[发明专利]伊利石黏土水热碱法合成方沸石的方法以及方沸石

说明书

本发明提供了一种伊利石黏土水热碱法合成方沸石的方法以及方沸石，所述伊利石黏土水热碱法合成方沸石的方法包括步骤：将伊利石粉体与无机碱、含硅助剂和溶剂混合，老化得到反应物料的悬浮液；将所述反应物料的悬浮液进行水热合成，得到方沸石悬浮液；将所述方沸石悬浮液过滤得到滤饼和滤液，所述滤饼经洗涤和干燥得到方沸石粉体，所述溶剂为水或所述滤液。本发明具有合成工艺技术条件易实现、合成方法工序简易、操作方便、合成产物纯度较高、性能优异、合成过程绿色环保、产生的滤液可进行回收利用等优点。

技术领域

本发明涉及新型无机功能材料技术领域，具体来讲，涉及一种伊利石黏土水热碱法合成方沸石的方法以及方沸石。

背景技术

方沸石为架状结构的钠铝硅酸盐矿物，由4、6和8元环形成不规则孔道的微气孔沸石。方沸石具有孔道短、活性点位分布广泛等特点，在炼油和石油化工等反应中表现出优异的催化性能，可用作催化剂载体，色谱柱填料，对含氟离子、碳酸根离子以及重金属等废水处理和放射线元素具有优异的吸附性能，对含有锂离子的溶液也具有吸附分离效果。但天然方沸石储量少、纯度低、粒度大等方面无法满足工业生产需求，在环境污染节能控制、烃分离和双功能催化等应用领域需要采用合成方沸石。

伊利石属于2：1型结构的、非膨胀性的层状硅酸盐。其结构是由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成，其中一部分硅被铝置换。我国伊利石矿产资源丰富，分布广泛，其中浙江、河南、河北地区的远景矿产储量都超过了亿吨。目前，国内外对伊利石的加工应用总体上还处在初级阶段，许多天然伊利石矿物都直接用做生产陶瓷、钾肥、工业填料等，产品附加值低。因此，研究一种伊利石为原料制备高附加值的方沸石具有重要意义。

专利申请号为CN103046111A，名称为“一种用粉煤灰制备纳米方沸石的方法”公开了采用粉煤灰为原料制备纳米方沸石的方法；专利申请号为CN103318910A名称为“一种由地质聚合物水热晶化制备大尺寸方沸石的方法”公开了用化学合成铝硅酸盐活性粉体为固体原料，钠水玻璃为激发剂制备大尺寸方沸石的方法。但以上两个专利在制备方沸石过程中均使用了高温焙烧工艺，能量消耗过多，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种不用进行焙烧、能耗低、绿色环保、生产周期短的伊利石黏土水热碱法合成方沸石的方法。又如，本发明的另一目的在于提供一种原料来源广、纯度高、性能优异、应用范围广的方沸石。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种伊利石黏土水热碱法合成方沸石的方法，所述方法包括步骤：

将伊利石粉体与无机碱、含硅助剂和溶剂混合，老化得到反应物料的悬浮液；

将所述反应物料的悬浮液进行水热合成，得到方沸石悬浮液；

将所述方沸石悬浮液过滤得到滤饼和滤液，所述滤饼经洗涤和干燥得到方沸石粉体，所述溶剂为水或所述滤液。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述伊利石粉体的粒径可为74μm～0.15mm，所述伊利石粉体可为将伊利石黏土干燥、破碎、粉磨与分级后得到。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述伊利石黏土可包括20wt％～80wt％的伊利石、10wt％～60wt％的石英、5wt％～40wt％的蒙脱石，所述伊利石黏土的化学成分可包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和K₂O。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述无机碱可包括NaOH、KOH、Al(OH)₃中至少一种，所述含硅助剂可包括白炭黑、硅酸钠、硅酸钾中至少一种。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，将所述伊利石粉体、无机碱、含硅助剂和水可按物质的量比为(0.01～1):(0.01～1):(0.03～0.1):(1～10)混合。