CN109292793A - 一种p型沸石分子筛的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种P型沸石分子筛的制备方法，包括有以下步骤：A、粉煤灰的煅烧：将粉煤灰在500～800℃温度下煅烧2～6小时，得到煅烧粉煤灰；B、P型沸石分子筛的制备：按照煅烧粉煤灰：NaOH水溶液＝8～25g:100mL的比例备料，然后将煅烧粉煤灰与NaOH水溶液混合，升温至60～100℃，搅拌作用下反应8～36小时；将溶液中所得固体产物过滤、干燥后，获得P型沸石分子筛。本发明的制备方法中，粉煤灰原料不需要与碱混合共煅烧；制备的P型分子筛纯度较高，不含其他杂质产物；制备过程简单，在反应过程中不需改变反应温度及搅拌速度。

Description

一种P型沸石分子筛的制备方法

技术领域

本发明涉及一种P型沸石分子筛的制备方法，属于分子筛合成领域。

背景技术

分子筛是一类具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，主要由硅、铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于加热后水分子不断逸出，但晶体骨架结构不变，因而形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部，而把比孔道大得分子排斥在外，从而使不同大小形状的分子分开，起到筛分分子的作用，因而称作分子筛。

沸石的种类很多，根据其来源不同，分为天然沸石和人工沸石两大类。在对天然沸石进行系统研究之后，为得到纯净的沸石，人们开始致力于人工合成沸石。到1954年，沸石的人工合成就已经工业化了。1948年，Barrer在高温高压下首次合成了小孔径的沸石，开创了沸石合成的新纪元。

随着世界环保意识的增强，三聚磷酸钠作为洗涤助剂的问题得到人们的重视。P型沸石为主要洗涤用沸石，以其优良的性能和突出的特点在洗涤剂助剂中脱颖而出，成为三聚磷酸钠的最佳代替品。

传统的工业沸石分子筛合成通常以硅酸钠、二氧化硅作为硅源，氢氧化铝、偏铝酸钠作为铝源，以氧氧化钠、氧氧化钾等作为碱源，成本较高。因而采用其他替代原材料是制备分子筛的一个重要研究方向。粉煤灰的主要成分是二氧化硅和氧化铝，这也为以粉煤灰为原料合成沸石分子筛提供了可能。

粉煤灰的综合利用是近年来的研究热点，粉煤灰主要含有二氧化硅和氧化铝成分，是一种物质资源。因此对粉煤灰的再应用不仅可以减少对环境的危害而且是对资源的有效利用。

根据合成步骤的不同，合成P型分子筛的方法主要可分为两种：水热合成法和碱熔融水热合成法。专利201210506177.X涉及以粉煤灰为原料制备单一沸石矿物种P型沸石的新方法。该发明专利将粉煤灰先后经盐酸及氢氧化钠和氢氧化钾混碱溶液处理后；再与石英粉、Na0H和蒸馏水，按比例配成混合物，再置于微波炉中加热处理；然后置于高压反应釜中，陈化处理及晶化反应后，得到单一沸石矿物种P型沸石分子筛。专利201310045511.0是利用工业固体废物合成P型沸石分子筛的方法。该专利包括如下步骤将固体废物与碱的水溶液配成混合液，加热搅拌进行反应；再添加铝源或硅源调整硅铝比进行反应；固液分离后用水清洗，加入CaCl₂或FeC1₂溶液，干燥造粒得到P型沸石分子筛。

目前以粉煤灰为原料制备P型分子筛的研究也较多，如文献粉煤灰制备P型分子筛的研究是粉煤灰水热法合成P型分子筛。其是粉煤灰与碱搅拌混合，在水热反应条件下凝胶老化和晶化合成P型分子筛。文献粉煤灰制备P型分子筛工艺研究，是粉煤灰与碱在高温下共煅烧，再加入硅酸钠调节硅铝比，经过老化晶化制得P型沸石分子筛。这些文献分别提出一种以粉煤灰为原料制备P型沸石分子筛的方法。

以上的制备方法，都存在以下的特点：(1)粉煤灰原料需要与碱混合共煅烧，存在工艺操作复杂，影响煅烧设备使用寿命的缺点；(2)制备得到的P型分子筛纯度较低，含有其他杂质产物，其中碱混合煅烧法在制备过程中会有一部分的X型分子筛出现；粉煤灰直接反应法，会含有粉煤灰中本来的杂质物质不能去除；(3)制备过程较为复杂，在反应过程中需要不断地改变反应温度及搅拌速度。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种P型沸石分子筛的制备方法。本发明的制备方法中，粉煤灰原料不需要与碱混合共煅烧；制备的P型分子筛纯度较高，不含其他杂质产物；制备过程简单，在反应过程中不需改变反应温度及搅拌速度。

本发明的技术方案：一种P型沸石分子筛的制备方法，包括有以下步骤：

A、粉煤灰的煅烧：将粉煤灰在500～800℃温度下煅烧2～6小时，得到煅烧粉煤灰；

B、P型沸石分子筛的制备：按照煅烧粉煤灰：NaOH水溶液＝8～25g:100mL的比例备料，然后将煅烧粉煤灰与NaOH水溶液混合，升温至60～100℃，搅拌作用下反应8～36小时；将溶液中所得固体产物过滤、干燥后，获得P型沸石分子筛。

前述的P型沸石分子筛的制备方法中，NaOH水溶液的浓度为1～6mol/L。

前述的P型沸石分子筛的制备方法中，步骤B过程中，搅拌速度为200-800转/分钟。

前述的P型沸石分子筛的制备方法中，步骤B过程中，所述干燥为在80～100℃干燥2～6小时。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的制备方法具有如下优点：

(1)、本发明将煅烧粉煤灰经过一步水热反应，不需中间调控温度和搅拌速度，直接制备出P型分子筛产品；

(2)、本发明合成的P型沸石分子筛纯度较高，不含其他种类分子筛杂质，从图2中可以看出生产得到的产品中只有P型分子筛的衍射峰出现；

(3)、本发明的制备的P型分子筛的结晶度高，从图2中的XRD衍射图中可以看出来，其衍射峰强度为3000左右，从煅烧粉煤灰到产品P型分子筛，不会产生其他杂质废物，能够全部转换成产品，制备工艺简单，制备过程易于控制、生产效率高。

附图说明

图1为粉煤灰原样的X射线粉晶衍射(XRD)图；

图2为P型分子筛的X射线粉晶衍射(XRD)图；

图3为P型分子筛的扫描电镜(SEM)图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明的实施例1：一种P型沸石分子筛的制备方法，包括有以下步骤：

A、粉煤灰的煅烧：将粉煤灰在500℃温度下煅烧6小时后制得煅烧粉煤灰；

B、P型分子筛的制备：称取250kg煅烧粉煤灰，量取4mol/L的NaOH水溶液1000L，将两者投入容器中均匀混合，在水浴60℃温度下不断搅拌反应，搅拌速度为800转/分钟，反应时间8h。

然后将溶液中的固体产物过滤出来，滤饼经蒸馏水洗涤后再次过滤，再次过滤所得滤饼于100℃温度下干燥2小时，即可获得所需P型沸石分子筛。

本发明的实施例2：一种P型沸石分子筛的制备方法，包括有以下步骤：

A、粉煤灰的煅烧：将粉煤灰在700℃温度下煅烧3小时后制得煅烧粉煤灰；

B、P型分子筛的制备：称取80kg煅烧粉煤灰，量取2mol/L的NaOH水溶液1000L，将两者投入容器中均匀混合，在水浴100℃温度下不断搅拌反应，搅拌速度为200转/分钟，反应时间20h。

然后将溶液中的固体产物过滤出来，滤饼经蒸馏水洗涤后再次过滤，再次过滤所得滤饼于95℃温度下干燥3小时，即可获得所需P型沸石分子筛。

实施例2制备的P型分子筛的X射线粉晶衍射(XRD)图如图2所示，扫描电镜(SEM)图如图3所示，图2表明制备的P型分子筛纯度较高，图3表明制备的P型分子筛样品颗粒大小均匀，形貌较好。而图1为粉煤灰的XRD图，经过我们的生产转换过程，图1中粉煤灰的杂质衍射峰已经完全转变成图2中的产品P型分子筛的衍射峰。

本发明的实施例3：一种P型沸石分子筛的制备方法，包括有以下步骤：

A、粉煤灰的煅烧：将粉煤灰在800℃温度下煅烧2小时后制得煅烧粉煤灰；

B、P型分子筛的制备：称取200kg煅烧粉煤灰，量取5mol/L的NaOH水溶液1000L，将两者投入容器中均匀混合，在水浴70℃温度下不断搅拌反应，搅拌速度为600转/分钟，反应时间36h。

然后将溶液中的固体产物过滤出来，滤饼经蒸馏水洗涤后再次过滤，再次过滤所得滤饼于80℃温度下干燥6小时，即可获得所需P型沸石分子筛。

本发明的实施例4：一种P型沸石分子筛的制备方法，包括有以下步骤：

A、粉煤灰的煅烧：将粉煤灰在600℃温度下煅烧4小时后制得煅烧粉煤灰；

B、P型分子筛的制备：称取150kg煅烧粉煤灰，量取3mol/L的NaOH水溶液1000L，将两者投入容器中均匀混合，在水浴85℃温度下不断搅拌反应，搅拌速度为700转/分钟，反应时间24h。

然后将溶液中的固体产物过滤出来，滤饼经蒸馏水洗涤后再次过滤，再次过滤所得滤饼于90℃温度下干燥5小时，即可获得所需P型沸石分子筛。

Claims (4)

1.一种P型沸石分子筛的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：

A、粉煤灰的煅烧：将粉煤灰在500～800℃温度下煅烧2～6小时，得到煅烧粉煤灰；

B、P型沸石分子筛的制备：按照煅烧粉煤灰：NaOH水溶液＝8～25g:100mL的比例备料，然后将煅烧粉煤灰与NaOH水溶液混合，升温至60～100℃，搅拌作用下反应8～36小时；将溶液中所得固体产物过滤、干燥后，获得P型沸石分子筛。

2.根据权利要求1所述的P型沸石分子筛的制备方法，其特征在于：所述NaOH水溶液的浓度为1～6mol/L。

3.根据权利要求1所述的P型沸石分子筛的制备方法，其特征在于：所述步骤B过程中，搅拌速度为200-800转/分钟。

4.根据权利要求1所述的P型沸石分子筛的制备方法，其特征在于：所述步骤B过程中，所述干燥为在80～100℃干燥2～6小时。