[发明专利]一种分子筛的离子交换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子筛的离子交换方法。

背景技术

由于分子筛具有独特的骨架结构，使其具有一定的酸性和稳定性，因而分子筛在石油炼制、石油化工以及有机合成等领域起到了非常重要的作用。其中，石油化工技术发展过程中的几次重大的革命性突破都与新型分子筛的发现和应用有关，如Y型分子筛在流化催化裂化(FCC)过程中的应用曾经引起了一场炼油技术的革命，大大提高了轻质油产品的质量和收率，ZSM-5分子筛应用于择形催化也引起了炼油技术的革命性进步。

通常，分子筛中都含有非骨架阳离子，如Na⁺(如NaY、ZSM-5、NaA、丝光沸石、β沸石等)，Na⁺以非骨架阳离子的形态存在，中和分子筛骨架上的负电荷。为了使分子筛适应不同场合的需要，如分子筛应用于催化裂化时需要其具有酸性，一般是将Na型分子筛转换为氢型和/或多价金属型分子筛，而使其具有酸性。

在现有技术的离子转型过程中，以NaY分子筛为例，为了保护Y型分子筛的骨架结构，需要控制离子交换体系的pH值不低于3，以避免分子筛结构受到破坏。因此，目前普遍采用的NaY分子筛的离子交换方法为，采用铵盐溶液与NaY分子筛进行离子交换，铵离子将NaY分子筛中的钠离子交换下来，交换后的铵型分子筛经焙烧脱除NH₃后转换为HY而具有酸性，交换体系的pH值通常在3-5之间。由于NaY分子筛特殊的笼形结构，一般需要用新鲜的铵盐溶液进行多次离子交换并焙烧，才能使分子筛上的钠含量降低到1％以下，而该离子交换的深度是由离子浓度差决定的，因此在每次交换过程中都需要加入过量的铵盐，以确保溶液中铵离子对钠离子的交换优势，在达到离子交换平衡后，这部分过量的铵盐与交换下来的钠离子一起与分子筛分离并排放，而后还要对分子筛进行多次清洗和过滤，造成大量的高氨氮含量废水的排放，给污水治理带来了非常大的困难，并耗费大量的水资源。

CN1911513A公开了一种NaY分子筛的铵离子交换方法，该方法包括，按照NaY∶无机铵盐∶H₂O＝1∶(0.5-2.0)∶(5-30)的重量比将NaY分子筛与无机铵盐用水打浆均匀，用碱性溶液调节浆液的pH值为9.0-12.0，并在温度为60-95℃的条件下交换0.5-2.0小时，交换后过滤浆液，滤饼用去离子水淋洗、烘干。该方法较简单地使分子筛一次铵离子交换后的钠含量降到5重％以下。该方法虽然可减少离子交换的次数，在一定程度上废水排放量有所减少，但该方法仍然采用铵离子交换NaY分子筛中的钠离子，无机铵盐和水的消耗量仍然很大，而且在分子筛的离子交换过程中仍然存在含氨氮废水的排放的问题。

CN101069863A公布了一种分子筛的离子交换方法，该方法包括使用N个串联的交换柱，含有待交换的新鲜的交换溶液从第一级交换柱流入，顺序流过串联的各级装有待交换分子筛的交换柱，控制溶液流速使得分子筛粉末能够在柱内悬浮流化起来，在交换柱顶部形成的清液流出柱子顶部，进入下一级交换柱，交换溶液经多级串联交换后，从最后一级作为废液排出，第一级交换柱中的分子筛经过新鲜的交换溶液交换达到规定交换度后通过固液分离得到交换好的分子筛产品，如此各个交换柱按顺序轮流切换，构成操作循环。在达到操作稳态时，每个交换柱中都充满着交换溶液和悬浮着的不同交换度的分子筛。所述交换溶液为含有铵根离子、碱金属离子、碱土金属离子、稀土离子、过渡金属离子和/或锕系元素离子的盐溶液。该方法通过多级串联，使得交换离子的利用率大为提高，流出的废液中交换离子的含量相应地也大为减少。但是，如果采用该方法进行分子筛的铵交换，仍然存在含氨氮废水的排放的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有分子筛离子交换方法中存在的水量消耗大以及离子交换废液特别是氨氮污染物排放量大从而污染环境的缺陷，提供一种水量消耗很小、不存在离子交换废液排放、对环境友好的分子筛的离子交换方法。

本发明提供了一种分子筛的离子交换方法，该方法包括，将分子筛浆液与阳离子离子交换树脂接触，回收与阳离子交换树脂接触后的分子筛浆液；所述分子筛浆液为含有分子筛和水的混合物，阳离子交换树脂的阳离子位包括阳离子A，分子筛的阳离子位包括阳离子B，所述阳离子A与所述阳离子B各自为一种或多种阳离子，且所述阳离子A与所述阳离子B的种类不完全相同；分子筛浆液与离子交换树脂接触的条件使分子筛上阳离子位的阳离子B至少部分被阳离子A的另一种阳离子所取代。