[发明专利]采用凹凸棒石粘土合成A型分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用凹凸棒石粘土制备A型分子筛的方法。

背景技术

中国是世界主要的凹凸棒粘土主要的蕴藏国和生产国，其主要成分硅铝酸盐。分子筛是一种结晶态的硅铝酸盐，其空间网络结构由硅氧四面体单元[SiO₄]和铝氧四面体[AlO₄]单元交错排列而成，其结构与NaCl很相似，其化学组程通式为Na₂O∶Al₂O₃∶2SiO₂∶5H₂O，属于立方晶系。由于其均匀孔径和大面积，在结构中存在大量水分子和阳离子，这种构造特点使分子筛具有选择吸附、催化和离子交换三大特性。因此广泛应用于石油、化学、冶金等行业。目前生产4A型分子筛的方法有化学原料制备法(即全合成法)和用粘土制备法(即半合成法)。Hewell等人首先利用高岭土合成了4A分子筛，随后以天然矿物为原料合成4A分子筛的方法受到了国内外学者的广泛重视，先后利用硅藻土、珍珠岩、铝土矿、膨润土等天然物质成功合成了4A分子筛，但国内未见将凹凸棒石粘土矿用于4A分子筛的合成研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用凹凸棒石粘土合成A型分子筛的方法。

本发明是采用凹凸棒石粘土合成A型分子筛的方法，其步骤为：

(1)选用或含铁在5％以下的凹凸棒石粘土，其凹凸棒粘土矿中硅含量为40～70％，铝的含量为6～18％；选用含量为95％以上的铝酸钠，含量为95％以上的氢氧化钠；

(2)按摩尔比Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O为3∶1∶2∶185选配将上述凹凸棒石粘土，将其加入到4mol/L的NaOH溶液中，搅拌10～20分钟至全部溶解，将溶液均分置于两个容器中，分别标为1号容器、2号容器；

(3)将含铁量在5％以下的凹凸棒粘土装入1号容器中，在80～90℃的温度下匀速搅拌1小时；

(4)在2号容器中加入铝酸钠溶解至澄清，然后快速倒入1号容器中，在30℃～40℃温度下搅拌30分钟，形成凝胶，置于烘箱或恒温油浴锅中，进行密封，然后在90～100℃的温度下晶化3.5小时，晶化结束，冷却至室温；

(5)将结晶固体产物通过过滤使固液分离，用去离子水将固体产物洗涤到PH小于9，放入烘箱内在80～110℃温度下进行干燥，时间超过12小时，即得A型分子筛。

或者：

(1)将含铁量在5％以下的凹凸棒粘土粉碎，过120目筛，与碳酸钠以质量比为1∶1.2混合，放入高温焙烧装置中在800℃的温度下进行焙烧，时间持续1小时；

(2)将铝酸钠溶解于水中，在30℃～40℃温度下搅拌30分钟；

(3)将焙烧后的物料装入容器中，加入铝酸钠溶液，在60℃温度下搅拌，形成凝胶，置于烘箱或恒温油浴锅中，进行密封，然后升温至90℃～100℃进行晶化，时间持续6～8小时；

(4)反应结束后，将结晶固体产物通过过滤使固液分离，用蒸馏水洗涤到pH为7～8为止，放入烘箱内在80～110℃温度下进行干燥，即得A型分子筛。

具体实施方式

下面是进一说明本发明的具体实施例，分为水热合成和用高温焙烧使之转化为无定形物质，再进行水热合成两部分。

实施例1-1：

(1)选用或含铁在5％以下的凹凸棒石粘土；

(2)按摩尔比Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O为3∶1∶2∶185选配上述凹凸棒石粘土，将其加入到3L4mol/L的NaOH溶液中，搅拌10～20分钟至全部溶解，将溶液均分置于两个容器中，分别标为1号容器、2号容器；

(3)将125g含铁量在5％以下的凹凸棒粘土装入1号容器中，在80～90℃的温度下匀速搅拌1小时；

(4)在2号容器中加入117g铝酸钠溶解至澄清，然后快速倒入1号容器中，在30℃温度下搅拌30分钟，形成凝胶，置于烘箱或恒温油浴锅中，进行密封，然后在90℃的温度下晶化3.5小时，晶化结束，冷却至室温；

(5)将结晶固体产物通过过滤使固液分离，用去离子水将固体产物洗涤到PH小于9，放入烘箱内在80℃温度下进行干燥，时间超过12小时，即得A型分子筛。

实施例1-2：