[发明专利]一种以石英砂为原料制备Y型沸石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沸石的制备方法，尤其涉及的是一种Y型沸石的制备方法。

背景技术

Y型分子筛属于八面沸石型(FAU)分子筛，是立方晶系，其典型晶胞组成为Na₅₆[Al₅₆Si₁₃₆O₃₈₄]264H₂O，孔径为7.4×7.4nm，Si/Al比一般在1-1.5之间。低硅Y型分子筛又是重要的吸附剂，用于气体的吸附分离与净化，无论是低硅的Y型分子筛还是高硅的Y型分子筛都是目前使用最广泛的石油加工催化剂的重要组分，同时Y沸石对铅、汞、镉等离子及苯胺、苯酚等有害物质的交换能力很强，在污水处理中有着很好的应用前景。

目前工业上生产NaY分子筛的方法基本上都是采用美国Grace公司在专利US 3639099和US3671191中所提出的导向剂法，但此方法的生产成本高，使得应用受到一定限制。

目前合成Y型沸石的方法基本上都是水热法，采用纯化学原料法得到的产品质量好，但成本高，不利于工业大规模生产。

第一篇报道天然矿物(高岭土)合成Y型沸石的报道早在1964年就出现[P.H.Howell and N.A.Acara，US Patent 3，119，660，1964]，然而由于受Y沸石应用的限制，天然矿物合成Y沸石的报道并不是很多。Y型沸石分子筛的合成条件比较苛刻，各种条件的范围比较狭窄，到目前为止，因此目前实际应用的Y型沸石都是纯化学试剂来合成的，采用该方法制备Y型沸石，成本高，而且环境污染严重。

为此，本发明提供了一种新的方法来制备Y型沸石，

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中因采用纯化学原料法制备Y型沸石而造成成本高、不利于大规模工业生产的技术问题，而提供一种采用天然矿物原料石英砂为硅源进行制备Y型沸石的方法。

为解决上述技术问题，本发明主要采取以下技术方案：

一种以石英砂为原料制备Y型沸石的方法，包括以下步骤：

A将石英砂、氢氧化钠和水按重量比为1∶0.8～2∶2～8的比例装入密封的反应装置里；

B将步骤A中密封反应装置里的原料进行搅拌处理，并在150～250℃温度条件下反应2～8小时后停止搅拌，进行冷却处理，即制得含活性氧化硅的碱液；

C将铝源溶入水中制得含铝的溶液；

D将所述步骤B与C制得的溶液进行混合调节、搅拌均匀，使混合料中各物料的摩尔比为SiO₂∶Al₂O₃∶Na₂O∶H₂O＝6～15∶1∶3～6∶80～200；

E  向所述步骤D中制得的溶液里添加Y型沸石结构导向剂，并搅拌10～30分钟使其混合均匀；

F将所述步骤E中得到的溶液于室温下静止陈化6～24小时；

G将所述步骤F中制得的溶液在95～110℃的温度条件下静止晶化12～30小时；

H再依次经过冷却、抽滤、洗涤、干燥步骤，即制得Y型沸石。

进一步的，所述步骤A中的石英砂的粒径小于80目。

所述步骤C中的铝源为铝酸钠、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、磷酸铝、异丙醇铝中的任意一种或多种混合。

作为本发明的一项优选技术方案，在步骤E中，Y型沸石结构导向剂中的氧化硅与所述步骤E中制得溶液中的氧化硅的比值为0.1～0.5。

进一步的，在所述步骤G中，将所述步骤F中制得的溶液在95～110℃的温度条件下静止晶化18～24小时。

本发明的技术方案，主要是以天然矿物原料石英砂为硅源进行制备Y型沸石，而石英砂是地球上储量最丰富的矿产资源之一，其主要成分是二氧化硅，含量可达99％以上，采用石英砂作为硅源合成的Y型沸石，原料来源广泛，可以大大降低生产成本，而且与其他天然矿物合成方法相比较，不需杂质去除工艺，减少了工序，降低了成本，更重要的是得到的产品质量更高，比如结晶度高、粒径分布均一等，有利于工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐述本发明的技术方案。

本发明提供的以石英砂为原料制备Y型沸石的方法主要包括以下步骤：

A、将石英砂、氢氧化钠和水按重量比为1∶0.8～2∶2～8的比例装入密封的反应装置里，在该配比中，氢氧化钠的含量至关重要，必须要满足这三者之间的比例关系，如果氢氧化钠过少，则石英砂的活化处理相对困难；如果氢氧化钠过多，则会影响后续步骤中对各个物料的调节。