CN102530978A - 一种利用赤泥制备钠型沸石分子筛的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用赤泥制备钠型沸石分子筛的方法，包括如下步骤：调节赤泥中的钠硅摩尔比在1.0-3.0，并调节硅铝摩尔比为2.0-5.0；加热使其混胶陈化；加热使其发生晶化反应；晶化结束后的固体产物经冷却、过滤洗涤、干燥后即得到沸石分子筛。本发明的原料低廉，设备简单，操作简便，是制备钠型沸石分子筛简单可行的方法，同时也为赤泥的综合利用提供了一个新的途径。

Description

一种利用赤泥制备钠型沸石分子筛的方法

技术领域

本发明涉及一种沸石分子筛的制备方法，具体地涉及一种利用赤泥水热合成钠型沸石分子筛的方法。

背景技术

沸石分子筛是一类具有规则孔道结构和独特晶体化学性质的含水架状硅(铝)酸盐多孔矿物晶体材料。因其独特的晶体结构和晶体化学性质，沸石分子筛具有很大的比表面积和优良的吸附、分离、离子交换和催化等性能，在化工、建材、农业以及环保等领域具有广泛的用途。

但天然的沸石资源量有限，吸附和离子交换等的应用性能也具有局限性，因此沸石分子筛的人工合成已成为水处理领域的重要来源。又因为以碱、铝和硅酸钠等纯化工原料为基础的人工合成沸石分子筛成本高，同时受到化工原料来源少的制约，不能满足沸石在化工、建材、农业以及环保等领域的应用需要，从而以廉价矿物原料为基础的沸石分子筛合成成为重要的发展方向。

赤泥是氧化铝工业中铝土矿提炼氧化铝后排出的一种矿物残渣。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似，因而得名。但有的因含氧化铁较少而呈棕色，甚至灰白色。根据铝土矿的品位不同，每生产1t氧化铝可产生0.5-0.6t赤泥。目前，全世界铝工业每年产生赤泥超过7000万吨，中国作为世界第4大氧化铝生产国，铝工业每年排放的赤泥高达数百万吨，这意味着赤泥的产生量是相当大的。

目前世界上的大量赤泥主要采用海洋排放或陆地堆存方法进行处理，我国氧化铝工业都分布在内陆地区，因此大量的赤泥废弃物主要采用湿法露天堆坝法。大量的赤泥堆积不仅占用农田，耗费巨额的堆场建设和维护管理费用，而且其极高的pH还会对周围环境造成严重的水污染。所以，赤泥综合回收与利用已成为发展我国氧化铝工业的重要课题。事实上，赤泥中含有大量的硅、铝氧化物，与沸石分子筛的组成成分相似，因此可利用赤泥制备沸石分子筛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用赤泥为原料制备钠型沸石分子筛的方法，为赤泥的资源化利用开辟一种新的途径。

为实现上述目的，本发明提供的制备钠型沸石分子筛的方法，包括如下步骤：

1)调节赤泥中的钠硅摩尔比在1.0-3.0，并调节硅铝摩尔比为2.0-5.0；

2)加热使其混胶陈化；

3)加热使其发生晶化反应；

4)晶化结束后的固体产物经冷却、过滤洗涤、干燥后即得到沸石分子筛。

所述的方法中，采用的赤泥先进行淘洗和粉碎，粉碎后的粒径为100-200目。

所述的方法中，调节钠硅比是采用NaOH溶液。

所述的方法中，调节硅铝比是采用Na₂SiO₃·9H₂O、NaAlO₂或Al₂O₃。

所述的方法中，混胶陈化温度为50-60℃，陈化时间为4-24小时。

所述方法中，晶化反应温度为80-120℃，晶化时间为6-24小时。

本发明利用赤泥代替传统化工原料，减少了化工原料的消耗，降低了成本，同时将赤泥废物利用，具有资源再利用及节能减排的特点。

本发明与现有的生产沸石分子筛的方法相比，具有以下特点：

1、赤泥和NaOH的混合物的反应温度较低，赤泥无需高温活化，省去了赤泥高温活化所需的高温煅烧设备，大大降低了能耗和设备投资；

2、以固体废物赤泥为原料，成本较低；

3、工艺设备简单、便于操作。

4、合成的沸石分子筛具有粒度细、分散性好、交换容量大、交换速度快、吸附性能好等优点。

附图说明

图1为本发明利用赤泥合成钠型沸石分子筛的流程示意图。

图2是实施例1制备的钠型沸石分子筛的SEM(扫描电子显微镜)图。

图3是实施例2制备的钠型沸石分子筛的SEM(扫描电子显微镜)图。

具体实施方式

本发明利用赤泥为原料制备钠型沸石分子筛的方法包括以下步骤：

(1)以赤泥为原料，对赤泥进行淘洗，粉碎加工；

(2)向赤泥中加入1.0-4.0mol/L的NaOH溶液，使反应体系中的钠硅比保持在1.0-3.0，强力搅拌均匀，并用Na₂SiO₃·9H₂O、NaAlO₂或Al₂O₃调节混合物中的硅铝比保持在2.0-5.0。

(3)将混合物搅拌，然后加热使其混胶陈化；

(4)将混合物加热至一定温度，使其发生晶化反应；

(5)晶化反应结束后的固体产物经冷却、过滤洗涤、干燥后即得到钠型沸石分子筛。

本发明所述的赤泥经粉碎后的粒径为100-200目。

本发明所述的NaOH溶液的用量是依据反应体系的钠硅比，赤泥原料的XRF数据。

本发明所述的Na₂SiO₃·9H₂O和NaAlO₂(或Al₂O₃)用量是依据反应体系的硅铝比，赤泥原料的XRF(X射线荧光)数据。

本发明所述的陈化温度为50-60℃，陈化时间为4-24h。

本发明所述的晶化温度为80-120℃，晶化时间为6-24h。

下面举若干实施例，进一步说明本发明利用赤泥制备钠型沸石分子筛的技术方案，但应当理解的是，这些实施例仅仅为说明本发明的具体实施方式，并非是对本发明保护范围的限制。

实施例1：

参见图1步骤，本实施例利用赤泥制备钠型沸石分子筛的方法，具体包括如下步骤：

1、取赤泥用XRF分析手段对赤泥进行分析，分析得到赤泥中硅铝比为1.47；

2、取10g研磨过筛赤泥与2mol/L的NaOH溶液混合，调节混合物中的钠硅比为1.3，搅拌五分钟，然后加入Na₂SiO₃·9H₂O调节混合物中的硅铝比为4.5。

3、将混合物搅拌、混胶陈化，陈化温度为60℃，陈化时间为10h；

4、将上述混合物于110℃晶化12h；

5、晶化反应结束后的固体产物经冷却、过滤洗涤、干燥后即得到沸石分子筛。

用XRD(X射线衍射)和SEM(扫描电子显微镜)测定反应产物的物相组成和形貌，可知反应产物为沸石分子筛(请参阅图2)。

实施例2：

参见图1步骤，本实施例利用赤泥制备钠型沸石分子筛的方法，具体包括如下步骤：

1、取赤泥用XRF分析手段对赤泥进行分析，分析得到赤泥中硅铝比为1.47；

2、取10g研磨过筛赤泥与2mol/L的NaOH溶液混合，调节混合物中的钠硅比为1.3，搅拌五分钟，然后加入Na₂SiO₃·9H₂O调节混合物中的硅铝比为4.5。

3、将混合物搅拌、混胶陈化，陈化温度为60℃，陈化时间为8h；

4、将上述混合物于120℃晶化12h；

5、晶化反应结束后的固体产物经冷却、过滤洗涤、干燥后即得到沸石分子筛。

用XRD(X射线衍射)和SEM(扫描电子显微镜)测定反应产物的物相组成和形貌，可知反应产物为沸石分子筛(请参阅图3)。

Claims (6)

1.一种利用赤泥制备钠型沸石分子筛的方法，包括如下步骤：

1)调节赤泥中的钠硅摩尔比在1.0-3.0，并调节硅铝摩尔比为2.0-5.0；

2)加热使其混胶陈化；

3)加热使其发生晶化反应；

4)晶化结束后的固体产物经冷却、过滤洗涤、干燥后即得到沸石分子筛。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，采用的赤泥先进行淘洗和粉碎，粉碎后的粒径为100-200目。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，调节钠硅比是采用NaOH溶液。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，调节硅铝比是采用Na₂SiO₃·9H₂O、NaAlO₂或Al₂O₃。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，混胶陈化温度为50-60℃，陈化时间为4-24小时。

6.根据权利要求1所述方法，其中，晶化反应温度为80-120℃，晶化时间为6-24小时。

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