[发明专利]高岭土碱融法合成4A分子筛

说明书

本发明涉及一种制备分子筛的方法，特别是涉及以高岭土为原料的制备4A分子筛的新方法。

4A分子筛是具有Al-O和Si-O四面体的三维骨架结构的晶状化合物，其化学组成通式为Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·5H₂O属立方晶系，晶胞中心是一个直径1.14的空穴，它由一个八元环与六个相似的空穴连结而成，这种八元环结构形成的空穴的自由直径为4.12，故称为4A分子筛。4A分子筛空穴对Ca²⁺、H₂O等小分子有很好的交换和吸附能力，其理论阳离子交换容量为352mgCaCO₃/g分子筛，所以在工业上被大量用作洗涤助剂，石油裂解催化剂和吸附剂(或干燥剂)等。

工业生产4A分子筛可利用水玻璃、膨润土和高岭土等作为原料，水玻璃法生产4A分子筛的工艺成熟，但生产成本高，经济效益差。而高岭土在我国储量大，分布广，利用高岭土作为合成4A分子筛的原料可以克服水玻璃法的上述缺点。高岭土中主要成分为高岭石，结晶化学式为Al₄(Si₄O₁₀)(OH)₈，以Si-O四面体和Al-(O，OH)八面体结构的单元结合而成，硅铝摩尔比在1.8～2.2之间，通常可以不补加铝直接合成4A分子筛。

在利用高岭土合成4A分子筛的工艺过程中，高岭土原料的预处理、活化方式和成胶及晶化条件控制是合成4A分子筛的三个关键步骤。80年代末期有关高岭土合成4A分子筛的工艺研究较多。一般认为硅铝比在1.8～2.2，铝钠比在2.7～2.9，碱度(Na₂O/H₂O)为0.029～0.055，在50～70℃成胶1～2hrs，在80～100℃晶化3～6hrs合成的4A分子筛具有较理想的钙交换能力。而高岭土活化主要采用在600～900℃范围锻烧，通常只有60％左右的高岭土转化为可利用的凝胶。

刘新锦等人进行的“高岭土活化研究”提出了用碱与高岭土混合煅烧，对提高高岭土的活度和成胶性能有一定的现实意义，并认为可进一步提高高岭土的利用率。但文中对碱的用量，碱的加入方式等未作进一步说明(硅酸盐通报，1998，1，37～40)。

本发明的目的在于设计一种碱融高岭土的活化和成胶新工艺，使原材料的利用率大为提高。

本发明的技术方案是：利用Al₂O₃≥36％，SiO/Al₂O₃摩尔比在1.8～2.2的高岭土，按Na₂O/Al₂O₃摩尔比为3～10的比例与碱混合，磨细均匀，混合物装料高度每层4～8cm于550～800℃高温炉中煅烧活化1～3hrs，用水抽提后，控制H₂O/Na₂O摩尔比为30～60，在50～80℃搅拌1～3hr胶化。然后升温至100±10℃下静置晶化4～6hrs，反应完毕后抽滤，洗涤至PH=9～11，烘干，即得4A分子筛。

本发明的特点是：1．高岭土的成胶性能好，成胶率近乎100％，从而提高了高岭土的利用率。2.工艺过程简单，实用。3.晶化后碱液可浓缩回收，返回到高岭土的活化，降低了碱耗量，并避免了对环境的污染。4.对高岭土适用范围广。

实施例：将34gNaOH与20g高岭土磨细混匀后在600℃高温炉中煅烧2hrs，取出冷却后用水抽提，控制H₂O/Na₂O摩尔比为60，在61℃搅拌1.5hrs成胶，然后升温至95℃恒温静置晶化5hrs，过滤，洗涤晶体至PH=11，烘干，即得4A分子筛产品。其钙交换量为316.3mgCaCO₃/g分子筛。