[发明专利]一种应用活化硅源制备低硅NaX沸石的方法

说明书

技术领域

本发明属于沸石分子筛合成技术领域，具体涉及一种应用活化硅源制备低硅NaX沸石的方法。

背景技术

NaX沸石和NaY沸石都具有天然八面沸石结构，但是它们的硅铝比不同。NaX沸石的硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)理论上范围为2～3。但是应用常规方法合成的NaX沸石的硅铝比大于2.3(Milton R.M.US Pat.2,882,244)。本发明所说的低硅NaX沸石是指硅铝比低于2.3，特别是接近2.0的NaX沸石。这种NaX沸石具有高的铝含量，具有特殊的性能。在功能材料、催化反应、吸咐分离和离子交换等方面具有重要的应用价值。目前已应用于工业气体分离(如空气分离制备氧气和氮气等)和洗涤剂等领域。

在洗涤剂中往往采用三聚磷酸钠作为助剂，它可以络合水中的钙离子和镁离子，可以软化硬水。但是磷能造成水质的污染，破坏生态平衡。因而人们寻求三聚磷酸钠的代用品。沸石被公认是三聚磷酸钠的理想代用品。NaA沸石的硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)等于2。由于它具有最高的铝含量，因而具有高的钙离子交换能力，目前作为洗涤剂助剂已工业化生产。但是由于NaA沸石孔径较小，对水中镁离子的交换能力差，孔径小也影响离子交换速度。NaX沸石具有较大的孔径，可以有效的交换镁离子，同时具有较高的离子交换速度。但用常规方法合成的NaX砩石硅铝比大于2.3。高的硅铝比影响离子交换能力，使其不适于作洗涤剂助剂。本发明可以合成硅铝比接近2.0的NaX沸石，不存在上述缺点，适于作洗涤剂助剂。

采用常规方法不能合成硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)低于2.3的沸石。有人采用后处理技术制备低硅NaX沸石(Coglione A.J.，Nyack N.Y.，Cannan T.R.，et al，US Pat.5,366,720)。该方法把常规合成的硅铝比高的NaX沸石置于碱性铝酸钠溶液中，于一定条件下铝化，使铝同晶取代硅，从而制得硅铝比比较低的NaX沸石。这种方法所需时间比较长，而且后处理使NaX沸石结晶度下降。有人在含钾、钠混合阳离子硅铝酸盐体系中合成了低硅X硅石(Wolf F.Furtig H.，Lemnitz E.，DDR Pat.43,221；Kul G.H.，Zeolites，1987，7，451)。钾的引入使合成成本提高。同时该方法得到的是含钾钠混合阳离子的X沸石。由于钾离子交换速度慢，在离子交换应用时需要首先将钾离子交换成钠离子，如此不仅增加成本，而且操作麻烦。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备低硅NaX沸石的方法，其包括两个步骤：步骤1：制备活化硅源；步骤2：合成低硅X沸石；具体步骤如下：

1、制备活化硅源：向硅源(如水玻璃、硅溶胶或无定形二氧化硅等)中加入碱性铝源溶液，调节各原料的用量，使反应混合物中各成份的摩尔比为Na₂O∶Al₂O₃∶SiO₂∶H₂O＝14～22∶1∶15～20∶250～400；然后将该反应体系在25～60℃温度条件下陈化0.25～7天，从而制备得到活化硅源；碱性铝源溶液是碱和铝源制成的溶液，在活化硅源过程中，由于碱性的增加，可以使原来的硅源中的高聚态硅酸根发生解聚，同时由于铝酸根的加入，可以使低聚态的硅酸根与铝酸根结合，生成具有活性的硅铝酸根前驱体和八面沸石微晶核。在适当的投料比和晶化条件下，使用这样的活化硅源可以合成低硅X沸石，其硅铝比(SiO₂/Al₂O₃)低于2.1，进一步为2.0～2.1。