高岭土低温碱熔法合成4A沸石

摘要

本发明涉及一种制备4A沸石的方法，特别是一种以高岭土为原料合成4A沸石的方法。本发明的目的是针对在现有的生产4A沸石的化学合成法、酸化膨润土法和高岭土高温煅烧法所存在的成本高、工艺烦琐的不足之处，提供一种以资源丰富易得的高岭土为原料，生产工艺简单的合成4A沸石的制备方法。本发明高岭土低温碱熔法合成4A沸石的步骤是：将高岭土和氢氧化钠按一定的配比混匀，混匀后加热1～3h，在活化后的产物中加入一定量的活性三氧化二铝、活性二氧化硅和水，并在80～95℃下水热晶化0.5～4h，并将晶化产物经过滤、干燥得4A沸石产品。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备4A沸石的方法，特别是一种以高岭土为原料合成4A沸石的方法。

背景技术

4A沸石的组成为Na₁₂Al₁₂Si₁₂O₄₈·27H₂O，属立方晶系，其八圆环结构形成的空穴自由直径为4.12_，特点是对Ca²⁺、H₂O等小分子物质吸附、交换能力较强，是对水体有重大污染的三聚磷酸钠的最佳替代品。以4A沸石为助剂的洗涤用品具有无磷、无污染、无残留、去污能力强，在洗涤剂行业有着广泛的应用，同时，其也被广泛用于石油裂解和吸附剂等行业。目前生产4A沸石的方法有三种，化学合成法，酸化膨润土法和高岭土高温煅烧法。

1.化学合成法

该方法主要以硅酸钠和铝酸钠溶液(用氢氧化钠配制铝酸钠溶液)为原料合成，由于硅酸钠和铝酸钠等原料的价格较高，且需对制得的4A沸石多次洗涤以便将产品的pH值降至11以下，故该方法生产的4A沸石成本较高。

2.酸化膨润土法

该方法是以膨润土为原料，加入一定量的硫酸并加热处理，洗涤后得酸性白土，再加氢氧化钠与活性SiO₂反应生成多硅酸钠，最后进行水热晶化制得4A沸石。该方法工艺烦琐，而且副产物回收工艺复杂。如日本水泽公司即采用该工艺生产4A沸石。

3.高岭土高温煅烧法

该方法以高岭土为原料，将其在700℃～950℃等高温下煅烧，将其活化后用碱进行溶出，经成胶、晶化制备4A沸石；或者将高岭土与氢氧化钠混合后在550℃～800℃等高温下煅烧，将煅烧后的产物用水抽提后，经胶化、晶化制备4A沸石。该工艺的优点是原料来源广，工艺简单，但工艺要求在高温下煅烧，工艺成本较高。

发明内容

本发明的目的是针对在现有的生产4A沸石的化学合成法、酸化膨润土法和高岭土高温煅烧法所存在的成本高、工艺烦琐的不足之处，提供一种以资源丰富易得的高岭土为原料，生产工艺简单的合成4A沸石的制备方法。

本发明高岭土低温碱熔法合成4A沸石的步骤是：

将高岭土(100目)和氢氧化钠按1∶6.0～6.5的摩尔比混匀，混匀后在200～250℃下加热1～3h，在活化后的产物中按Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O＝1∶0.9～1.1∶1.9～2.2∶25～35的摩尔比分别加入一定量的活性三氧化二铝、活性二氧化硅和水，并在80～95℃下水热晶化0.5～4h，并将晶化产物经过滤、干燥得4A沸石产品。

本发明的原理如下：

2NaOH+Al₂O₃→2NaAlO₂+H₂O

2NaOH+SiO₂→Na₂SiO₃+H₂O

本发明与现有的生产4A沸石的化学合成法，酸化膨润土法和高岭土高温煅烧法相比，具有以下特点：

1、高岭土和氢氧化钠的混和物的反应温度较低，仅200~250℃，省去了高岭土高温活化所需的高温煅烧设备，大大降低了能耗和设备投资；

2、将活化后的高岭土与一定比率的活性二氧化硅和活性三氧化二铝混匀后共同晶化，制备出的4A沸石悬浮液的pH值较低，无需洗涤，工艺流程大大简化；

3、以高岭土为原料，成本较低；

4、合成的4A沸石具有粒度细、分散性好、交换容量大、交换速度快、吸附性能好的优点，且产品价格便宜。

附图说明

图1为本发明高岭土低温碱熔法合成4A沸石的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

将25.8高岭土和24.0g混合均匀，并加入30ml水将混合物调成稠状，在200℃焙烧2小时，冷却后倒入烧瓶，加热1小时，20.4g活性三氧化二铝、24g活性二氧化硅混合均匀，1小时内均匀加入，加162ml水搅拌晶化1小时。在水浴锅上95℃恒温加热3小时，抽滤，然后在110℃干燥2小时，即得4A沸石产品。该产品经“X射线衍射分析”检测，其中含量在96％以上，其钙交换率约为310mg CaCO₃/g，各项理化指标均达到或超过国家标准。

实施例2

将25.8高岭土和25.6g混合均匀，并加入50ml水将混合物调成稠状，在250℃焙烧2小时，冷却后倒入烧瓶，20.4g活性三氧化二铝、24g活性二氧化硅混合均匀，1小时内均匀加入，加162ml水搅拌晶化1小时。在水浴锅上90℃恒温加热4小时，抽滤，然后在105℃干燥2小时，即得4A沸石产品。该产品经“X射线衍射分析”检测，其中含量在98％以上，其钙交换率约为327mg CaCO₃/g，各项理化指标均达到或超过国家标准。