CN102774856B - 以杭锦2#土为原料制备w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W型分子筛的方法,其主要步骤包括:A)将杭锦2#土与氢氧化钾混合,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120℃-140℃下晶化;C)产物过滤并用水洗至pH为10,干燥后得到W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
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W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W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锦2#土为原料制备W型沸石分子筛的方法,以克服现有技术的上述缺陷。
为实现上述目的,本发明提供的以杭锦2#土为原料制备W型分子筛的方法,,其主要步骤包括:
A)将杭锦2#土与氢氧化钾混合,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120℃-140℃下晶化;
C)产物过滤并用水洗至pH为10,干燥后得到W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#土与氢氧化钾的重量比为1.4∶1-1.8∶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。
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4.0-6.0。
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
本发明采用的技术方案是利用SiO2含量为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,使用氢氧化钾为碱剂,重量比为1.4∶1~1.8∶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W型沸石分子筛,纯度在90%以上。
本发明的特点在于焙烧产物加水混合后在60~80℃下搅拌,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。所配的硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)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。
本实施例采用的杭锦2#土成分如表1所示。
表1:杭锦2#土的主要化学成含量
实施例1
将杭锦2#土与氢氧化钾以1∶1.6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5.0。在常温下搅拌30分钟,搅拌速度优选为300转/分钟,持续搅拌;在130℃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W型分子筛在2θ=12°、17°和27°处有明显的特征峰出现与标准W型沸石的图谱一致,纯度为94.5%,产出率为52.8%。
实施例2
将杭锦2#土与氢氧化钾以1∶1.8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80℃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6.0。在常温下搅拌30分钟,搅拌速度优选为350转/分钟,持续搅拌;在140℃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W型分子筛在2θ=12°、17°和27°处有明显的特征峰出现与标准W型沸石的图谱一致,纯度为95.4%,产出率为55.3%。
实施例3
将杭锦2#土与氢氧化钾以1∶1.4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4.0。在常温下搅拌30分钟,搅拌速度优选为250转/分钟,持续搅拌;在120℃下晶化4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W型分子筛在2θ=12°、17°和27°处有明显的特征峰出现与标准W型沸石的图谱一致,纯度为93.8%,产出率为53.3%。
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 (7)
1.一种以杭锦2#土为原料制备W型分子筛的方法,其主要步骤包括:
A)将杭锦2#土与氢氧化钾按重量比为1.4:1-1.8:1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为4.0-6.0,于120℃-140℃下晶化;
C)产物过滤并用水洗至pH为10,干燥后得到W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所述的方法,其中,步骤B加水搅拌时的液固质量比为4-5:1。
4.根据权利要求1或3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。
5.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%。
6.根据权利要求1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。
7.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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