作一定的改进，就能得到适宜于提取钾和铵等离子的吸附剂。

实施本发明的要点是：将天然沸石粉与氢氧化铝、氯化钾、氢氧化钠和水以一定的克分子比进行混料，在搅拌下成胶，再加温晶化，得到的粉状吸附剂，可用粘合剂捏合成粒状产品。

本发明所说的混料，其克分子比是：

SiO₂：Al₂O₃为4～6;Na₂O：SiO₂为0.28～0.5;

H₂O：Na₂O为20～40;K₂O：K₂O+Na₂O为0.25～0.5

混料后，需在搅拌下使天然沸石中的二氧化硅和氧化铝不断溶解成胶，成胶的适宜温度为20～50℃，成胶时间为1～3小时。上面所说的晶化，也就是在90～100℃下水热合成48～72小时，使原沸石不断转为另一种晶型的物质，以达到提高吸附钾和铵等离子的目的。由于晶化所得的新晶体是由过量碱的硅铝凝胶中结晶出来的，晶体颗粒的表面附着有大量的氢氧化物，必须用水洗去，否则会影响产品的质量。经过水热合成反应所得到的粉状改性沸石，难以在工业上应用，可以用亲水性粘合剂进行捏合造粒，以满足离子交换工艺的要求。

本发明所采用的天然沸石，可以是斜发沸石或丝光沸石，或是它们的任意混合物。

下面的例子用来进一步说明本发明，也是本发明的最佳实施方案：

一种天然斜发沸石，经分析其化学组成是（重量百分比）：

SiO₂Al₂O₃K₂O Na₂O CaO MgO ∑Fe

65    11.9    1.89    4.04    3.5    1.02    0.5

称取上述沸石粉268.84克、工业氢氧化铝43.24克、氯化钾49.61克、氢氧化钠62.24克、水500毫升。先将氯化钾和氢氧化钠溶解于水，在搅拌下将氢氧化铝溶解于热碱液中，最后加入沸石粉，在25℃下搅拌1.5小时，在98℃下静止晶化68小时，分出溶液，结晶产品用水洗至pH＝8～10，干燥后用亲水性粘合剂捏合造粒，然后用氯化钠溶液转为钠型备用。

由于本发明是以天然沸石为主要原料，故产品成本较低，而且合成方法简单。按照本发明所合成的改性沸石，能用于从溶液中，特别能用于从海水中直接提取钾和从废水中吸附铵，还能用于吸附铯、铷、锶等。其吸附容量比天然斜发沸石高近一倍（见附表1和2）。