[发明专利]一种添加空间位阻剂制备新型方沸石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛合成和固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种添加空间位阻剂制备新型方沸石的方法。

背景技术

方沸石（ANA）是一种稀缺的天然沸石，1998年我国内蒙古乌审旗发现大型方沸石矿以后，对其性质和应用研究引起国内各科研机构的广泛关注。方沸石是一种小孔径晶体，使得其在放射性物质的吸附、贮藏以及小分子选择性催化方面有优越的性能。作为重要的矿产资源和化工原料，方沸石具有独特的内部结构和晶体化学性质，可广泛应用于催化、离子交换和离子吸附反应，特别是含氟废水处理等方面。

鉴于天然方沸石有杂质、含量高、晶体结构不完整等不足，人工合成的具有高纯度的方沸石晶体更具有普适性。公开号为CN101514010的发明公开了一种丝光沸石/β沸石/方沸石多孔共生材料的制备方法，将硅源、铝源、碱源、模板剂和水以一定摩尔比混合放入密闭容器晶化，经过滤、水洗、干燥即得多空共生材料。然而，此发明制备产物为三相伴生，制得的方沸石纯度较低，孔道不均一。公开号为CN103572362的发明公开了一种水热合成方沸石单晶的方法，以Si粉、Al粉、NaOH为原料配置前驱液进行水热合成得到方沸石单晶，该方法以纯化学试剂为原料制备方沸石，生产成本较高。因此，探寻高纯度、低成本的方沸石人工合成方法，即能降低生产成本，又能满足行业需求。

粉煤灰是火力发电和城市集中供热锅炉排出的一种主要工业固体废弃物，是煤中无机矿物质灼烧后的氧化物和硅酸盐矿物组成的混合物。其硅铝组分含量可达70%，与沸石分子筛组成硅铝成分相似。利用粉煤灰合成沸石分子筛是粉煤灰高附加值利用的重要途径之一。公开号为CN103046111的发明公开了一种粉煤灰制备纳米方沸石的方法，将与碱焙烧后的粉煤灰加入去离子水制备成溶胶，将所得溶胶过滤所得固体加入碱液中低温水热晶化，经过滤、洗涤、干燥后即得纳米方沸石。然而此发明制备的方沸石无法调控Si/Al比，且含有杂质，纯度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种添加空间位阻剂制备新型方沸石的方法，这种添加空间位阻剂制备新型方沸石的方法用于解决目前制备方沸石的方法产物纯度低、生产成本高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种添加空间位阻剂制备新型方沸石的方法：

一、粉煤灰预处理及活化；

二、利用活化后的粉煤灰制备硅酸钠和氢氧化铝；

三、合成新型方沸石：将粉煤灰处理后得到的氢氧化铝与硅酸钠溶液、水、空间位阻剂M混合均匀，所述反应混合物以摩尔比计为：Na₂SiO₃/Al(OH)₃=40─300，Na₂SiO₃/M=2.5─5.0， Na₂SiO₃/H2O=0.01─0.025；空间位阻剂M为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种与四丙基氢氧化铵的混合溶液，混合溶液中两种组分的摩尔比满足1: 5─1: 50， M为数值，是两种组分的总质量与两种组分的平均摩尔质量的比值；将混合好的物料装入聚四氟乙烯容器，以200r/min─500r/min搅拌2h─8h；然后放入不锈钢反应釜中，在150℃─300℃的条件下水热合成8─24h；取出反应釜内的生成物，在60─80℃水洗3─5次，120℃下干燥1h─24h；干燥后的样品在400℃─800℃下焙烧4─8h，得到粒径为5μm─15μm的以四元环和五元环为主的新型方沸石，新型方沸石为规则的多面体。Na₂SiO₃/M=2.5─5.0中的M指代空间位阻剂M。

上述方案中粉煤灰预处理过程为：将粉煤灰进行粉碎研磨筛分到200目；焙烧，焙烧温度600℃─900℃，焙烧处理的时间为1h─5h；在温度为20℃─80℃，转速100r/min─300r/min的条件下水洗1─3次，每次0.5h─2h，然后将洗涤液与粉煤灰固液分离，分离后固体在120℃干燥5h备用。

上述方案中粉煤灰的活化过程为：将预处理后的粉煤灰与Na₂CO₃以质量比1:0.4─1:1.5混合均匀，在600℃─900℃温度下焙烧1h-3h后取出至25℃备用。