專利名稱：高嶺土堿融法合成4a分子篩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備分子篩的方法，特別是涉及以高嶺土為原料的制備4A分子篩的新方法。
4A分子篩是具有Al-O和Si-O四面體的三維骨架結(jié)構(gòu)的晶狀化合物，其化學(xué)組成通式為Na2O·Al2O3·2SiO2·5H2O屬立方晶系，晶胞中心是一個(gè)直徑1.14的空穴，它由一個(gè)八元環(huán)與六個(gè)相似的空穴連結(jié)而成，這種八元環(huán)結(jié)構(gòu)形成的空穴的自由直徑為4.12，故稱為4A分子篩。4A分子篩空穴對Ca2+、H2O等小分子有很好的交換和吸附能力，其理論陽離子交換容量為352mgCaCO3/g分子篩，所以在工業(yè)上被大量用作洗滌助劑，石油裂解催化劑和吸附劑(或干燥劑)等。
工業(yè)生產(chǎn)4A分子篩可利用水玻璃、膨潤土和高嶺土等作為原料，水玻璃法生產(chǎn)4A分子篩的工藝成熟，但生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。而高嶺土在我國儲量大，分布廣，利用高嶺土作為合成4A分子篩的原料可以克服水玻璃法的上述缺點(diǎn)。高嶺土中主要成分為高嶺石，結(jié)晶化學(xué)式為Al4(Si4O10)(OH)8，以Si-O四面體和Al-(O，OH)八面體結(jié)構(gòu)的單元結(jié)合而成，硅鋁摩爾比在1.8～2.2之間，通?？梢圆谎a(bǔ)加鋁直接合成4A分子篩。
在利用高嶺土合成4A分子篩的工藝過程中，高嶺土原料的預(yù)處理、活化方式和成膠及晶化條件控制是合成4A分子篩的三個(gè)關(guān)鍵步驟。80年代末期有關(guān)高嶺土合成4A分子篩的工藝研究較多。一般認(rèn)為硅鋁比在1.8～2.2，鋁鈉比在2.7～2.9，堿度(Na2O/H2O)為0.029～0.055，在50～70℃成膠1～2hrs，在80～100℃晶化3～6hrs合成的4A分子篩具有較理想的鈣交換能力。而高嶺土活化主要采用在600～900℃范圍鍛燒，通常只有60％左右的高嶺土轉(zhuǎn)化為可利用的凝膠。
劉新錦等人進(jìn)行的“高嶺土活化研究”提出了用堿與高嶺土混合煅燒，對提高高嶺土的活度和成膠性能有一定的現(xiàn)實(shí)意義，并認(rèn)為可進(jìn)一步提高高嶺土的利用率。但文中對堿的用量，堿的加入方式等未作進(jìn)一步說明(硅酸鹽通報(bào)，1998，1，37～40)。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種堿融高嶺土的活化和成膠新工藝，使原材料的利用率大為提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是利用Al2O3≥36％，SiO/Al2O3摩爾比在1.8～2.2的高嶺土，按Na2O/Al2O3摩爾比為3～10的比例與堿混合，磨細(xì)均勻，混合物裝料高度每層4～8cm于550～800℃高溫爐中煅燒活化1～3hrs，用水抽提后，控制H2O/Na2O摩爾比為30～60，在50～80℃攪拌1～3hr膠化。然后升溫至100±10℃下靜置晶化4～6hrs，反應(yīng)完畢后抽濾，洗滌至PH=9～11，烘干，即得4A分子篩。
本發(fā)明的特點(diǎn)是1．高嶺土的成膠性能好，成膠率近乎100％，從而提高了高嶺土的利用率。2.工藝過程簡單，實(shí)用。3.晶化后堿液可濃縮回收，返回到高嶺土的活化，降低了堿耗量，并避免了對環(huán)境的污染。4.對高嶺土適用范圍廣。
實(shí)施例將34gNaOH與20g高嶺土磨細(xì)混勻后在600℃高溫爐中煅燒2hrs，取出冷卻后用水抽提，控制H2O/Na2O摩爾比為60，在61℃攪拌1.5hrs成膠，然后升溫至95℃恒溫靜置晶化5hrs，過濾，洗滌晶體至PH=11，烘干，即得4A分子篩產(chǎn)品。其鈣交換量為316.3mgCaCO3/g分子篩。
權(quán)利要求
1.一種高嶺土堿融法合成4A分子篩的工藝，包括高嶺土與堿混合磨勻，煅燒，水抽提，膠化，晶化合成等，所采用的高嶺土是Al2O3≥36％，SiO2/Al2O3摩爾比在1.8～2.2的高嶺土，其特征在于(1).固堿與高嶺土按Na2O/Al2O3摩爾比為3～10，混合，磨細(xì)均勻；(2).混合物裝料高度每層4～8cm于550～800℃高溫爐中煅燒1～3hrs。(3).煅燒后加水抽提，控制H2O/Na2O摩爾比為30～60在50～80℃下攪拌1～3hrs成膠。(4).將(3)所得產(chǎn)物升溫至100±10℃，恒溫靜置晶化4～6hrs后，抽濾，洗滌晶體至PH=9～11，烘干，即得4A分子篩。
全文摘要
一種高嶺土堿融法合成4A分子篩的新工藝,其工藝過程包括:高嶺土與堿混合磨勻,煅燒,水抽提,膠化,晶化合成4A分子篩。其鈣交換量達(dá)到310mgCaCO
文檔編號B01J20/30GK1287971SQ9911824
公開日2001年3月21日 申請日期1999年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月10日
發(fā)明者吳棱, 康遙, 李兆基, 覃業(yè)燕, 姚元根 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所