CN86106921A

CN86106921A - 一种改性沸石的合成

Info

Publication number: CN86106921A
Application number: CN 86106921
Authority: CN
Inventors: 朱静华; 林嗣荣
Original assignee: Beijing Inst No5 Ministry Of Nuclear Industry
Current assignee: Beijing Inst No5 Ministry Of Nuclear Industry
Priority date: 1986-10-23
Filing date: 1986-10-23
Publication date: 1988-05-04

Abstract

一种改性沸石的合成，是以天然沸石为主要原料，加入一定量的氢氧化铝、氯化钾、氢氧化钠和水进行混料，控制一定的温度和时间进行成胶和晶化。本发明合成方法简单，成本较低，按照本发明所合成的产品可用于从溶液中，特别适用于直接从海水中提取钾和从废水中除铵，也能用于吸附铯、铷、锶等。其动态吸钾容量可达37毫克/克·干，吸铵容量可达36毫克/克·干。

Description

本发明属于一种非金属化合物的盐基交换硅铝酸盐的合成方法，涉及到一种用于吸附钾和铵的改性沸石的合成方法。

沸石的合成，一般是用含有硅和铝的化合物与碱金属氢氧化物等化学试剂，按一定的比例混料，在一定的温度下成胶和晶化一定的时间。这样得到的人造沸石，交换容量比较高，但合成的成本较高，无法在工业上应用。因而，试论用天然沸石由海水中直接提取钾盐的方法[《无机盐工业》，1980年第6期1～6页]以及天然沸石处理废水和给水[《工业水处理》，1983年第1期12～14页]二文中提到采用天然斜发沸石作为吸附剂，用来从海水中提取钾和从工业废水中除铵。天然沸石资源丰富，价廉易得，但交换容量较低。

本发明的目的是以廉价易得的天然沸石为主要原料，合成一种交换容量高的无机离子吸附剂。

沸石是一种含水的碱和碱土金属骨架状硅铝酸盐，具有均匀的微孔，根据其有效孔径，可以用来筛分大小不同的分子或离子。每一种沸石的孔径、硅铝比、吸附容量均为固定值。斜发沸石所以能从溶液中优先吸附钾和铵等，就在于它们的水合离子半径比其它共存的离子如钠、钙、镁等的水合半径小，而接近于斜发沸石的有效孔径（4.0～4.4

）的缘故。所以，如果对某些天然沸石进行化学处理，使其硅铝比、孔径等作一定的改进，就能得到适宜于提取钾和铵等离子的吸附剂。

实施本发明的要点是：将天然沸石粉与氢氧化铝、氯化钾、氢氧化钠和水以一定的克分子比进行混料，在搅拌下成胶，再加温晶化，得到的粉状吸附剂，可用粘合剂捏合成粒状产品。

本发明所说的混料，其克分子比是：

SiO₂：Al₂O₃为4～6;Na₂O：SiO₂为0.28～0.5;

H₂O：Na₂O为20～40;K₂O：K₂O+Na₂O为0.25～0.5

混料后，需在搅拌下使天然沸石中的二氧化硅和氧化铝不断溶解成胶，成胶的适宜温度为20～50℃，成胶时间为1～3小时。上面所说的晶化，也就是在90～100℃下水热合成48～72小时，使原沸石不断转为另一种晶型的物质，以达到提高吸附钾和铵等离子的目的。由于晶化所得的新晶体是由过量碱的硅铝凝胶中结晶出来的，晶体颗粒的表面附着有大量的氢氧化物，必须用水洗去，否则会影响产品的质量。经过水热合成反应所得到的粉状改性沸石，难以在工业上应用，可以用亲水性粘合剂进行捏合造粒，以满足离子交换工艺的要求。

本发明所采用的天然沸石，可以是斜发沸石或丝光沸石，或是它们的任意混合物。

下面的例子用来进一步说明本发明，也是本发明的最佳实施方案：

一种天然斜发沸石，经分析其化学组成是（重量百分比）：

SiO₂Al₂O₃K₂O Na₂O CaO MgO ∑Fe

65 11.9 1.89 4.04 3.5 1.02 0.5

称取上述沸石粉268.84克、工业氢氧化铝43.24克、氯化钾49.61克、氢氧化钠62.24克、水500毫升。先将氯化钾和氢氧化钠溶解于水，在搅拌下将氢氧化铝溶解于热碱液中，最后加入沸石粉，在25℃下搅拌1.5小时，在98℃下静止晶化68小时，分出溶液，结晶产品用水洗至pH＝8～10，干燥后用亲水性粘合剂捏合造粒，然后用氯化钠溶液转为钠型备用。

由于本发明是以天然沸石为主要原料，故产品成本较低，而且合成方法简单。按照本发明所合成的改性沸石，能用于从溶液中，特别能用于从海水中直接提取钾和从废水中吸附铵，还能用于吸附铯、铷、锶等。其吸附容量比天然斜发沸石高近一倍（见附表1和2）。

附表1 天然沸石和本发明吸附钾的性能比较

吸附介质	吸附方式	吸钾容量（毫克／克·干）
				天然沸石	本发明
		纯KCl溶液	静态			50～60	85～90
海水＊	静态			15～17	30～32
		动态	20			36～38

＊溶液组成（克/升）：K⁺＝0.38，Na⁺＝13，Ca⁺⁺＝0.4

Mg⁺⁺＝1.5，Cl^-＝17，SO² ₄＝6.2

附表2 天然沸石和本发明吸附铵的性能比较

吸附介质	吸附方式	吸铵容量（毫克／克·干）
				天然沸石	本发明
		纯NH₄Cl溶液	静态			15	36
动态	18			36
			含NH₄ ⁺溶液＊		静态	9	17

＊溶液组成（克/升）：NH⁺ ₄＝0.1，Na⁺＝0.4

K⁺＝0.08，Ca⁺⁺＝0.4，Mg⁺⁺＝0.1

Claims

1、一种改性沸石的合成，是用含有硅和铝的化合物与碱金属氢氧化物和水以一定的克分子比混料，再经过成胶和晶化，本发明的特征是以天然沸石为主要原料，加入氢氧化铝、氯化钾、氢氧化钠和水，使其克分子比分别为：

SiO₂：Al₂O₃为4～6； Na₂O：SiO₂为0.28～0.5；

H₂O：Na₂O为20～40； K₂O：K₂O+Na₂O为0.25～0.5

进行混料，在20～50℃下成胶1～3小时，在90～100℃晶化48～72小时。

2、按照权利要求1所说的一种改性沸石的合成，其特征是所说的天然沸石是指斜发沸石，或丝光沸石，或者是它们的任意混合物。