[发明专利]一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境、材料、化工技术领域，具体涉及一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法。

背景技术

沸石4A属于立方晶系，晶胞组成为Na₁₂（A1₁₂Si₁₂O₄₈）·27H₂O，其骨架由硅氧[SiO₄]^4-四面体和铝氧[AlO₄]^5-四面体两种最基本的结构构成，八元环是沸石4A的主窗口，平均孔径为4?。沸石4A具有独特的吸附性能、阳离子交换性，被广泛用于吸附水、甲醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等气体。

通常情况下，沸石 4A主要是利用化工原料通过传统的水热法合成的，该工艺易受原料来源的制约，原料价格高，合成的沸石4A的成本仍然较高。因此，使用廉价矿物原料合成沸石4A具有重要的实际意义和应用价值，引起研究者的广泛关注。但迄今为止，还未见以钒渣为原料制备沸石4A的相关报道。

本发明首先将钒渣与硫酸混合均匀，经加热反应，得到浸出渣和浸出液，以浸出渣为硅原料采用碱融水热法制备沸石4A，而浸出液经氧化、调节pH值等步骤，最终制得钒钛催化剂，从而实现了钒渣的高附加值综合利用。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法的，使用的原料价格低廉、渣量少、生产成本低，产品附加值高。

优点及效果

本发明的优点与积极效果如下：

本发明以钒渣为原料，成功制备了沸石4A和钒钛催化剂，使用设备简单、渣量少、不造成二次污染，对实现钒渣的高附加值综合利用具有重要的实际意义。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

（1）将钒渣与质量浓度为40~80%的硫酸按液固比2~4:1混合，加热至90~140℃反应1~4h，过滤得到浸出液和浸出渣；

（2）将步骤（1）中得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na₂O)/n(SiO₂)为2.5~4：1混合均匀，在500~650℃温度下碱融反应1~3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为1.5~3：1和水钠摩尔比n(H₂O)/n(Na₂O)为30~100：1的量加入铝源和水，得到悬浮液；

（3）将步骤（2）得到的悬浮液转移到水热反应釜中于60~100℃晶化6~24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A；

（4）向步骤（1）得到的浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边滴入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在500~700℃焙烧1~3h，最终制得钒钛催化剂。步骤（2）中所述的铝源包括铝酸钠和三氧化二铝。步骤（4）中所述的制得沸石4A的纯度为80%以上。

实施例1

    将钒渣与质量浓度为40%的硫酸按液固比4:1混合，加热至140℃反应1h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na₂O)/n(SiO₂)为2.5：1混合均匀，在650℃温度下碱融反应1h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO₂)/n(Al₂O₃)为1.5：1和水钠摩尔比n(H₂O)/n(Na₂O)为30：1的量，加入铝酸钠和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于60℃晶化24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。

向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边滴入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在500℃下焙烧3h，最终制得钒钛催化剂。

实施例2