[发明专利]一种含碱性金属分子筛的离子交换方法

说明书

本发明公开了一种含碱性金属分子筛的离子交换方法。该方法包括以下步骤：a)将含碱性金属分子筛先烘干，再将其放入含有水、有机铵盐和氨水的混合溶液中进行离子交换；b)将步骤a)得到的浆液进行分离，得到经离子交换的分子筛和分离液。本发明方法可以实现尽可能的低成本高效率地脱除碱性金属的同时保持分子筛骨架的完整性，而且分离液可制成乙酸钠，蒸发的气体可制成乙酸铵溶液循环使用，这样不但提高产品的附加值，降低成本，还可以减少废水废气等对环境的污染。

技术领域

本发明属于分子筛材料制备领域，具体涉及一种含碱性金属分子筛的离子交换方法。

背景技术

分子筛是一种具有有序骨架结构和孔道的晶体材料，构成其骨架的最基本的结构单元为TO₄四面体。一般的分子筛的制备过程中会有三价的离子掺入骨架，为了平衡骨架电荷，会同时引入一些一价或二价的阳离子，这些阳离子是分子筛的重要组成部分之一。然而含有阳离子的分子筛不具有酸性，需要通过离子交换来替换原来的阳离子，再经过焙烧才能得到H型酸性分子筛。

由于受离子交换的可逆平衡限制，为获得一定的交换度，一般需要进行多次交换。而且离子交换溶液以及交换条件不但影响交换度，而且对于分子筛的骨架结构也有一定的影响。分子筛离子交换一方面要求尽可能的低成本高效率地脱除碱性金属，另一方面又要求尽可能地保持分子筛骨架的完整性。

含碱性金属分子筛的离子交换反应一般是在无机铵盐水溶液中进行的。无机铵盐一般选自硫酸铵、氯化铵、硝酸铵等，而常规的铵交换采用的多是强酸弱碱盐，交换溶液显酸性，合成过程中未反应的硅酸钠遇酸会形成硅胶，影响分子筛质量和后续工艺。CN103946159A公开了一种利用碳酸铵进行含钠沸石上离子交换的方法，同时利用了碳酸铵加热分解为二氧化碳和氨的性质，实现回收再循环。该交换方法虽然有效地提高了资源利用率，但煅烧后的沸石的钠含量较高，交换效果也不理想。

含碱性金属分子筛的离子交换反应也可以在酸溶液中进行，酸性交换溶液不仅容易破坏分子筛骨架，还容易形成硅胶堵塞分子筛孔道，从而影响分子筛质量。比如CN102557070A公开了一种用有机羧酸对Y型分子筛交换脱钠的方法。Y型分子筛交换过程的pH值需要严格控制，乙酸浓度过高，溶液pH低，分子筛的骨架会遭到破坏。乙酸浓度过低，保证pH值，交换效率将会过低。因此该方法为保证交换的交换效果，交换液中引入乙醇作为分散剂。即便如此，交换后分子筛的结晶度也受到影响。

含碱性金属分子筛的离子交换反应还可以在稀土金属盐溶液中进行，比如CN105800642A公开了一种含镧X型分子筛及其制备方法。该方法是将X型分子筛原粉与硝酸水溶液混合搅拌、静置、过滤、干燥，再将所得粉末与含硝酸镧的硝酸水溶液混合搅拌等后续常规制备方法，获得镧改性的X型分子筛。该方法交换次数少、镧离子交换率高，但因为采用强酸和强酸盐，一定程度会影响分子筛骨架结构的稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种含碱性金属分子筛的离子交换方法。该方法的离子交换过程不会对分子筛的骨架结构产生影响，且交换效果好，交换效率高，且该方法简单、实用、有效，具有良好经济效益、环境效益和应用价值。

本发明提供了一种含碱性金属分子筛的离子交换方法，所述的含碱性金属分子筛中含有机模板剂，包括以下步骤：

a)将含碱性金属分子筛先烘干，再将其放入含有水、有机铵盐和氨水的混合溶液中进行离子交换；

b)将步骤a)得到的浆液进行分离，得到经离子交换的分子筛和分离液。

进一步地，所述的碱性金属为碱金属和碱土金属中的至少一种，碱金属为Na、K中的至少一种，碱土金属为Mg、Ca中的至少一种。

步骤a)中所述的有机铵盐为乙酸铵。