[发明专利]以坡缕石为原料制备沸石分子筛及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以坡缕石为原料制备沸石分子筛及其方法。

背景技术

坡缕石的理论晶体化学分子式为：

(Mg_5-y-zR_y³⁺□_x)(Si_8-xR_x³⁺)O₂₀(OH)₂(OH₂)₄·E²⁺_(x-y+2z)/2(H₂O)₄

其中R³⁺代表Al³⁺和Fe³⁺；□代表八面体空位；E²⁺代表可交换阳离子。

沸石是一种含水的铝硅酸盐矿物，它的一般化学式为：

                M_x/n[Al_xSi_yO_2(x+y)]·mH₂O

式中M是Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，n是M的价态，x介于1～10，y：x在1～5之间，m为x的1～5倍。沸石晶体结构的基本单位是硅(铝)氧四面体。硅氧四面体通过桥氧连接，在平面上显示为多中封闭环状结构。在三维空间上可形成多种形状的规则多面体，构成沸石的孔穴或笼。这些环和笼在三维空间以不同形式连接则构成了沸石晶体中的一维、二维和三维孔道体系。所以沸石结构特征表现为三个部分：一是铝硅酸盐格架；二是格架中的隧道孔、空穴和阳离子；三是以中性分子形式存在于沸石晶格中的沸石水。不同类型的沸石晶内隧道孔的大小各不相同，它的催化活性以及吸附性能和隧道孔的大小有关。沸石晶内隧道孔的直径和矿物中的硅铝比有关。通过调节反应物中Al和Si的浓度配比，可以得到不同类型的沸石。

沸石独特的晶体结构，使其具有孔隙度高、比表面积大、离子交换性、吸附性、催化性、耐酸性、耐热性、耐辐射性等优良性能，因而被广泛应用于石油化工、环境保护、农牧业、建材工业、轻工业以及高新尖端技术等领域。天然沸石在我国许多省份均有分布，价格也较低廉，但天然沸石的孔道体系结构不规则、孔径小或孔容小，杂质矿物大量存在，且不易分离，纯度、稳定性及性能都不及人工合成沸石。因此，天然沸石在尖端技术领域的应用受到很大限制。人工合成沸石不仅保留了沸石的结构特性还具有许多天然沸石不具备的优良特性，但人工合成沸石所需成本高，因此只能应用于精细化工方面。

坡缕石具有与沸石类似的隧道孔结构，但与沸石相比离子交换性差，孔径太小和构型单一，限制了其在离子交换和催化领域的发展。

坡缕石为我国优势资源。但与发达国家相比，该资源利用率低，使用范围小，产品开发的多样化、系列化程度低。本发明提供一种以坡缕石为原料制备沸石分子筛的方法，旨在为坡缕石的应用提供一条高附加值的途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种以坡缕石为原料制备沸石分子筛及其方法。

以坡缕石为原料制备的沸石分子筛是一种含水的铝硅酸盐矿物，它的一般化学式为：

                    M_x/n[Al_xSi_yO_2(x+y)]·mH₂O

式中M是Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，n是M的价态，x介于1～10，y：x在1～5之间，m为x的1～5倍。

以坡缕石为原料制备沸石分子筛的方法包括如下步骤：

1)经过分离提纯，并破碎至小于300目的坡缕石与重量为5～20倍，浓度为5～30％的碱溶液混合，搅拌均匀，得到悬浮浆液；

2)将上述悬浮浆液移入密封反应釜中，在120～200℃条件下反应6～12小时，得到含沸石粉体的浆料；

3)将上述含沸石粉体的浆料经沉淀、离心或压滤方法使浆料脱水，并用水清洗1～3遍，自然凉干，或在低于80℃温度下烘干，研磨至小于100目，得到沸石粉体。碱溶液中添加重量百分比为0.5-4％的铝酸钠、偏铝酸钠或硅酸钠。碱溶液为NaOH或KOH溶液。坡缕石是一种具有层链状结构的镁硅酸盐矿物，它的分子式为：