[发明专利]一种用作中空玻璃吸附剂的改性天然辉沸石及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工吸附剂技术领域，具体涉及一种用作中空玻璃吸附剂的改性天然辉沸石及制备方法。

背景技术

中空玻璃是指由两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。中空玻璃主要由框架、玻璃、密封胶、干燥剂等组成（如附图1所示）。因中空玻璃内部气体是干燥的，通常具有七大优点：（1）优越的节能效果；（2）高度隔音；（3）消除霜露；（4）抗风压强度高；（5）玻璃不易自爆；（6）镀膜层不会脱落；（7）玻璃原片不会断裂，是一种安全有效的节能产品。随着国家对建筑物在节能环保方面越来越高的要求,中空玻璃将被广泛应用。

随着密封胶技术和中空玻璃双道结构技术的普遍使用，中空玻璃干燥剂的作用显得尤为重要，其目的主要有两个：一是吸附密封于中空玻璃空气层内的水分，以及逐渐渗入到中空玻璃内层的水分，以保持中空玻璃内层空气的露点低于-40℃，避免中空玻璃内表面结霜、结露；二是吸附密封于空气层内由密封胶挥发出的有机溶质，避免在中空玻璃内层形成化学雾。同时，要求中空玻璃干燥剂对氮气和充填的惰性气体（如氢气或氩气等）的吸附能力要小，以保证中空玻璃不变形和降低热传导性。

中空玻璃一般使用四种干燥剂，即硅胶、沸石分子筛、硅胶和沸石分子筛混合物以及含有干燥剂的新型粘合剂，目前国内市场使用的干燥剂以沸石分子筛和硅胶为主。硅胶是一种非晶态二氧化硅，具有孔径大、孔径分布广、比表面积大等特点，不具有分子筛分效应，其吸附汽相的工作原理通常为毛细凝缩现象。硅胶吸附湿气分子的能力随温度升高而增加，因此如果中空玻璃在正常室温条件下长时间接触高湿度水汽，用硅胶作为干燥剂是最理想的选择。但是，硅胶很难在低湿度条件（即低露点条件）下，在中空玻璃的密封系统内起保护作用。

目前作为干燥剂广泛使用于中空玻璃的沸石分子筛主要有两类：A型和X型沸石。沸石分子筛的吸附能力与电荷密度、所吸附的分子等因素有关。水分子体积小（2.6?），是一种高度极性的分子，很容易被沸石所吸附，即使在湿气相当低的情况下，水分子也会被牢牢吸附在沸石孔道内。3A沸石吸附剂的生产过程比较复杂，沸石原粉经过阳离子交换后，加上一定粘结剂成型-转晶之后，制得具有一定尺寸的球状吸附剂，存在一定环境与能耗问题。

产于我国北京地区的天然辉沸石，品位高，储量丰富，开采成本低，是一种具有广泛应用前景的新天然矿物资源。辉沸石骨架拓扑结构为STI型，晶胞化学组成为Na_0.2Mg_0.1Ca_8.4[Al_17.2Si_54.8O₁₄₄] · 65H₂O，属钙型矿物。STI沸石具有椭圆中孔十元环孔道（沿[100]方向，0.49 nm×0.62 nm）和交叉的八元环小孔孔道（沿[101]方向，0.27 nm×0.56 nm）。复旦大学龙英才等曾对该天然沸石进行了一系列结构改性 [丘瑾等，化学学报，1999, 57, 377；Cheng, X.-W. etc. Microporous Mesoporous Mater. 2005, 83, 233；钟鹰等，化学学报，2005, 63, 955]，在此基础上，还对STI沸石的吸附性质、烯烃异构化反应 [李军等，化学学报, 2000, 58, 988；Li, J. etc. Microporous Mesoporous Mater. 2000, 37, 365]及离子交换性质 [龙英才等，ZL 03 141 604.7，2003；Long, Y.-C. etc. Chin. J. Chem. 2004, 22, 668]和抗酸性等进行详细研究，并将LiCl分子组装于其孔道内，得到一种性能优良的湿敏材料 [邹静等，化学学报，2001, 59 (6), 862；Zou, J. etc. J. Mater. Chem. 2004, 14, 2405]。将STI沸石离子交换后载银制成醋酸脱碘吸附剂 [龙英才等，ZL 03 141 604.7，2003]。天然STI沸石开采之后，直接粉碎为具有一定尺寸的颗粒，再经过活化或简单改性，即可得到水吸附量符合要求的吸附剂。因此，从经济和环保角度来分析，天然STI沸石极有可能开发成为一种新型中空玻璃分子筛吸附剂，用于干燥中空玻璃夹层中少量的水汽。

发明内容