一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及無機(jī)材料?分子篩粉體制備技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種拓寬低硅鋁比X型沸石分子篩合成范圍的方法。該方法具體是一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法，包括下列步驟：（1）制備導(dǎo)向劑：將硅源加入到鋁源、堿源和水中，制備導(dǎo)向劑；（2）使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩原粉。本發(fā)明專利技術(shù)通過使用Na2CO3輔助合成了純相且結(jié)晶度較好的低硅鋁比X型分子篩；采用的Na2CO3原料是腐蝕性較弱、廉價(jià)易得、適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的工業(yè)原料；尤其是Na2CO3原料的堿性較弱，可在更寬的合成配比操作范圍內(nèi)保持堿度的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)體系堿度的精細(xì)調(diào)變。

One uses Na

The present invention relates to molecular sieve inorganic material powder preparation technology field, and aims to provide a method for widening the low silicon aluminum ratio X zeolite synthesis range. The method is specifically a method of using Na

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法
本專利技術(shù)涉及無機(jī)材料-分子篩粉體制備
，具體是一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法。
技術(shù)介紹
低硅鋁比X型分子篩是一種具有立方八面沸石結(jié)構(gòu)的分子篩，硅鋁比n(SiO2)/n(Al2O3)＝2.0～2.2。低硅鋁比X型分子篩經(jīng)過Li+交換為高交換度的Li-LSX型分子篩，具有較大的氮吸附容量和氮氧分離系數(shù)，吸附性能更優(yōu)，目前是變壓吸附法空分制氧技術(shù)中最為理想的吸附劑；此外，由于LSX型分子篩的n(SiO2)/n(Al2O3)低，可交換的陽離子位隨之增加甚至可能達(dá)到最大值，其用作洗滌劑助劑的性能也優(yōu)于4A型分子篩，用作催化劑或催化劑載體對催化性能的調(diào)變范圍也比普通X型分子篩大，因此，低硅鋁比X型分子篩在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)外很多文獻(xiàn)報(bào)道了低硅鋁比X型分子篩的合成方法，但是由于在鈉鉀體系中低硅鋁比X型分子篩的合成對n(H2O/NaK)的變化非常敏感，合成配比中水堿比變化范圍普遍很小[n(H2O/NaK)＝16～17]，只能在寬度約為1的范圍內(nèi)變動(dòng)，稍許偏離就會引起A型和S型沸石雜晶相的生成，因此低硅鋁比X型分子篩的配方合成范圍較窄，制備過程中極其容易生成雜晶相，合成難度較大，尤其是大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)難以制得高純度的分子篩粉體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是解決低硅鋁比X型分子篩配比中水堿比值變化范圍小、分子篩配方合成范圍窄、制備難度大的問題，為解決上述問題，本專利技術(shù)提供了一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法。本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法，包括下列步驟：(1)制備導(dǎo)向劑：將硅源加入到鋁源、堿源和水中，制備導(dǎo)向劑；(2)使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩原粉：a、備料按摩爾比為:SiO2/Al2O3＝1.9～2.3,Na2O/(Na2O+K2O)＝0.73～0.8,H2O/SiO2＝50～69,H2O/(Na2O+K2O)＝11～16,其中Na2CO3/Na2O＝0.3～0.7的比例投料，分別量取相應(yīng)量的硅源、鋁源、堿源和水作為原料；b、成膠在攪拌條件下依次將鋁源、堿源和水加入反應(yīng)釜中，混合攪拌至完全溶解，然后在攪拌狀態(tài)下加入硅源，室溫條件下攪拌0.5～1h，獲得混合物原料，最后在混合物原料中加入3％～5％質(zhì)量百分比的導(dǎo)向劑，在室溫條件下攪拌0.5～1h進(jìn)行成膠；c、老化和晶化成膠完成后，將混合物凝膠于60～70℃下靜態(tài)老化8～22h；老化結(jié)束后，再將混合物凝膠置于100℃下靜態(tài)晶化3～4h；d、過濾、洗滌和干燥晶化完成后，將料漿分離為固體分子篩和母液，固體產(chǎn)物用水洗滌至中性，于100℃下干燥，即得使用Na2CO3輔助合成的低硅鋁比X型分子篩。進(jìn)一步，步驟(1)制備導(dǎo)向劑的方法包括為：先將鋁源和堿源加入水中攪拌至完全溶解得到高堿度鋁酸鈉溶液，然后將硅源緩慢加入到高堿度鋁酸鈉中，室溫下攪拌均勻后，15℃～30℃靜態(tài)放置8～16h，即得所需導(dǎo)向劑；其中導(dǎo)向劑中各原料的摩爾比為Na2O:SiO2:Al2O3:H2O＝17:5.76:1:250。進(jìn)一步，步驟(1)中的堿源為固體氫氧化鈉或氫氧化鈉水溶液。進(jìn)一步，所述的步驟(2)中的堿源為無水碳酸鈉、氫氧化鈉和氫氧化鉀的固體混合物，或者是三者混合物溶液。進(jìn)一步，步驟(1)和(2)中的硅源為硅酸鈉或硅酸鈉的水溶液。進(jìn)一步，步驟(1)和(2)中的鋁源為鋁酸鈉或鋁酸鈉的水溶液。本專利技術(shù)所提供的使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：1、本專利技術(shù)在上述配比范圍內(nèi)，采用兩步水熱法在鈉鉀體系中，加入導(dǎo)向劑，靜態(tài)老化和晶化，最后制得SiO2/Al2O3摩爾比為2.0～2.2之間，晶粒尺寸為1～3μm之間的純相低硅鋁比X型分子篩。2、本專利技術(shù)中采用的Na2CO3原料堿性相對較弱，可在更寬的合成配比操作范圍內(nèi)保持堿度的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)體系堿度的精細(xì)調(diào)變。從而可以有效拓寬低硅鋁比X型分子篩的合成區(qū)間，降低生產(chǎn)難度，有利于工業(yè)化生產(chǎn)改進(jìn)。3、本專利技術(shù)中采用的Na2CO3原料是腐蝕性較弱、廉價(jià)易得的工業(yè)原料，縮減了生產(chǎn)成本。附圖說明圖1是實(shí)施例1至3所合成樣品的XRD圖譜。圖2為實(shí)施例4至6所合成樣品的XRD圖譜。圖3是實(shí)施例3所合成樣品的SEM圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例中采用兩步水熱法合成，以硅酸鈉溶液(SiO2313g/L，Na2O100g/L)為硅源，以鋁酸鈉(Al2O341％，Na2O35％)為鋁源，以碳酸鈉(Na2CO399.8％)、氫氧化鈉(NaOH96％)、氫氧化鉀(KOH85％)為鈉鉀堿性原料，在不銹鋼反應(yīng)釜中靜態(tài)合成一系列分子篩樣品。實(shí)施例1：一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法，具體包括以下步驟：(1)制備導(dǎo)向劑在攪拌條件下依次將1.382g鋁酸鈉固體(Al2O30.0056mol，Na2O0.0078mol)、6.396g氫氧化鈉(0.0768mol)加入18.6ml去離子水中，得到高堿度鋁酸鈉溶液，然后將6.4ml硅酸鈉溶液(SiO20.032mol，Na2O0.01mol)緩慢加入高堿度鋁酸鈉溶液中，在室溫下攪拌0.5h，25℃條件下靜置老化9h后即為導(dǎo)向劑。Na2O:SiO2:Al2O3:H2O＝0.0946:0.032:0.0056:1.3889＝17:5.76:1:250，其中水的物質(zhì)的量的計(jì)算是：(6.4+18.6)/18＝1.3889mol。(2)使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩原粉在攪拌條件下依次將2.488g鋁酸鈉(Al2O30.0100mol，Na2O0.0140mol)、5.069g無水碳酸鈉(Na2CO30.0477mol，Na2O0.0477mol)、2.292g固體氫氧化鈉(Na2O0.0275mol)、3.144g固體氫氧化鉀(K2O0.0239mol)加入19.8ml(H2O1.1000mol)去離子水中攪拌至完全溶解，然后緩慢加入3.83ml硅酸鈉溶液(SiO20.0200mol，Na2O0.0062mol)，室溫下攪拌0.5h，最后加入占反應(yīng)物總質(zhì)量4％的導(dǎo)向劑，室溫條件下繼續(xù)攪拌0.5h；將反應(yīng)物于60℃下靜態(tài)老化8h，于100℃下靜態(tài)晶化3h；晶化完成后，將料漿分離為固體分子篩和母液，固體產(chǎn)物用水洗滌至中性，于100℃下干燥，干燥完成后即得產(chǎn)物。所制得產(chǎn)物的XRD圖譜、硅鋁比和相對結(jié)晶度見圖1和表1。步驟(2)中各原料的摩爾比為:SiO2/Al2O3＝2,Na2O/(Na2O+K2O)＝0.8,H2O/SiO2＝65.6,H2O/(Na2O+K2O)＝11,Na2CO3/Na2O＝0.5。實(shí)施例2：一種使用Na2CO3合成低硅鋁比X型分子篩的方法，具體包括以下步驟：(1)制備導(dǎo)向劑在攪拌條件下依次將1.382g鋁酸鈉固體、6.396g氫氧化鈉加入18.6ml去離子水中，得到高堿度鋁酸鈉溶液，然后將6.4ml硅酸鈉溶液緩慢加入高堿度鋁酸鈉溶液中，在室溫下攪拌0.5h，25℃條件下靜置老化10h后即為導(dǎo)向劑。(2)使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩原粉在攪拌條件下依次將2.488g鋁酸鈉(Al2O30.0100mol，N本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種使用Na

【技術(shù)特征摘要】
1.一種使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩的方法，其特征在于，包括下列步驟：（1）制備導(dǎo)向劑：將硅源加入到鋁源、堿源和水中，制備導(dǎo)向劑；（2）使用Na2CO3輔助合成低硅鋁比X型分子篩原粉：a、備料按摩爾比為:SiO2/Al2O3=1.9~2.3,Na2O/(Na2O+K2O)=0.73~0.8,H2O/SiO2=50~69,H2O/(Na2O+K2O)=11~16,其中Na2CO3/Na2O=0.3~0.7的比例投料，分別量取相應(yīng)量的硅源、鋁源、堿源和水作為原料；b、成膠在攪拌條件下依次將鋁源、堿源和水加入反應(yīng)釜中，混合攪拌至完全溶解，然后在攪拌狀態(tài)下加入硅源，室溫條件下攪拌0.5~1h，獲得混合物原料，最后在混合物原料中加入3%~5%質(zhì)量百分比的導(dǎo)向劑，在室溫條件下攪拌0.5~1h進(jìn)行成膠；c、老化和晶化成膠完成后，將混合物凝膠于60~70℃下靜態(tài)老化8~22h；老化結(jié)束后，再將混合物凝膠置于100℃下靜態(tài)晶化3~4h；d、過濾、洗滌和干燥晶化完成后，將料漿分離為固體分子篩和母液，固體產(chǎn)物用水洗滌至中性，于100℃下干燥，即得使用Na2CO3輔助合成的低硅鋁比X型分子...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李玉平，賈坤，張翊，李曉峰，竇濤，
申請(專利權(quán))人：太原理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：山西,14