专利名称：一种以石英砂为原料制备x型沸石的方法
技术领域：
本发明涉及一种沸石的制备方法，尤其涉及的是一种X型沸石的制备方法。
背景技术：
X型分子筛属于八面沸石型(FAU)分子筛，是立方晶系，其典型晶胞组成为 Na56[Al56Si136O384]264H20，孔径为 7.4X7. 4nm，Si/Al 比一般在 1-1. 5 之间。低硅 X 型分子筛 又是重要的吸附剂，用于气体的吸附分离与净化，无论是低硅的X型分子筛还是高硅的Y型 分子筛都是目前使用最广泛的石油加工催化剂的重要组分，同时X沸石(钠型X沸石)对 铅、汞、镉等离子及苯胺、苯酚等有害物质的交换能力很强，在污水处理中有着很好的应用 前景。目前合成X型沸石的方法基本上都是水热法，采用纯化学原料法得到的产品质量 好，但成本高，不利于工业大规模生产；采用天然矿物为原料，由于大部分天然矿物中的杂 质高，得到产品的质量较差。为此，本发明提供了一种新的制备X型沸石的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中因采用纯化学原料法成本高、或以天然矿物 为原料时因其杂质高而造成制得的产品质量较差的技术问题，而提供一种以石英砂为原料 制备X型沸石的方法。为解决上述技术问题，本发明主要采取以下技术方案一种以石英砂为原料制备X型沸石的方法，包括以下步骤A将石英砂、氢氧化钠和水按重量比为1 0.8 2 2 8的比例装入密封的反
应装置里；B将步骤A中装入密封的反应装置里的原料进行搅拌处理，并在150 250°C温度 条件下反应2 8小时后停止搅拌，进行冷却处理，即制得含活性氧化硅的碱液；C将铝源溶入水中制得含铝的溶液；D将所述步骤B与C制得的溶液进行混合调节、搅拌均勻，使混合料中各物料的摩 尔比为 SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 2. 5 4 1 3 5 80 200 ； E将步骤D中的混合料在90 120°C的温度条件下进行晶化处理2 12小时；F将步骤E制得的产物依次进行水洗、过滤、干燥处理，即制得X型沸石。进一步的，所述石英砂的粒径小于80目。作为本发明的一项优选技术方案，所述铝源为铝酸钠、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、磷 酸铝、异丙醇铝中的任意一种或多种混合。进一步的，向所述步骤C中制得的溶液加入氢氧化钠。作为本发明的另一项优选技术方案，所述步骤E包括以下步骤E1、对该混合料进行升温、搅拌处理，并晶化3 8小时；E2、对晶化后的混合料进行冷却、抽虑处理。
采用本发明的技术方案进行制备X型沸石时，原料石英砂储量丰富，且石英砂中 SiO2的含量达到了 99%以上，同时，本发明采用石英砂为原料作为硅源，避免了杂质干扰， 省去了矿物除杂的步骤以及制备过程中的陈化步骤，减少了生产工艺中的工序，降低了成 本，节约能源；采用本发明的技术方案合成出的X型沸石具有结晶度高、白度高、粒径分布 均一的优点。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的技术方案进行进一步的阐述。本发明提供的以石英砂为原料制备X型沸石的方法主要包括以下步骤A将石英砂、氢氧化钠和水按重量比为1 0.8 2 2 8的比例装入密封的反 应装置里，在该配比中，氢氧化钠的含量至关重要，必须要满足这三者之间的比例关系，如 果氢氧化钠过少，则石英砂的活化处理相对困难；如果氢氧化钠过多，则会影响后续步骤中 对各个物料的调节。B将步骤A中装入密封的反应装置里的原料进行搅拌处理，并在150 250°C温度 条件下反应2 8小时后停止搅拌，进行冷却处理，即制得含活性氧化硅的碱液，该反应过 程中所需要的温度条件比较低，反应时间也比较短，即能够节约生产成本。C将铝源溶入水中制得含铝的溶液，用于调节步骤B中制得的碱液中各物料的摩 t匕。D将所述步骤B与C制得的溶液进行混合调节、搅拌均勻，使混合料中各物料的摩 尔比为SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 2. 5 4 1 3 5 80 200，按照该配比范围 调节混合物中各物料的摩尔比，才能制备出高结晶度、粒径分布均一的沸石，进而能够制备 出高质量的X型沸石。E将步骤D中的混合料在90 120°C的温度条件下进行晶化处理2 12小时，该 混合料不需要进行陈化步骤，而且晶化的时间较短，大大缩短了制备的时间。F将步骤E制得的产物依次进行水洗、过滤、干燥处理，即制得X型沸石。进一步的，所述石英砂的粒径小于80目，粒径越小，越有利于石英砂进行充分反 应；作为本发明的一项优选技术方案，所述铝源为铝酸钠、硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、磷酸铝、 异丙醇铝中的任意一种或多种混合；向所述步骤C中制得的溶液加入氢氧化钠，在所述步 骤D中调节混合料中的各物料的摩尔比时，使氧化钠的摩尔比符合步骤D中的比值。在所 述步骤E中，还包括步骤El 对该混合料进行升温、搅拌处理，并静置晶化3 8小时；步骤 E2 对晶化后的混合料进行冷却、抽虑处理，在所述步骤El中静置晶化时间为3 8小时， 能够更合理进行晶化处理，保证制备出质量的X型沸石。下面以实施例对上述步骤进行说明其中，采用广东河源地区石英砂为硅源，SiO2含量大于99%，粒径100 200目； 以下实施例中的密封反应装置采用的是密封的反应釜。实施例1 将360g石英砂、512g氢氧化钠、1500mL水加入到密封的反应釜中，启动 搅拌机，使其转速为300转/分钟，升温至180°C，继续搅拌4小时；停止加热，通冷却水使 反应釜内的温度降至50°C后停止搅拌，得到澄清透明的活性氧化硅碱液；然后在搅拌条件 下将活性氧化硅碱液加入到溶有984g偏铝酸钠的2820ml水中，搅拌30分钟，此时混合料中各物料的摩尔比为Si02 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；对该密封反应釜 中的混合料进行搅拌，启动搅拌机，将其转速调节为200转/分钟，再升温至100°C，晶化3 小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至50°C以下，停止搅拌后对反应釜内的物料进行 抽滤、洗涤，然后在120°C条件下干燥得到产品。该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的主要成份是X沸石，结晶度为98 %，样品 的白度为97%，粒径为2 6μπι。实施例2 将360g石英砂、416g氢氧化钠、1300mL水加入到密封的反应釜中，启动 搅拌机，使其转速为300转/分钟，升温至200°C，继续搅拌4小时；停止加热，通冷却水使反 应釜内的温度降至50°C后停止搅拌，取出反应物，即得到澄清透明的活性氧化硅碱液；向 活性氧化硅碱液加入溶有328g偏铝酸钠和96g氢氧化钠的3000ml水中，此时将混合料中 各物料的摩尔比调节为SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；搅拌30分钟后 将混合料移入反应釜中，启动搅拌机，将其转速调节为200转/分钟，再升温至95°C，晶化4 小时，停止加热，通冷却水使反应釜的温度降至50°C以下，停止搅拌后对反应釜内的物料进 行抽滤、洗涤，在120°C条件下干燥6小时得到产品。该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的主要成份是X沸石，结晶度为96%。样 品的白度为97%，粒径为2 6 μ m。实施例3 将360g石英砂，416g氢氧化钠，1300mL水加入到密封的反应釜中， 启动搅拌机，使其转速为300转/分钟，升温至200°C，继续搅拌4小时；停止加热，通 冷却水使反应釜内的温度降至50°C后停止搅拌，取出反应物，即得到澄清透明的活性氧 化硅碱液；然后在搅拌条件下将活性氧化硅碱液加入到溶有将282g偏铝酸钠和118. 5g 氢氧化钠的3750ml水中，此时混合料的物料摩尔比为Si02 Al2O3 Na2O H2O = 3.5 1 4.9 140;搅拌30分钟将混合料移入IOL反应釜中，启动搅拌机，将其转速调节 为200转/分钟，再升温至100°C，晶化3小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至50°C 以下，停止搅拌后对反应釜内的物料进行抽滤，洗涤，然后在120°C条件下干燥6小时得到产品ο该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的主要成份是X沸石，结晶度为94%。样 品的白度为97%，粒径为2 6 μ m。实施例4 将360g石英砂，416g氢氧化钠，1300mL水加入到密封的反应釜中，启动 搅拌机，使其转速为300转/分钟，升温至180°C，继续搅拌5小时。停止加热，通冷却水使 反应釜内的温度降至50°C后停止搅拌，得到澄清透明的活性氧化硅碱液；然后在搅拌条件 下将活性氧化硅碱液加入到溶有282g偏铝酸钠和118. 5g氢氧化钠的3750ml水中，此时混 合料的物料摩尔比为=SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3. 5 1 4. 9 140 ；搅拌30分钟后 将混合料移入反应釜中，启动搅拌机，将其转速调节为200转/分钟，再升温至100°C，晶化 3小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至50°C以下，停止搅拌后对反应釜内的物料进 行抽滤，洗涤，然后在120°C条件下干燥得到产品。该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的主要成份是X沸石，结晶度为95%。样 品的白度为97%，粒径为2 6 μ m。实施例5 将360g石英砂、360g氢氧化钠、1300mL水加入到密封的反应釜中，启动 搅拌机，使其转速为300转/分钟，升温至200°C，继续搅拌5小时。停止加热，通冷却水使反应釜内的温度降至50°C后停止搅拌，得到澄清透明的活性氧化硅碱液；然后在搅拌条件 下将活性氧化硅碱液加入到溶有328g偏铝酸钠和152g氢氧化钠的3000ml水中，此时混合 料的物料摩尔比为SiO2 Al2O3 Na2O H2O = 3 1 4. 2 120 ；搅拌30分钟后将混 合料移入IOL反应釜中，启动搅拌机，将其转速调节为200转/分钟，再升温至100°C，晶化 3小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至50°C以下，停止搅拌后对反应釜内的物料进 行抽滤，洗涤，然后在120°C条件下干燥得到产品。 该产品经“X射线衍射分析”检测，样品的主要成份是X沸石，结晶度为94%。样 品的白度为97%，粒径为2 6 μ m。尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员来 说，可以根据上述的说明而做出的各种方案、修改和改动，但这些改动都应该包含在本发明 的权利要求范围之内。
权利要求
一种以石英砂为原料制备X型沸石的方法，包括以下步骤A将石英砂、氢氧化钠和水按重量比为1∶0.8～2∶2～8的比例装入密封的反应装置里；B将步骤A中装入密封的反应装置里的原料进行搅拌处理，并在150～250℃温度条件下反应2～8小时后停止搅拌，进行冷却处理，即制得含活性氧化硅的碱液；C将铝源溶入水中制得含铝的溶液；D将所述步骤B与C制得的溶液进行混合调节、搅拌均匀，使混合料中各物料的摩尔比为SiO2∶Al2O3∶Na2O∶H2O＝2.5～4∶1∶3～5∶80～200；E将步骤D中的混合料在90～120℃的温度条件下进行晶化处理2～12小时；F将步骤E制得的产物依次进行水洗、过滤、干燥处理，即制得X型沸石。
2.根据权利要求1所述的制备X型沸石的方法，其特征在于，所述步骤A中的石英砂的 粒径小于80目。
3.根据权利要求1所述的制备X型沸石的方法，其特征在于，所述铝源为铝酸钠、硫酸 铝、硝酸铝、氯化铝、磷酸铝、异丙醇铝中的任意一种或多种混合。
4.根据权利要求1所述的制备X型沸石的方法，其特征在于，向所述步骤C中制得的溶 液加入氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的制备X型沸石的方法，其特征在于，所述步骤E包括以下步骤E1对该混合料进行升温、搅拌处理，并晶化3 8小时； E2对晶化后的混合料进行冷却、抽虑处理。
全文摘要
本发明公开了一种以石英砂为原料制备X型沸石的方法，其技术方案依次包括以下步骤包括以石英砂活化和水热晶化过程，该技术方案主要包括如下步骤首先，石英砂与氢氧化钠溶液反应制取含活性氧化硅的碱液；然后将所得碱液与铝源、碱和水混合调节物料比；最后将所制得的混合料进行水热晶化合成，经过滤、水洗和干燥得到X型沸石。解决了现有技术中存在技术问题，能够达到简化生产工艺、降低能源消耗、降低生产成本的目的，同时制备的X型沸石具备结晶度高、白度高、粒径分布均一的特点。
文档编号C01B39/22GK101863493SQ201010207919
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者何唯平, 宋科, 赵欣平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司;深圳海川工程科技有限公司