專(zhuān)利名稱(chēng)：利用杭錦2^#土制備SBA-15和P型分子篩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分子篩材料合成方法，特別指一種以?xún)?nèi)蒙古杭錦旗出產(chǎn)的杭錦2# 土為原料制備SBA-15和P型分子篩的方法。
背景技術(shù)：
分子篩是一類(lèi)具有奇妙孔道結(jié)構(gòu)和獨(dú)特化學(xué)性質(zhì)的多孔材料，不僅具有可預(yù)測(cè)的高效分子篩分功能，還具有離子交換、吸附和催化活性等眾多優(yōu)異性能。因而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、建材、化工、環(huán)保、能源、醫(yī)藥、國(guó)防以及新材料等眾多領(lǐng)域，并具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。SBA-15 分子篩(D. Zhao, P. Yang, N. Melosh, J. Feng, B. F. ChmeIka, G. D. Stucky, Adv. Mater.，1998，10，1380.)屬于介孔分子篩，水熱穩(wěn)定性高，在催化、吸附分離、生物及納米材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。因此，其合成技術(shù)是近年來(lái)興起的又一項(xiàng)重要化工技術(shù)。P型分子篩屬于微孔分子篩，不僅對(duì)Ca2+、Mg2+有很強(qiáng)的離子交換能力，還具有很高的非離子表面活性劑吸附容量。此外，P型分子篩對(duì)洗滌劑中某些比較昂貴配方組分具有穩(wěn)定作用，被認(rèn)為是4A型沸石洗滌劑助劑最具潛力的替代產(chǎn)品。杭錦2# 土產(chǎn)于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市杭錦旗巴拉貢鎮(zhèn)境內(nèi)，礦藏集中在二十至三十平方公里內(nèi)，探明儲(chǔ)量約十億噸，礦層厚度巨大，覆蓋層薄，為經(jīng)濟(jì)易采的礦床。其自然粒度較小，比表面積大，改性后具有很好的吸附性、離子交換性和脫色性能，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。現(xiàn)階段杭錦2#土開(kāi)發(fā)利用主要集中在透水磚(CN101153510)、活性白土(CN1623651)、煤用固硫節(jié)煤添加劑(CN1888034)、提取納米二氧化硅(CN101618875)等方面。杭錦2# 土是一種層狀富鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，化學(xué)成分主要有=SiO2 50.81 %, Al2O3 19. 29%, MgO 4. 53%，因此杭錦2# 土完全有可能作為合成分子篩的硅鋁源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用杭錦2# 土制備SBA-15和P型分子篩的方法，這種方法以廉價(jià)的杭錦2# 土為原料，在一個(gè)工藝流程中調(diào)節(jié)合成條件分別合成了 SBA-15和P型分子篩，拓展了杭錦2# 土的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明要解決的的技術(shù)問(wèn)題由如下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)利用杭錦2# 土制備SBA-15和P 型分子篩的方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟首先，將杭錦2# 土酸化處理，經(jīng)水洗、干燥后與碳酸鈉混合并高溫焙燒；然后，加水浸泡焙燒后的熟料得到浸出液和不溶殘?jiān)?；最后，向浸出液中加入表面活性劑溶液，通過(guò)晶化、洗滌、干燥、焙燒得到SBA-15分子篩，再利用上述不溶殘?jiān)⒀a(bǔ)充鋁源，通過(guò)晶化、洗滌、干燥得到P型分子篩，具體步驟如下(I)將杭錦2# 土與2mol/L鹽酸按固液比I : 3 8混合，于加熱套中沸騰反應(yīng) 30 60分鐘，冷卻、水洗產(chǎn)物至中性并干燥；(2)將酸化處理的杭錦2# 土與碳酸鈉按質(zhì)量比I : I I. 5混合，于650 700°C 焙燒90 120分鐘；
(3)將焙燒后的熟料按固液質(zhì)量體積比I : 6 9加入蒸餾水，室溫?cái)嚢?小時(shí)， 離心分離10分鐘得到含有硅酸鈉的浸出液和不溶殘?jiān)?4)向浸出液中按體積比I : 3 8加入由鹽酸配置的P123非離子表面活性劑溶液，室溫?cái)嚢?小時(shí)，在100°C的條件下，水熱晶化2 3天，經(jīng)過(guò)洗滌、干燥、焙燒后得到SBA-15分子篩，其中鹽酸濃度為2mol/L，非離子表面活性劑P123的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
3.43% ；(5)將上述不溶殘?jiān)促|(zhì)量比3 : 5 6加入到鋁源溶液中，在100°C的條件下， 水熱晶化8 12小時(shí)，經(jīng)過(guò)洗滌、干燥后得到P型分子篩，其中，鋁源為鋁酸鈉，鋁源溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.5%。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本制備方法以杭錦2# 土為原料，所用的全部硅源為杭錦2# 土酸化后，經(jīng)高溫堿熔焙燒后制得。本制備方法經(jīng)酸化，堿熔焙燒，水溶液浸泡處理，調(diào)節(jié)制備條件，利用浸出液合成得到的SBA-15型分子篩的比表面積和孔徑可控，分別為485 856m2/ g和4. 8 6. 3nm。本制備方法利用不溶殘?jiān)铣傻玫降募兿郟型分子篩為球型微米顆粒， 粒徑可控，直徑范圍為3 10 μ m。本制備方法原料易得且利用率高，合成方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成
本低。


圖I為本發(fā)明的合成工藝路線(xiàn)圖。
圖2為本發(fā)明合成的SBA-15分子篩的XRD譜圖。
圖3為本發(fā)明合成的SBA-15分子篩低溫N2吸附-脫附等溫線(xiàn)圖。
圖4為本發(fā)明合成的SBA-15分子篩的孔徑分布圖。
圖5為本發(fā)明合成的SBA-15分子篩的TEM圖。
圖6為本發(fā)明合成的P型分子篩的XRD譜圖。
圖7為本發(fā)明合成的P型分子篩的SEM圖。具體實(shí)施方案
下面結(jié)合具體的實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明；應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例I
以杭錦2#土為原料制備SBA-15分子篩將杭錦2#土與2mol/L鹽酸按固液比I : 5
混合，于加熱套中沸騰反應(yīng)30分鐘，冷卻、水洗產(chǎn)物至中性并干燥；在650°C下焙燒IOg酸化杭錦2# 土和IOg碳酸鈉的混合物90分鐘；將IOg焙燒后的粉末加入到70mL蒸餾水中， 在室溫下浸泡并攪拌2小時(shí)，離心分離10分鐘；將3. 56g P123加入到100mL2mol/L的鹽酸溶液中，40°C下攪拌至P123完全溶解。將離心分離得到的浸出液加入到上述溶液中，室溫下攪拌3小時(shí)，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，100°C水熱晶化2天，經(jīng)洗滌、干燥、焙燒后得到產(chǎn)品；產(chǎn)品經(jīng)XRD和低溫N2吸附-脫附技術(shù)表征，確定為SBA-15分子篩(比表面積 485m2/g,孔徑 4. 8nm)。實(shí)施例2以杭錦2#土為原料制備SBA-15分子篩將杭錦2#土與2mol/L鹽酸按固液比I : 5
4混合，于加熱套中沸騰反應(yīng)30分鐘，冷卻、水洗產(chǎn)物至中性并干燥；在650°C下焙燒IOg酸化杭錦2# 土和IOg碳酸鈉的混合物90分鐘；將IOg焙燒后的粉末加入到70mL蒸餾水中， 在室溫下浸泡并攪拌2小時(shí)，離心分離10分鐘；將3. 56gP123加入到100mL2mol/L的鹽酸溶液中，40°C下攪拌至P123完全溶解。將離心分離得到的浸出液加入到上述溶液中，室溫下攪拌3小時(shí)，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，100°C水熱晶化3天，經(jīng)洗滌、干燥、焙燒后得到產(chǎn)品；產(chǎn)品經(jīng)XRD和低溫N2吸附-脫附技術(shù)表征，確定為SBA-15分子篩(比表面積 599m2/g,孔徑 5. 3nm)。實(shí)施例3以杭錦2#土為原料制備SBA-15分子篩將杭錦2#土與2mol/L鹽酸按固液比I : 5 混合，于加熱套中沸騰反應(yīng)30分鐘，冷卻、水洗產(chǎn)物至中性并干燥；在700°C下焙燒IOg杭錦2# 土和IOg碳酸鈉的混合物90分鐘；將IOg焙燒后的粉末加入到70mL蒸餾水中，在室溫下浸泡并攪拌2小時(shí)，離心分離10分鐘；將3. 56gP123加入到IOOmL 2mol/L的鹽酸溶液中，40°C下攪拌至P123完全溶解。將離心分離得到的浸出液加入到上述溶液中，室溫下攪拌3小時(shí)，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，100°C水熱晶化2天，經(jīng)洗滌、干燥、焙燒后得到產(chǎn)品；產(chǎn)品經(jīng)XRD和低溫N2吸附-脫附技術(shù)表征，確定為SBA-15分子篩(比表面積 765m2/g,孔徑 6. Onm)。實(shí)施例4以杭錦2#土為原料制備SBA-15分子篩將杭錦2#土與2mol/L鹽酸按固液比I : 5 混合，于加熱套中沸騰反應(yīng)30分鐘，冷卻、水洗產(chǎn)物至中性并干燥；在700°C下焙燒IOg杭錦2# 土和IOg碳酸鈉的混合物90分鐘；將IOg焙燒后的粉末加入到70mL蒸餾水中，在室溫下浸泡并攪拌2小時(shí)，離心分離10分鐘；將3. 56gP123加入到IOOmL 2mol/L的鹽酸溶液中，40°C下攪拌至P123完全溶解。將離心分離得到的浸出液加入到上述溶液中，室溫下攪拌3小時(shí)，轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，100°C水熱晶化3天，經(jīng)洗滌、干燥、焙燒后得到產(chǎn)品；產(chǎn)品經(jīng)XRD和低溫N2吸附-脫附技術(shù)表征，確定為SBA-15分子篩(比表面積 856m2/g,孔徑 6. 3nm)。實(shí)施例5以杭錦2# 土為原料制備P型分子篩將2. 73g鋁酸鈉溶于IOg蒸餾水中，并將上述鋁源溶液加入到7. 5g離心分離后得到的不溶殘?jiān)?，充分?jǐn)嚢杷媚z溶液30分鐘；將所得混合物轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，100°C水熱晶化8小時(shí)，經(jīng)洗滌、干燥后得到產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)XRD 和SEM技術(shù)表征，確定為直徑3 μ m球形的純相P型分子篩。實(shí)施例6以杭錦2# 土為原料制備P型分子篩將2. 73g鋁酸鈉溶于IOg蒸餾水中，并將上述鋁源溶液加入到7. 5g離心分離后得到的不溶殘?jiān)校浞謹(jǐn)嚢杷媚z溶液30分鐘；將所得混合物轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，100°C水熱晶化10小時(shí)，經(jīng)洗滌、干燥后得到產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)XRD 和SEM技術(shù)表征，確定為直徑7 μ m球形的純相P型分子篩。實(shí)施例7以杭錦2# 土為原料制備P型分子篩將2. 73g鋁酸鈉溶于IOg蒸餾水中，并將上述鋁源溶液加入到7. 5g離心分離后得到的不溶殘?jiān)?，充分?jǐn)嚢杷媚z溶液30分鐘；將所得混合物轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，100°C水熱晶化12小時(shí)，經(jīng)洗滌、干燥后得到產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)XRD和SEM技術(shù)表征，確定為直徑10 um球形的純相P型分子篩。
權(quán)利要求
1.利用杭錦2# 土制備SBA-15和P型分子篩的方法，其特征在于該制備方法包括以下步驟首先，將杭錦2# 土酸化處理，經(jīng)水洗、干燥后與碳酸鈉混合并高溫焙燒；然后，加水浸泡焙燒后的熟料得到浸出液和不溶殘?jiān)?；最后，向浸出液中加入表面活性劑溶液，通過(guò)晶化、洗滌、干燥、焙燒得到SBA-15分子篩，再利用上述不溶殘?jiān)⒀a(bǔ)充鋁源，通過(guò)晶化、洗滌、干燥得到P型分子篩，具體步驟如下(1)將杭錦2#土與2mol/L鹽酸按固液比I : 3 8混合，于加熱套中沸騰反應(yīng)30 60分鐘，冷卻、水洗產(chǎn)物至中性并干燥；(2)將酸化處理的杭錦2#土與碳酸鈉按質(zhì)量比I : I I. 5混合，于650 700°C焙燒90 120分鐘；(3)將焙燒后的熟料按固液質(zhì)量體積比I: 6 9加入蒸餾水，室溫?cái)嚢?小時(shí)，離心分離10分鐘得到含有硅酸鈉的浸出液和不溶殘?jiān)?4)向浸出液中按體積比I: 3 8加入由鹽酸配置的P123非離子表面活性劑溶液， 室溫?cái)嚢?小時(shí)，在100°C的條件下，水熱晶化2 3天，經(jīng)過(guò)洗滌、干燥、焙燒后得到SBA-15 分子篩，其中鹽酸濃度為2mol/L，非離子表面活性劑P123的溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 43% ;(5)將上述不溶殘?jiān)促|(zhì)量比3 5 6加入到鋁源溶液中，在100°C的條件下，水熱晶化8 12小時(shí)，經(jīng)過(guò)洗滌、干燥后得到P型分子篩，其中，鋁源為鋁酸鈉，鋁源溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用杭錦2#土制備SBA-15和P型分子篩的方法，包括以下步驟首先，使用鹽酸溶液處理杭錦2#土，再高溫堿熔焙燒酸化除鐵后的杭錦2#土；然后，加水浸泡焙燒后的熟料得到浸出液和不溶殘?jiān)?；最后，向浸出液中加入表面活性劑溶液，通過(guò)晶化、洗滌、干燥、焙燒得到SBA-15分子篩，再利用不溶殘?jiān)⒀a(bǔ)充鋁源，通過(guò)晶化、洗滌、干燥得到P型分子篩。本制備方法原料易得且利用率高，合成方法簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C01B39/02GK102602954SQ20111046179
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者張宇, 照日格圖, 王獎(jiǎng), 薩嘎拉, 陳冰 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古師范大學(xué)