一种超声辅助煤矸石合成4A沸石的方法是按煤矸石与NaOH质量比为1：1－2，称取煤矸石与NaOH，混匀，在600－800℃下煅烧1.5－2.5 h，得到活化煤矸石；按活化煤矸石和水比为0.13－0.26 g：1ml，称取活化煤矸石和水混合，在超声频率为40－300 Hz条件下，于40－70℃老化1－3 h；老化完成后，将温度提高到85－100℃，晶化30－90 min；晶化完成后，过滤、洗涤、烘干，得到4A沸石。本发明专利技术具有成本低，4A沸石粒径小，分布均匀，制备周期短的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种合成4A沸石的方法，具体设及一种W煤杆石作为原料，在超声条 件下制备4A沸石的方法。
技术介绍
煤杆石是一种煤伴生废石，是在采煤过程中排放的固体废弃物。由于我国煤矿丰 富，所W产生的煤杆石的量十分巨大。据统计，我国目前煤杆石累计堆放量己达30亿吨，占 地20多万亩，且每年还W千万吨的速度递增，而运给煤矿周围的环境带来巨大危害。在日 益注重环境保护的今天，如何处置运一废弃物成为了当务之急。 研究发现，煤杆石主要成分为Si〇2和Al2〇3,运与4A沸石的组分相同。因此，由煤 杆石制备4A沸石不失为一种变废为宝，废物利用的有效途径。4A沸石W其优异的吸附性能 在诸多领域有广泛的应用，比如，在冶金工业，4A沸石作为分离剂提取水中的钟、钢、飽等； 在石化工业，4A沸石可作为吸附剂、催化剂、干燥剂等；在医药行业，4A沸石可用于制备载 银沸石抗菌剂；在农业，4A沸石可作为±壤改良剂；在日化行业，4A沸石可代替S聚憐酸钢 作为洗涂剂助剂使用，可W防止由憐引起的富营养化问题。因此，由煤杆石制备4A沸石不 仅可W大量消耗煤杆石，解决环境问题，而且还可W降低4A沸石的生产成本，使4A沸石应 用更加广泛，甚至开拓4A沸石的应用领域。 如今由煤杆石制备4A沸石W常规水热法为主，但是水热法耗能，反应周期长，产 品粒径较大且分布不均匀。超声波法是近几年兴起的一种快速合成方法，该方法利用声空 化能加速和控制化学反应（声空化是指液体中微小泡核在声波作用下被激活，表现为泡核 的震荡、生长、收缩、崩溃等一系列动力学过程。在空化泡崩溃的瞬间，会在其周围的极小空 间内产生出1900 - 5200K的高溫和超过SOOMPa的高压，溫度变化率高达109K/s，并伴有 强烈的冲击波和时速高达400km/h的射流，运些条件足W打破结合力强的化学键（376. 8 -418. 6kJ/mol)，并促进"水相燃烧"（aqueouscombustion)反应。），因此，使用超声辅助水 热合成4A沸石可W大大提高反应效率。 阳0化]许多专利设及利用超声波辅助制备沸石，比如：中国专利200710031267. 7 "合成 纳米A型分子筛的方法"，中国专利200410014886. 1 "洗涂剂助剂4A沸石分子筛的制备方 法"，中国专利200310111435. 5 "纳米A型分子筛的制备方法"，等。运些专利介绍了使用 超声波辅助制备A型沸石的方法，但是，运些方法都是由化学试剂作为娃源和侣源来合成 沸石的，无疑原料成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种成本低，4A沸石粒径小，分布均匀，制备周期短的超声辅 助煤杆石合成4A沸石的方法。 本专利技术是W煤杆石为原料，经过加碱般烧对煤杆石进行活化，然后通过水热法在 超声条件下进行老化、晶化合成4A沸石。 为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案包括如下步骤：(1)将煤杆石粉碎、用球磨机进行研磨，并且过100目筛（粒径为150um)，得到粒 径均匀的煤杆石粉末； 似按煤杆石与化OH质量比为1 :1-2,称取煤杆石与化地，混匀，在600 -800°C 下般烧1. 5 - 2. 5h，得到活化煤杆石； W11] 做按活化煤杆石和水比为0. 13 - 0. 26g:1ml，称取活化煤杆石和水混合，在超声 频率为40 - 300化条件下，于40 - 70°C老化1 -化； 阳01引 （4)老化完成后，将溫度提高到85 - 100°C，晶化30 - 90min; 阳01引 妨晶化完成后，过滤、洗涂、烘干，得到4A沸石。 如步骤（1)所述的煤杆石中Si〇2和Al2〇3的摩尔比为2(若煤杆石中51〇2和412〇3 的摩尔比不为2,需补加娃源或侣源）。 阳015] 本专利技术的优点如下： 本专利技术可W大量利用煤杆石，并制备得到高附加值的产品，及可W解决环境问题， 还能获得经济利益；在超声条件下合成4A沸石，可W降低反应溫度，缩短反应时间，从而可 W大大降低能源消耗，而且获得的4A沸石平均粒径较小，巧交换值较高，可W广泛用作洗 涂剂助剂。【附图说明】： 图Ia和图化分别为传统水热法和超声辅助水热法（实施例1)合成的4A沸石的 X射线衍射图谱。两条谱图基本一样说明，超声合成的产品确为4A沸石，而且，从谱图可W 看出，超声辅助水热法（实施例1)合成的4A沸石的半高宽较宽，说明超声辅助水热法合成 4A沸石粒径较小。 图2中a和b分别为传统水热法和超声辅助水热法（实施例1)合成的4A沸石 的TEM图像。两者在透射电镜下都展示出4A沸石所应有的方形结构，而且超声合成的样品 (样品b)直观的显现出粒径更小且更加均匀。 图3a和图3b分别为传统水热法和超声辅助水热法（实施例1)合成的4A沸石的 粒径分布图。结果显示，由传统水热法合成的4A沸石的体积平均粒径为10. 763um，而由超 声辅助水热法合成的4A沸石的体积平均粒径为5. 764um。实验数据证明，由超声辅助水热 法合成的4A沸石粒径更小。 表1为两种方法合成的4A沸石的巧交换值对比数据。数据显示，由超声辅助合成 的4A沸石巧交换值明显高于传统水热法合成的4A沸石，所W，超声辅助合成的4A沸石不 仅平均粒径较小、分布均匀，而且巧交换值较高，比传统水热法合成的4A沸石更适合应用 在衣物洗涂剂中。【具体实施方式】 传统水热法对比例 阳02引将煤杆石与化OH按质量比0? :1? ) 1:1. 5混匀，于马弗炉内在800°C下般烧活化 2h，得到活化煤杆石。称取研磨处理好的活化煤杆石13. ：3g和100mL蒸馈水混匀，在60°C水 浴条件下，老化化，老化完成后，将溫度升至90°C，晶化40min，晶化完毕后，过滤，洗涂，烘 干，得到产品，经X畑检测为4A沸石。样品的平均粒径为10. 763um，分布一致性为0. 931， 巧交换值为303mgCaC〇3/g。 阳02引实施例1 : 将煤杆石与化OH按质量比（m煤：111碱）1:1.5混匀，于马弗炉内在800°C下般烧活化 2h，得到活化煤杆石。称取研磨处理好的活化煤杆石13. 3g和100mL蒸馈水混匀，在40曲Z超声频率、60°C水浴条件下，老化化，老化完成后，将溫度升至90°C，晶化40min，晶化完毕 后，过滤，洗涂，烘干，得到产品，经XRD检测为4A沸石。样品的平均粒径为5. 764um，分布一 致性为1. 09,巧交换值为345mgCaC(Vg。 阳02引实施例2 : 将煤杆石与化OH按质量比0? :111碱）1:1混匀，于马弗炉内在800°C下般烧活化 2. 5h，得到活化煤杆石。称取研磨处理好的活化煤杆石13. ：3g和50ml蒸馈水混匀，在100曲Z 超声频率、40°C水浴条件下，老化化，老化完成后，将溫度升至100°C，晶化40min，晶化完毕 后，过滤，洗涂，烘干，得到产品，经XRD检测为4A沸石。样品的平均粒径为5. 43lum，分布一 致性为1. 13,巧交换值为340mgCaC〇3/g。 实施例3 :[002引将煤杆石与化OH按质量比0? :111碱）1:2混匀，于马弗炉内在600°C下般烧活化 1. 5h，得到活化煤杆石。称取研磨处理好的活化煤杆石13. ：3g和75ml蒸馈水混匀，在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声辅助煤矸石合成4A沸石的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将煤矸石粉碎、用球磨机进行研磨，并且过100目筛，得到粒径均匀的煤矸石粉末；(2)按煤矸石与NaOH质量比为1：1－2，称取煤矸石与NaOH，混匀，在600－800℃下煅烧1.5－2.5 h，得到活化煤矸石；(3)按活化煤矸石和水比为0.13－0.26 g：1ml，称取活化煤矸石和水混合，在超声频率为40－300 Hz条件下，于40－70℃老化1－3 h；(4)老化完成后，将温度提高到85－100℃，晶化30－90 min；(5)晶化完成后，过滤、洗涤、烘干，得到4A沸石。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永红，任英杰，韩建英，张广良，董庆斌，
申请(专利权)人：中国日用化学工业研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14
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