CN102107884A - 一种制备p型沸石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于沸石领域，公开了一种制备P型沸石的方法，包括以下步骤：将高岭土与氢氧化钠溶液混合后置于高压反应釜中进行活化处理，得到含活性氧化硅和活性氧化铝的混合物，加入硅酸钠或水玻璃调节所得混合物中各成分的摩尔比，将所得混合物静置陈化，晶化，对晶化产物进行过滤，洗涤，干燥，即得到P型沸石。该方法具有工艺简单，能耗低，生产周期短，易于操作，得到的产品质量高，成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及沸石领域，尤其涉及一种制备P型沸石的方法。
背景技术
P型沸石的晶胞组成为Na8 +(H2O)16Al8Si8O32，P型沸石的晶形结构不是单一的，它可以是立方晶系，如P1型、B1型或Pc型，也可以是四方晶系，如P2或Pt型。目前对P型沸石的应用研究主要在洗涤行业，作为洗涤助剂，P型沸石具有比4A型沸石更加优良的钙镁离子交换性能，其钙离子交换容量与4A沸石相当，而镁离子的交换容量是4A沸石的两倍；离子交换速度也更快，避免了洗涤过程中活性物质与金属离子的迅速结合，使得去污能力持久；同时具有很高的非离子型表面活性剂吸附容量，而且能提高洗涤剂配方中某些昂贵组分的稳定性；4A沸石无分散能力，作为洗涤助剂使用必须与抗沉淀剂配合使用，而P型沸石无需加入抗沉淀剂。因此，P型沸石被认为是理想的三聚磷酸钠替代产品。
目前合成P型沸石的方法基本上都是水热法。而根据原料来源，又分为两类：化学原料和天然矿物原料。采用纯化学原料法的技术成熟，得到的产品质量好，但成本高，不利于工业大规模生产。采用天然矿物为原料，尤其是采用高岭土原料，具有显著的经济效益。因为高岭土的主要成分为高岭石，化学组成为Al4(Si4O10)(OH)8，硅铝摩尔比与P型沸石的一致，通常可以不补加硅或者铝就可以直接合成P型沸石，也可以通过补加一定量的硅源使得合成更加容易，而且高岭土在我国的储量很大、分布广泛。但是由于天然矿物中的杂质高，水热法得到产品的质量较差。
发明内容
为了解决现有的制备P型沸石方法的缺点，本发明提供一种以高岭土为原料制备高质量的P型沸石的方法。
本发明的制备P型沸石的方法，包括以下步骤：
1)将高岭土与氢氧化钠溶液混合，置于高压反应釜中密封，加热至100～300℃在自压条件下活化处理1～48小时，得到含活性氧化硅和活性氧化铝的混合物；
2)在所得混合物中加入硅酸钠或水玻璃或者其组合，调节混合物中各成分的摩尔比为：Al2O3∶SiO2∶Na2O∶H2O＝1∶2.6～3.3∶3.5～4.5∶80～180；
3)向步骤2)所得混合物中加入P型沸石晶种；
4)将步骤3)所得的混合物在20～80℃条件下静置陈化2～24小时；
5)将陈化后的混合物在80～120℃条件下晶化1～12小时；
6)对晶化产物进行过滤，然后用去离子水洗涤至pH值小于11，在60～150℃条件下干燥，即得到P型沸石。
在本发明的优选方案中：
步骤3)中加入的P型沸石晶种的质量占高岭土质量的比例小于20％。
所述高岭土为粒径在300目以下的水洗高岭土。
所述氢氧化钠溶液的浓度为3～6mol/L。
步骤1)中进行活化处理的温度为250～300℃，时间为1～15小时。
步骤4)中进行晶化的温度为90～100℃，时间为3～6小时。
与现有技术相比，本发明的制备P型沸石的方法的有益效果为：
1、工艺简单，原料易得；
2、与现有技术的方法相比，不需高温煅烧或者酸洗活化高岭土步骤，极大的节省成本，降低能耗，环境友好。
3、由于活化处理过程是在密封的反应釜中在自压条件下进行的，与在开放容器中进行活化处理相比，化学反应进行的更加彻底，有利于缩短反应时间，提高成品率。
4、由于活化处理后所得混合物中各成分的摩尔比控制在Al2O3∶SiO2∶Na2O∶H2O＝1∶2.6～3.3∶3.5～4.5∶80～180，使得制备成的P型沸石具有结晶度高，白度高的优点。
具体实施方式
本发明的制备P型沸石的方法，包括以下步骤：
(1)将水洗高岭土粉碎加工至300目以下；
(2)将粉碎后的的高岭土与氢氧化钠溶液混合后置于高压反应釜中密封，加热至100～300℃在自压条件下活化处理1～48小时，得到含活性氧化硅和氧化铝的碱液，其中进行活化处理的温度优选为250～300℃，时间优选为1～15小时；
(3)将一定量的硅酸钠或水玻璃或者其组合加入步骤(2)所得碱液中，调节其中各成分的摩尔比为：Al2O3∶SiO2∶NaO2∶H2O＝1∶2.6～3.3∶3.5～4.5∶80～180；
(4)在步骤(3)所得混合物中加入一定质量的P型沸石作为晶种，该P型沸石晶种质量为高岭土质量的0～20％。
(5)将步骤(4)得到的混合物在20～80℃条件下静置陈化2～24小时；
(6)将陈化后的混合物在80～120℃条件下晶化1～12小时，优选在90～100℃条件下晶化3～6小时，得到晶化产物；
(7)对晶化产物进行过滤，然后用去离子水洗涤至pH值小于11，在60～150℃条件下干燥，即得到P型沸石。
下面通过具体的实施例对本发明进行进一步详细的说明：
实施例1
以茂名片状高岭土为原料(SiO2＜47％，Al2O3≥38％，Fe2O3＜0.5，TiO2＜0.2＝，将268克高岭土加入1600毫升浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液中，置于高压反应釜中，150℃条件下搅拌5小时，然后降温至60℃，加入212克五水硅酸钠固体，将碱液中各物料的摩尔比调节为：Na2O∶Al2O3∶SiO2∶H2O＝4.2∶1∶3.1∶94，以满足制备具有高结晶度、高白度的P型沸石所要求的条件；搅拌30分钟后加入36克P型沸石晶种，继续搅拌30分钟，静置陈化6小时，然后升温至95℃，搅拌晶化4小时，过滤，洗涤，然后在100℃条件下干燥2小时，即得P型沸石成品。该产品经“X射线衍射分析”检测，结晶度为81％，白度为93。
实施例2
高岭土同实例1。将268克高岭土加入1600毫升浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液中，置于高压反应釜中，200℃条件下搅拌5小时，然后降温至60℃，加入212克五水硅酸钠固体，将碱液中各物料的摩尔比调节为：Na2O∶Al2O3∶SiO2∶H2O＝4.2∶1∶3.1∶94，以满足制备具有高结晶度、高白度的P型沸石所要求的条件；搅拌30分钟后加入36克P型沸石晶种，继续搅拌30分钟，静置陈化6小时，然后升温至95℃，搅拌晶化4小时，过滤，洗涤，然后在100℃条件下干燥2小时，即得P型沸石成品。该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的结晶度为88％，白度为93。
实施例3
高岭土同实例1。将268克高岭土加入1600毫升浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液中，置于高压反应釜中，250℃条件下搅拌5小时，然后降温至60℃，加入212克五水硅酸钠固体，将碱液中各物料的摩尔比调节为∶Na2O∶Al2O3∶SiO2∶H2O＝4.2∶1∶3.1∶94，以满足制备具有高结晶度、高白度的P型沸石所要求的条件；搅拌30分钟后加入36克P型沸石晶种，继续搅拌30分钟，静置陈化6小时，然后升温至95℃，搅拌晶化4小时，过滤，洗涤，然后在100℃条件下干燥2小时，即得P型沸石成品。该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的结晶度为93％，白度为93。
实施例4
高岭土同实例1。将268克高岭土加入1600毫升浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液中，置于高压反应釜中，200℃条件下搅拌5小时，然后降温至60℃，加入212克五水硅酸钠固体和470毫升水，将碱液中各物料的摩尔比调节为：Na2O∶Al2O3∶SiO2∶H2O＝4.2∶1∶3.1∶120，以满足制备具有高结晶度、高白度的P型沸石所要求的条件；搅拌30分钟后加入24克P型沸石晶种，继续搅拌30分钟，静置陈化12小时，然后升温至100℃，搅拌晶化4小时，过滤，洗涤，然后在100℃条件下干燥2小时，即得P型沸石成品。该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的结晶度为85％，白度为93。
实施例5
高岭土同实例1。将268克高岭土加入1350毫升浓度为4mol/L的氢氧化钠溶液中，置于高压反应釜中，200℃条件下搅拌5小时，然后降温至60℃，加入170克五水硅酸钠固体和1000毫升水，将碱液中各物料的摩尔比调节为：Na2O∶Al2O3∶SiO2∶H2O＝4∶1∶2.9∶150，以满足制备具有高结晶度、高白度的P型沸石所要求的条件；搅拌30分钟后加入24克P型沸石晶种，继续搅拌30分钟，静置陈化12小时，然后升温至100℃，搅拌晶化4小时，过滤，洗涤，然后在100℃条件下干燥2小时，即得P型沸石成品。该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的结晶度为88％，白度为93。
以上所述只是本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则内所作的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种制备P型沸石的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将高岭土与氢氧化钠溶液混合，置于高压反应釜中密封，加热至100～300℃在自压条件下活化处理1～48小时，得到含活性氧化硅和活性氧化铝的混合物；
2)在步骤1)所得的混合物中加入硅酸钠或水玻璃或者其组合，调节所述混合物中各成分的摩尔比为：Al2O3∶SiO2∶Na2O∶H2O＝1∶2.6～3.3∶3.5～4.5∶80～180；
3)向步骤2)所得混合物中加入P型沸石晶种；
4)将步骤3)所得的混合物在20～80℃条件下静置陈化2～24小时；
5)将陈化后的混合物在80～120℃条件下晶化1～12小时；
6)对晶化产物进行过滤，然后用水洗涤至pH值小于11，在60～150℃条件下干燥，即得到P型沸石。
2.根据权利要求1所述的制备P型沸石的方法，其特征在于，步骤3)中加入的P型沸石晶种的质量占高岭土质量的比例小于20％。
3.根据权利要求2所述的制备P型沸石的方法，其特征在于，所述高岭土为粒径在300目以下的水洗高岭土。
4.根据权利要求2所述的制备P型沸石的方法，其特征在于，所述氢氧化钠溶液的浓度为3～6mol/L。
5.根据权利要求1至4任一所述的制备P型沸石的方法，其特征在于，步骤1)中进行活化处理的温度为250～300℃，时间为1～15小时。
6.根据权利要求1至4任一所述的制备P型沸石的方法，其特征在于，步骤4)中进行晶化的温度为90～100℃，时间为3～6小时。
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