[发明专利]一种固态离子交换的天然丝光沸石分子筛及加工方法

说明书

技术领域

本发明属于一种分子筛技术领域，特别是一种固态离子交换的天然丝光沸石分子筛及加工方法。 

背景技术

本发明是契合国家产业发展政策导向，对天然沸石矿产资源进行“绿色、低碳、节能、资源节约、环境友好型”开发与应用。 

天然沸石是具有纳米孔径，高效吸附、离子交换和催化性能的优质矿产资源，丝光沸石则是沸石中的优品，具有优于其他沸石的阳离子交换容量和吸附量。 

沸石硅（铝）氧格架中的孔道是由不同数量的四面体环组成的。四面体彼此通过氧桥（即其共用角顶）相互连接，形成环。由四个四面体组成的环称四元环，由五个五面体组成的称五元环，依次类推。丝光沸石的结构特点是含有大量的五元环。在丝光沸石晶体的单位晶胞中，四、五、六和八元环的数目分别为4、48、16和16，可见五元环之多，这是丝光沸石与其他沸石的不同之处。丝光沸石其硅铝比高，所以具有热稳定性好、耐酸性强的特点，因而在工业上得到广泛应用，近几年来将其特性应用在环境材料中已成为亟待研究的课题。由于自然天成，丝光沸石的单位晶胞中的主孔道由于双晶等原因有时容易堵塞，对其吸附性有很大的影响，因此，在开发天然沸石的工业应用时，我们面临的首要问题就是扩充孔容，提高其吸附和催化能力。 

常规的扩孔采用溶液交换法，虽然此方法可有效地将金属离子引入沸石晶包中，但常规溶液交换方法不仅交换时间长，而且，交换后需处理大量的盐类溶液，其工艺既不环保也不节约。 

发明内容

本发明的目的是提供一种固体离子交换的天然丝光沸石分子筛及加工方法，简化工艺，在环境友好状态下扩充孔容，以提高其吸附性能和催化能力，且节约资源。 

本发明提供的一种固态离子交换的天然丝光沸石分子筛，其特征是原料成分重量比例如下： 

500目天然丝光沸石微粉           75-80，

羧甲基纤维素或木质素             1-1.5，

325目凹凸棒粉                   18-22。

加工方法是：先将原料重量比例75-80的500目硅藻土、原料重量比例18-22的325目凹凸棒粉和原料重量比例1-1.5的羧甲基纤维素或木质素进行搅拌混合，然后在造粒机中喷雾造粒成型，喷雾为含10%氯化钙的水溶液，然后通过干燥设备进行干燥，最后通过焙烧设备进行焙烧。 

上述干燥温度为300℃，时间2h；焙烧温度550℃，时间2h。 

上述在造粒机中喷雾造粒成型，每次喷雾时间为0.6—1.5min。 

本发明的优点是：工艺简单，一次成型过程中完成固态离子交换反应和低温干燥，高温焙烧三种工艺，且工艺完成过程没有污染物排放，环境友好；节能、节水等资源。 

附图说明

图1是本发明生产工艺流程示意图。 

具体实施方式

原料成分如下： 

500目天然丝光沸石微粉             75-80公斤，

羧甲基纤维素或木质素 （造孔剂）   1-1.5公斤，

凹凸棒粉（矿物粘合剂）            18-22公斤。

加工方法： 

先将75-80公斤的500目天然丝光沸石微粉、18-22公斤的325目凹凸棒粉和1-1.5公斤的羧甲基纤维素（CMC）或木质素进行搅拌混合，然后在造粒机中喷雾造粒成型（球型），喷雾为含10%氯化钙的水溶液（交换介质和液体粘合剂），每次喷雾时间为0.6—1.5min；然后通过干燥设备进行300℃干燥，最后用焙烧设备进行550℃焙烧即成。

分子筛成型时用氯化钙溶液作为交换介质和液体粘合剂使其浸泡达到饱和吸附，在干燥过程中释放水蒸气和易挥发的氯化氢气体，促进了交换反应的进行。然后进行高温焙烧以进一步提纯和增加分子筛的机械强度。 

原理：天然沸石中为了平衡负电荷而进入沸石晶体中的金属离子（一般为钾和钠）占据了一部分晶格孔道，影响了吸附能力。天然丝光沸石的主要孔道直径约为6.6埃特，因此，凡直径小于6.6埃特的阳离子都可以取代钠离子（特性不稳定）。固态离子交换反应法，即把小于6.6埃特的钙离子（特性稳定）引入沸石晶包中，钙离子会占据钠离子的位置。丝光沸石单位晶胞中有8个钠离子，其中4个位于主孔道周围的八元环内，另外4个钠离子的位置不固定。在每个晶胞内平均用两个钙离子代替四个钠离子，这时，晶包中的八元环就有空位出现，孔径因此增大，达到了扩孔的目的。