[发明专利]一种利用硅灰制备SUZ-4分子筛的方法

说明书

一种利用硅灰制备SUZ‑4分子筛的方法，属于分子筛的制备技术领域，可解决现有SUZ‑4分子筛的合成成本高以及利用废弃物合成分子筛过程复杂的问题。其制备方法如下：将硅灰直接与SUZ‑4晶种、氢氧化钾及去离子水按一定比例混合，将所得混合物放入水热反应釜中，在100‑200℃下晶化0.5‑4天，对晶化后的样品进行抽滤，洗涤，干燥后即可得SUZ‑4分子筛固体粉末。本发明中所涉及的合成SUZ‑4分子筛的方法工艺简单、易行，不仅大大降低了该分子筛的合成成本，还实现了硅灰的高值化利用。

技术领域

本发明属于分子筛的制备技术领域，具体涉及一种利用硅灰制备SUZ-4分子筛的方法。

背景技术

SUZ-4是一种微孔硅铝分子筛。其独特的孔道结构、大量的B酸位使该分子筛在选择吸附、分离以及催化的各个领域具有良好的实际应用前景。与其它分子筛相比，SUZ-4分子筛的制备过程复杂，耗时耗能。为解决这一问题，专利CN102241407A报道了一种利用晶种胶来合成SUZ-4分子筛的制备方法。该方案实现了SUZ-4分子筛低温、快速的合成。然而，目前SUZ-4分子筛合成的主要原料仍为化工原材料的硅盐和铝盐，较高的合成成本限制了该分子筛的工业应用。因此，开发一种利用废弃物制备SUZ-4分子筛的新工艺显得尤为重要。

硅灰，又称为微硅粉，是铁合金行业在冶炼硅铁或工业硅时在矿热电炉内高温时（2600℃以上）产生的二氧化硅和硅气体与空气接触后迅速氧化冷凝而形成的一种超细无定形粉体，是冶炼硅系产品尾气副产物。此物质除了含有大量的SiO₂（占85%以上）外，还含有一定量的Al₂O₃。与水接触后，硅灰很快溶解耗尽，集结、成团，形成无定形硅铝凝胶。综上，我们有理由相信硅灰将有望取代化工原材料的硅盐和铝盐，成为合成SUZ-4分子筛的廉价硅铝源。

2011年，泰国国王科技大学Worathanakul等人利用蔗渣灰作为共同硅源合成SUZ-4分子筛。他们研究发现，只有当蔗渣灰与硅溶胶的投入量比例小于50:50时，才能得到纯SUZ-4分子筛。随着蔗渣灰投入量的增加，体系中出现了MER、PHI以及Linde等其他分子筛杂相。当完全使用蔗渣灰作为硅源时，则无法合成出SUZ-4分子筛。2013年，Jaroonvechatam等人利用谷壳灰作为共同硅源合成SUZ-4分子筛。他们研究发现与上述研究很相似，即，当谷壳灰的比例在50%时，可获得高纯度的SUZ-4分子筛，增加谷壳灰的比例会引起MER杂相的生成。这是迄今为止涉及利用废弃物合成SUZ-4分子筛的研究报道。另外，关于用废弃物作为原料合成分子筛以降低制备成本的技术方案已有专利报道，如专利CN1O3787354A、CN103435064A等以电厂废渣—粉煤灰作为原料合成分子筛，再如专利CN1334142、CN105645433A等以自然矿物—高岭土作为原料合成分子筛。然而，这些已有的技术方案都需对原料进行预处理（如酸碱处理、高温处理等）得到所需物质后再进行晶化反应。这些技术方案虽然降低了合成成本，但增加了合成工序，使合成更为繁琐。因此，该类方法目前并未实现工业化生产。

发明内容

本发明针对现有SUZ-4分子筛的制备方法合成成本高以及利用废弃物合成分子筛的过程复杂的问题，提供一种利用硅灰制备SUZ-4分子筛的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种利用硅灰制备SUZ-4分子筛的方法，包括如下步骤：

第一步，制备SUZ-4晶种，包括晶种胶或晶种颗粒，将0.2g铝片溶于由1.92g KOH及10g去离子水组成的KOH水溶液中，将上述溶液与15.68g含30% SiO₂的硅溶胶、5.68g含25%的四乙基氢氧化铵的四乙基氢氧化铵水溶液及7.98 g去离子水混合，形成白色凝胶，搅拌半小时后，将形成的凝胶转移至100 ml的水热釜内，在20rpm的转速下，于150℃动态晶化4天，得到41g的SUZ-4晶种胶；或将上述晶种胶经过滤、洗涤、烘干、锻烧后得3.5g的固体SUZ-4晶种颗粒；