[发明专利]一种低硅铝比锂分子筛的生产方法

说明书

本发明公开了一种低硅铝比锂分子筛的生产方法。该吸附剂首先以硅酸钠、偏铝酸钠为原料制得纳米NaK‑LSX分子筛，再通过在水‑固离子交换体系中引入超声波，利用振动促进分子剧烈运动和相互摩擦撞击，使水合锂离子键断开，同时增加分子扩散速率，促进钠‑锂离子交换，提高锂离子和钠离子的交换效率，得到Li‑LSX分子筛。既增加了Li‑LSX分子筛的氮气吸附容量，又降低了离子交换难度，提高了Li‑LSX分子筛的生产效率。

技术领域

本发明属于微孔材料技术领域，具体涉及一种低硅铝比X型沸石分子筛纳米材料的生产方法。

背景技术

氧气作为一种重要的工业原料,在钢铁、氮肥、煤化工、航空、制药、环保和医药行业被广泛应用，每年纯氧或富氧空气的消耗量极大,制氧行业市场广阔。变压吸附制氧法由于工艺简单、操作简便、产品纯度高、能耗小、投资少,近年来得到了快速发展。变压吸附分离的核心技术是其中的吸附剂,吸附剂的性能直接影响气体分离的效果，目前分离效果最好的高锂交换度的低硅铝比X型分子筛,即硅铝比在1.0-1.1之间的X型沸石锂分子筛（Li-LSX）。Li-LSX分子筛是一种改性的X型分子筛,它较普通X型分子筛具有更多的骨架负电荷,同时由于用离子半径最小、电荷密度最高的金属离子Li⁺交换了原有的Na⁺和K⁺,使Li-LSX具有更高的极化率,对氮气的作用更强,因此Li-LSX有很大的氮气吸附容量和氮氧分离系数。

Li-LSX生产通常是通过可溶性锂盐和NaK-LSX在水溶液中进行离子交换得来，且只有当锂离子交换度在85%以上其氮气吸附容量才有质的提升。由于锂离子半径小，极性作用大，在水溶液中会与水分子形成多层水合锂离子使其在水中的迁移速度慢而与分子筛中钠离子的交换速率低，要提高其交换度需要破坏水合锂离子键。因为水合锂离子键能大，常规的加热搅拌等手段对其破坏作用不明显，导致锂离子和钠离子交换速率慢，高交换度的产品Li-LSX很难得到。锂盐要大大过量，通常需要多次/级交换，交换时间长，效率低。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术缺点，提供一种低硅铝比锂分子筛的生产方法；该方法先以硅酸钠、偏铝酸钠为原料，氢氧化钠、氢氧化钾为碱液，通过在合成体系增加碱液含量、添加金属盐等方式和降低结晶温度，生产出纳米NaK-LSX分子筛，再通过在水-固离子交换体系中引入超声波，利用高能振动破坏水合锂离子键，提高锂离子和钠/钾离子的交换效率，得到Li-LSX分子筛。该方法既降低离子交换难度，又提高离子交换效率和氮气吸附容量。

为了实现以上发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种低硅铝比锂分子筛的生产方法，包括以下步骤：

先以硅酸钠或偏铝酸钠为原料，通过在合成体系增加碱液含量、添加金属盐、降低结晶温度的方式，制得纳米NaK-LSX分子筛；再通过在水-固离子交换体系中引入超声波，利用振动促进分子剧烈运动和相互摩擦撞击，使水合锂离子键断开，同时增加分子扩散速率，促进钠-锂离子交换，提高锂离子和钠/钾离子的交换效率，得到Li-LSX分子筛。

进一步的，所述的金属盐选自氟化银、氯化银和溴化银中的至少一种。所述的金属盐选自氟化银、氯化银和溴化银中的至少一种；所述碱液为氢氧化钠和氢氧化钾的混合溶液。

一种纳米低硅铝比锂分子筛的生产方法，包括以下具体步骤：

S1、NaK-LSX纳米分子筛的合成：将偏铝酸钠倒入反应釜中，加入氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液，搅拌条件下缓慢加入硅酸钠溶液，搅拌均匀，再加入金属盐进行搅拌老化和静态晶化，再经冷却，抽滤，洗涤，烘干吼得到纳米低硅铝比分子筛NaK-LSX；

S2、锂离子交换：将上述制备的纳米低硅铝比分子筛NaK-LSX倒入锂盐溶液中，然后进行加热，同时超声后离心，洗涤，然后将洗涤后固体加入到新鲜锂溶液中重复交换，得到的固体进行烘干、焙烧，得到纳米低硅铝比分子筛Li-LSX。