[发明专利]一种钠基制氧分子筛及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种钠基制氧分子筛及其制备工艺，涉及分子筛技术的领域。钠基制氧分子筛由包括以下重量份的原料制成：硅酸钠28‑33份，氢氧化钠44‑56份，氢氧化钾72‑86份，氢氧化铝粉35‑53份，无水氯化钙5‑9份，去离子水400‑430份；其制备工艺为：在自取自拌反应器中进行原料混合和反应，先制备出纯相分子筛，然后，将Ca²⁺交换到纯相分子筛上，得到钠基制氧分子筛。本申请的钠基制氧分子筛可作为变压吸附制氧专用的分子筛，SiO₂/Al₂O₃的值低于2.2，对氮气的吸附能力强，对氮气和氧气的分离效果更好；另外，本申请的制备工艺有助于减少杂相分子筛的生成，有助于生成钠基制氧分子筛。

技术领域

本发明涉及分子筛技术领域，更具体地说，它涉及一种钠基制氧分子筛及其制备工艺。

背景技术

分子筛是一种可以用来制取氮气和氧气的材料，其原理是分子筛对空气中的氮气和氧气的吸附率不同。氮气的四极矩强于氧气，极化率也较大，因此，氮气能与分子筛表面形成较强的四极矩作用，使得氮气可以被优先分离，从而可以制得氮气和氧气。在分子筛的硅铝比较低的情况下，用来平衡骨架负电荷的阳离子数目最多，所以分子筛的极性更大，对氮气的极化能力更强，有助于将氮气和氧气分离，因此，低硅铝比的分子筛在制氧技术中应用更加广泛。

相关技术中公告号为CN106745044B的专利，公开了一种使用Na₂CO₃辅助合成低硅铝比X型分子筛的方法，包括下列步骤：(1)制备导向剂：将硅源加入到铝源、碱源和水中，制备导向剂；(2)使用Na₂CO₃辅助合成低硅铝比X型分子筛原粉：按摩尔比为:SiO₂/Al₂O₃＝1.9～2.3,Na₂O/(Na₂O+K₂O)＝0.73～0.8,H₂O/SiO₂＝50～69,H₂O/(Na₂O+K₂O)＝11～16,其中Na₂CO₃/Na₂O＝0.3～0.7的比例投料，分别量取相应量的硅源、铝源、碱源和水作为原料，采用两步水热法在钠钾体系中，加入导向剂，静态老化和晶化后，制得SiO₂/Al₂O₃摩尔比为2.0～2.2之间，晶粒尺寸为1～3μm之间的纯相低硅铝比X型分子筛。

针对上述中的相关技术，发明人认为Na⁺对氮气的极化能力不够强，导致上述低硅铝比X型分子筛对氮气和氧气的分离效果不够好。

发明内容

为了改善分子筛对氮气和氧气的分离效果，本申请提供一种钠基制氧分子筛及其制备工艺。

第一方面，本申请提供一种钠基制氧分子筛，采用如下的技术方案：一种钠基制氧分子筛，由包括以下重量份的原料制成：硅酸钠28-33份，氢氧化钠44-56份，氢氧化钾72-86份，氢氧化铝粉35-53份，无水氯化钙5-9份，去离子水400-430份。

通过采用上述技术方案，由于加入无水氯化钙，制得了Ca²⁺交换改性的分子筛，Ca²⁺与氮气可以形成强相互作用，可以提高分子筛对氮气的吸附能力，有助于改善分子筛对氮气和氧气的分离效果；但是，Ca²⁺在交换改性过程中的浓度过大，容易造成制备的制氧分子筛的骨架结构受损，导致制氧分子筛的结晶度下降，在本申请的原料配比下，有助于改善因Ca²⁺的浓度过高而导致制氧分子筛的结晶度下降的问题；因此，本申请通过添加无水氯化钙并控制无水氯化钙的添加量，可以制备得到氮气和氧气的分离效果好的制氧分子筛。