CN102774853A - 以杭锦2#土为原料制备x型沸石分子筛的方法 - Google Patents

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Abstract

一种以杭锦2#土为原料制备X型沸石分子筛的方法，其主要步骤包括：A)将杭锦2#土与氢氧化钠混合，于500-600℃焙烧；B)得到的焙烧产物加水混合搅拌过滤，在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比，于100℃-120℃下晶化；C)产物过滤并用水洗至pH为10，干燥后得到X型沸石分子筛。本发明的方法简单易行，显著降低了分子筛的制备成本，制得的分子筛纯度在90％以上，制备分子筛后剩余的残渣还可用于提取稀土和重金属元素。

Description

以杭锦2#土为原料制备X型沸石分子筛的方法
技术领域
本发明涉及杭锦2#土的综合利用，具体地涉及一种以杭锦2#土为原料制备X型沸石分子筛的方法。
背景技术
杭锦2#土是上世纪90年代末，发现于内蒙古自治区鄂尔多斯市杭锦旗，一种以凹凸棒石、伊利石、绿泥石、长石、方解石石为主要矿物组合的、含稀土元素的新型复合性粘土。初步探查储量为825万吨。普查储量3.4亿吨；集中分布在20至30平方公里内，远景储量为10亿吨。杭锦2#土呈棕红色，浸水泥浆呈“果冻样”，难以脱水，自然粒度较小，比表面积大，具有很好的吸附性、离子可交换性与脱水性能，在吸附剂材料开发方面有良好的开发前景，应用十分广泛。
目前人工合成的沸石分子筛通常是采用硅酸钠等工业原料制备的，原料来源有限，且成本巨大，而杭锦2#土中50％-70％左右的化学组分为SiO2和Al2O3，可以用于分子筛的制备，不仅可以扩大原料来源，降低分子筛的制备成本，合成后剩余的残渣还可用于提取稀土和重金属元素，一举多得。但是，目前采用杭锦2#土制备沸石分子筛的技术还不够完善，尤其是还没有采用杭锦2#土灰制备高纯度X型沸石分子筛的相关技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以杭锦2#土为原料制备X型沸石分子筛的方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供的以杭锦2#土为原料制备X型沸石分子筛的方法，其主要步骤包括：
A)将杭锦2#土与氢氧化钠混合，于500-600℃焙烧；
B)得到的焙烧产物加水于60-80℃下搅拌过滤，在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比，于100℃-120℃下晶化；
C)产物过滤并用水洗至pH为10，干燥后得到X型沸石分子筛。
所述的方法中，步骤A的杭锦2#土中SiO2含量为40-65％重量。
所述的方法中，杭锦2#土与氢氧化钠的重量比为1∶1-1.3∶1。
所述的方法中，步骤B加水搅拌时的液固比为4-5∶1。
所述的方法中，步骤B的搅拌是持续搅拌或非持续搅拌，搅拌速度为250-350转/分钟。
所述的方法中，步骤B中硫酸铝溶液的质量分数为60-70％。
所述的方法中，步骤B中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比为2.0-3.0。
所述的方法中，步骤B在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比时，是在60-80℃下持续搅拌或非持续搅拌，搅拌速度为250-350转/分钟。
所述的方法中，步骤C是在110℃下干燥烘干。
本发明的有益效果是：
1)由于杭锦2#土储量大，成本低廉，因此，本发明的方法有效增加了分子筛制备原料的来源，显著降低了分子筛的制备成本，节约了大量工业级原材料；
2)本发明的分子筛纯度在90％以上，可以应用于多个领域，如石油化工、化学工业、农业、环境保护等，且效果良好，同时也扩大了杭锦2#土的应用领域。
3)本发明以锦2#土为原料制备分子筛的方法简单易行，采用本发明的方法制备分子筛，不仅可以增加制备分子筛材料的来源，合成后剩余的残渣还可用于提取稀土和重金属元素。
具体实施方式
本发明采用的主要技术方案是，采用SiO2含量(重量)为40％～65％的杭锦2#土为原料与碱剂一起在500～600℃下恒温焙烧90分钟，使用氢氧化钠为碱剂，重量比为1∶1～1.3∶1，得到的焙烧产物加水混合，液固质量比为5∶1。混合液搅拌4小时，过滤，在滤液中加入硫酸铝溶液来调整滤液中硅铝原子摩尔比，搅拌，晶化，便得到高纯度分子筛，纯度在90％以上。
本发明的特点在于将焙烧产物加水混合时在60～80℃下搅拌4小时，过滤后在滤液中加入硫酸铝溶液来调整滤液中硅铝原子摩尔比，所配制的硫酸铝溶液质量分数为60～70％。
下面通过具体实施例对本发明进行更详细的描述，下列实施例仅用于解释本发明，不构成对保护范围的限制。
本发明实施例选用的杭锦2#土成分如表1所示。
表1：杭锦2#土的主要化学成含量
  成分   SiO2   Al2O3   CaO   Fe2O3   MgO   Na2O   K2O   SO3
  质量分数   52.51   18.42   9.04   7.82   3.83   0.54   4.43   0.56
实施例1
将杭锦2#土与氢氧化钠以1∶1.2的重量比混合，在600℃下恒温焙烧90分钟。得到的焙烧产物加水混合，液固质量比为5∶1。将混合液在70℃下搅拌4小时，搅拌速度优选为300转/分钟持续搅拌；过滤；在滤液中加入硫酸铝溶液来调整滤液中硅铝原子摩尔比为2.5。在70℃下搅拌2小时，搅拌速度优选为300转/分钟，持续搅拌；在100℃下晶化5小时；将产物冷却，过滤，并用水洗至pH为10，在110℃下干燥烘干，得到的X型沸石分子筛在2θ＝6.06°，15.38°，23.28°，26.64°，30.94°处有5个特征峰，与标准NaX型沸石的图谱一致，纯度为95.3％，产出率为56.5％。
实施例2
将杭锦2#土与氢氧化钠以1∶1.3的重量比混合，在550℃下恒温焙烧90分钟。得到的焙烧产物加水混合，液固质量比为5∶1。将混合液在60℃下搅拌4小时，搅拌速度优选为350转/分钟持续搅拌；过滤；在滤液中加入硫酸铝溶液来调整滤液中硅铝原子摩尔比为3.0。在80℃下搅拌2小时，搅拌速度优选为350转/分钟，持续搅拌；在120℃下晶化5小时；将产物冷却，过滤，并用水洗至pH为10，在110℃下干燥烘干，得到的X型沸石分子筛在2θ＝6.06°，15.38°，23.28°，26.64°，30.94°处有5个特征峰，与标准NaX型沸石的图谱一致，纯度为96.3％，产出率为58.5％。
实施例3
将杭锦2#土与氢氧化钠以1∶1的重量比混合，在500℃下恒温焙烧90分钟。得到的焙烧产物加水混合，液固质量比为5∶1。将混合液在60℃下搅拌4小时，搅拌速度优选为250转/分钟持续搅拌；过滤；在滤液中加入硫酸铝溶液来调整滤液中硅铝原子摩尔比为2.0。在60℃下搅拌2小时，搅拌速度优选为250转/分钟，持续搅拌；在100℃下晶化5小时；将产物冷却，过滤，并用水洗至pH为10，在110℃下干燥烘干，得到的X型沸石分子筛在2θ＝6.06°，15.38°，23.28°，26.64°，30.94°处有5个特征峰，与标准NaX型沸石的图谱一致，纯度为95.3％，产出率为56.5％。
经过调整焙烧过程中的原料和碱剂的重量比，以及晶化时硅铝原子摩尔比，本发明的分子筛具有独特的强选择性吸附性能，而且具有很高的纯度，在水处理中用于氮磷的同步脱除时效果良好，尤其适用于富营养化水的处理，例如沟域养殖水体、湖泊水等的处理。经实验证明，对于湖泊水体的处理，经生物凝絮沉淀等预处理后，采用本发明制备的分子筛填充的沸石滤柱，经水力停留时间为1.5小时的处理后，可以将水中的氨氮含量由20.1mg/L降至0.02mg/L。

Claims (9)

1.一种以杭锦2#土为原料制备X型沸石分子筛的方法，其主要步骤包括：
A)将杭锦2#土与氢氧化钠混合，于500-600℃焙烧；
B)得到的焙烧产物加水于60-80℃下搅拌，在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比，于100℃-120℃下晶化；
C)产物过滤并用水洗至pH为10，干燥后得到X型沸石分子筛。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤A的杭锦2#土中SiO2含量为40-65％重量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，杭锦2#土与氢氧化钠的重量比为1∶1-1.3∶1。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤B加水搅拌时的液固比为4-5∶1。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，步骤B中的搅拌是持续搅拌或非持续搅拌，搅拌速度为250-350转/分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤B中硫酸铝溶液的质量分数为60-70％。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤B中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比为2.0-3.0。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其中，步骤B在滤液中加入硫酸铝溶液调整滤液中硅铝原子摩尔比时，是在60-80℃下持续搅拌或非持续搅拌，搅拌速度为250-350转/分钟。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤C是在110℃下干燥烘干。
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