[发明专利]一种由地质聚合物制备NaA分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属地质聚合物材料领域和NaA分子筛材料领域，具体是一种由地质聚合物制备NaA分子筛的方法。

背景技术

地质聚合物材料由法国材料学家Joseph Davidovits于1978年提出。它是硅氧四面体和铝氧四面体通过桥氧构成的无定形三维网状结构，碱金属或碱土金属阳离子起到平衡铝氧四面体负电荷的作用。Deventer等人推测地质聚合物材料是沸石分子筛的一种中间状态。通常，地质聚合物材料是无定形非晶结构，但本课题组通过高分辨透射电镜（HRTEM）分析，发现地质聚合物材料中有少量纳米尺度的有序结构；通过进一步研究，该地质聚合物材料在相应的水热条件下可以转化成分子筛。因为地质聚合物强度较高，水热后强度有所增加，因此，利用该方法制备自支撑分子筛材料具有简易、成本低的巨大优势。

NaA沸石分子筛具有易生产、钙离子交换能力强、表面吸附力强、抗污垢和抗再沉积作用好、无毒性、无污染、稳定性好等特点，可用于洗涤剂、催化剂和吸附分离等领域。目前，制备NaA沸石分子筛的传统方法主要是水热合成法，产物都是粉末颗粒，必须用粘结剂经过二次成型才能应用，造成NaA沸石分子筛成本高，制备工艺复杂，限制了NaA沸石分子筛的广泛应用。利用地质聚合物材料可以根据设计要求成型各种形状试样，经过水热处理即可制备出相应的NaA分子筛及其膜材料。

分子筛膜作为无机膜的一种，具有许多独特的优点：分子筛具有均一的孔径结构，其大小在 0.30～1 nm之间，与一般分子的大小相近，因而分子筛膜可依据其孔径来筛分不 同大小的分子，大大提高了气体分离的选择性；分子筛晶体 的硅铝比可调节，骨架中Si或Al原子还可被其他原子取代， 故可依据不同的需要制备不同类型的分子筛膜。

分子筛膜的这种分子水平上的分离和催化的双重功能使得其在气体、液体分离、择形催化、 膜催化和膜反应器等领域有着良好的应用前景，成为近年 来无机膜材料研究的前沿和热点。分子筛膜的制备大部分是在多孔或致密载体上，分子筛晶体以相互交联的方式生长形成一连续的、厚度薄、均匀无 缺陷的膜。分子筛膜性能优劣取决于能否在适合的载体上再现性好的制备出无缺陷、大面积的分子筛膜，只有这样才能使分子筛膜在膜分离、膜催化等领域的实际工业应用成为可能；但实践表明，这种制备分子筛膜的方法往往需要多次合成且效果不好，特别是大面积的载体材料和分子筛膜非常难以制备，限制了分子筛膜的大规模应用。

目前，合成的NaA沸石分子筛膜主要应用在渗透汽化、气体分离和膜传感器等方面。NaA分子筛是人工合成亲水性最强的分子筛，因此NaA分子筛膜在有机物脱水领域具有广泛应用前景。目前，制备NaA分子筛的传统方法主要是水热合成法和微波合成法，而分子筛膜大都是在多孔载体上通过预涂晶种，经二次合成得到，制备工艺复杂，成本高，限制了NaA分子筛膜的广泛应用。

本发明可利用地质聚合物材料预成型制备各种形状的膜材料，经过水热处理后即可制备出相应的自支撑NaA分子筛膜材料。与NaA分子筛膜制备技术相关的专利很多，但都是在载体支撑下获得分子筛膜。利用分子筛自身作为支撑体且具有很高强度的NaA分子筛膜未见报道。

与NaA分子筛制备技术相关的专利情况如下：

专利号为200410052721.3的中国发明公开了一种小晶粒NaA的制备方法。该方法用正硅酸乙酯或硅溶胶水解得到的SiO₂前驱体为硅源，偏铝酸钠为铝源，原料摩尔组成为aNa₂O:xAl₂O₃:SiO₂:dH₂O,其中a为4-9，x为0.4-4，d为50-500，在晶化温度为40-100℃，晶化时间为2-72小时条件下水热制备相对结晶度比较高的NaA沸石。其不足之处是产物颗粒状，难以根据应用需求成型各种形状的NaA分子筛产品。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种由地质聚合物制备NaA分子筛的方法。该方法具有原料来源广泛，合成成本低，可根据应用要求设计NaA分子筛形状等特点。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下:

一种由地质聚合物制备NaA分子筛的方法，操作步骤如下:

1. 地质聚合物试样的制备