一种以钒渣为原料制备沸石4a及钒钛催化剂的方法
【专利摘要】本发明提供了一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，涉及环境、材料、化工【技术领域】，该方法包括以下步骤：首先将钒渣与硫酸加热反应，得到浸出液和浸出渣，浸出液经氧化、调节pH值等步骤，制得钒钛催化剂；浸出渣经碱融、水热反应制备沸石4A。本发明使用的原料价格低廉、工艺流程简单、渣量少、产品的附加值高。
【专利说明】 —种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境、材料、化工【技术领域】，具体涉及一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法。
【背景技术】
[0002]沸石4A属于立方晶系，晶胞组成为Na12 (Al12Si12O48).27H20，其骨架由硅氧[S14]4_四面体和铝氧[AlO4] 5_四面体两种最基本的结构构成，八元环是沸石4A的主窗口，平均孔径为4A。沸石4A具有独特的吸附性能、阳离子交换性，被广泛用于吸附水、甲醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等气体。
[0003]通常情况下，沸石4A主要是利用化工原料通过传统的水热法合成的，该工艺易受原料来源的制约，原料价格高，合成的沸石4A的成本仍然较高。因此，使用廉价矿物原料合成沸石4A具有重要的实际意义和应用价值，引起研究者的广泛关注。但迄今为止，还未见以钒渣为原料制备沸石4A的相关报道。
[0004]本发明首先将钒渣与硫酸混合均匀，经加热反应，得到浸出渣和浸出液，以浸出渣为硅原料采用碱融水热法制备沸石4A，而浸出液经氧化、调节pH值等步骤，最终制得钒钛催化剂，从而实现了钒渣的高附加值综合利用。
【发明内容】
[0005]发明目的
本发明的目的是提供一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法的，使用的原料价格低廉、渣量少、生产成本低，产品附加值高。
[0006]优点及效果
本发明的优点与积极效果如下:
本发明以钒渣为原料，成功制备了沸石4A和钒钛催化剂，使用设备简单、渣量少、不造成二次污染，对实现钒渣的高附加值综合利用具有重要的实际意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]附图为本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
Cl)将钒渣与质量浓度为40?80%的硫酸按液固比2?4:1混合，加热至9(Tl40°C反应l?4h，过滤得到浸出液和浸出渣；
(2)将步骤(I)中得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O) Ai(S12)为2.5?4:1混合均匀，在50(T650°C温度下碱融反应l?3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n (S12) Ai(Al2O3)为1.5^3:1和水钠摩尔比n (H2O)/n(Na20)为3(Tl00:1的量加入铝源和水，得到悬浮液； (3)将步骤(2)得到的悬浮液转移到水热反应釜中于6(Tl00°C晶化6?24h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A ；
(4)向步骤(I)得到的浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边滴入碳酸氢铵溶液直至体系的PH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在50(T70(TC焙烧f3h，最终制得钒钛催化剂。步骤(2)中所述的铝源包括铝酸钠和三氧化二铝。步骤
(4)中所述的制得沸石4A的纯度为80%以上。
[0009]实施例1
将钒渣与质量浓度为40%的硫酸按液固比4:1混合，加热至140°C反应lh，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n (Na2O) Ai(S12)为2.5:1混合均匀，在650°C温度下碱融反应lh，向碱融产物中按硅铝摩尔比n (S12) Ai(Al2O3)为1.5:1和水钠摩尔比n(H2O) Ai(Na2O)为30:1的量，加入铝酸钠和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于60°C晶化24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
[0010]向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边滴入碳酸氢铵溶液直至体系的PH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在500°C下焙烧3h，最终制得钒钛催化剂。
[0011]实施例2
将钒渣与质量浓度为50%的硫酸按液固比3:1混合，加热至130°C反应2h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O) Ai(S12)为3:1混合均匀，在550°C温度下碱融反应3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(S12) Ai(Al2O3)为2:1和水钠摩尔比n(H2O) Ai(Na2O)为50:1的量，加入三氧化二铝和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于70°C晶化24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
[0012]向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的PH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在600°C下焙烧2h，最终制得钒钛催化剂。
[0013]实施例3
将钒渣与质量浓度为60%的硫酸按液固比2:1混合，加热至120°C反应3h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O) Ai(S12)为4:1混合均匀，在500°C温度下碱融反应3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(S12) Ai(Al2O3)为3:1和水钠摩尔比n(H2O) Ai(Na2O)为80:1的量，加入铝酸钠和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于80°C晶化12 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
[0014]向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的PH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在700°C下焙烧lh，最终制得钒钛催化剂。
[0015]实施例4
将钒渣与质量浓度为80%的硫酸按液固比2:1混合，加热至90°C反应4h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n (Na2O) Ai(S12)为3.5:1混合均勻，在650°C温度下碱融反应lh，向碱融产物中按硅铝摩尔比n (S12) /n (Al2O3)为2.5:1和水钠摩尔比n(H2O)/n(Na2O)为100:1的量，加入三氧化二铝和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于100°C晶化6 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
[0016] 向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的PH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在650°C下焙烧2h，最终制得钒钛催化剂。
【权利要求】
1.一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，其特征包括如下步骤: Cl)将钒渣与质量浓度为40?80%的硫酸按液固比2?4:1混合，加热至9(Tl40°C反应l?4h，过滤得到浸出液和浸出渣； (2)将步骤(I)中得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na20)Ai(S12)为2.5^4:1混合均匀，在50(T65(TC碱融反应I?3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n (S12) Ai(Al2O3)为1.5?3:I和水钠摩尔比n (H2O) Ai(Na2O)为3(Tl00:1的量加入铝源和水，得到悬浮液； (3)将步骤(2)得到的悬浮液转移到水热反应釜中于6(Tl00°C晶化6?24h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A ； (4)向步骤(I)得到的浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的PH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在50(T700°C焙烧Hh，最终制得钒钛催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，其特征在于:步骤(2)中所述的铝源包括铝酸钠和三氧化二铝。
3.根据权利要求1所述的一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，其特征在于:步骤(4)中所述沸石4A的纯度为80%以上。
【文档编号】C01B39/14GK104291354SQ201310305199
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月20日 优先权日:2013年7月20日
【发明者】杜涛, 刘丽影, 车帅, 张鑫莆, 汪斌 申请人:东北大学