專利名稱：：一種NaY分子篩脫鈉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于分子篩催化材料領(lǐng)域，具體地說是一種電場作用下NaY分子篩在電極上富集脫鈉的方法。
背景技術(shù)：
：分子篩是一類結(jié)晶型的硅鋁酸鹽，具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)，極高的比表面積和良好的熱穩(wěn)定性。分子篩作為一種性能優(yōu)良的固體酸，在許多酸性催化反應(yīng)中表現(xiàn)出了很高的活性和選擇性，被廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。Y型分子篩作為其中重要的一種，在催化裂化反應(yīng)中發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用。Y型分子篩在含鈉的硅鋁酸晶化體系中合成，以鈉正離子所帶的正電荷中和硅氧四面體和鋁氧四面體骨架所帶的負(fù)電荷。故本身不帶有酸性。為了得到催化反應(yīng)所需要的酸性，必須將其中的Na脫除。另外一個(gè)脫鈉的原因是Na含量對(duì)沸石的活性和熱穩(wěn)定性有很大的影響。Na含量的降低可以顯著提高分子篩的反應(yīng)活性。且分子篩的熱穩(wěn)定性隨Na含量的降低而提高，在超穩(wěn)化過程中較少的Na含量有利于骨架脫鋁和晶胞的收縮。傳統(tǒng)的制備方法中，可以通過將分子篩與銨鹽或稀土金屬鹽溶液離子交換的方法脫鈉。方法具體為將NaY分子篩，銨鹽和水按照一定的比例混合打漿，調(diào)節(jié)pH為酸性，溫度控制為6595°C，交換0.52小時(shí)后200600°C高溫焙燒。該交換-焙燒過程根據(jù)需要重復(fù)2-4次。焙燒可以促進(jìn)分子篩中所含的Na+由交換困難的六角柱籠遷入容易交換的八面沸石籠和β籠，使其脫除完全。NaY的合成環(huán)境是堿性的，其漿液也為堿性，但離子交換通常在酸性條件下進(jìn)行，一般使用銨鹽和稀酸調(diào)節(jié)體系的酸堿性，操作復(fù)雜且造成大量化學(xué)試劑的消耗，并且在焙燒過程消耗大量的能量，產(chǎn)生大量高濃度氨氮廢水，必須經(jīng)過處理才可達(dá)標(biāo)排放。然而，目前尚沒有一種方法能實(shí)用高效地處理含氮廢水，因此傳統(tǒng)的氨交換NaY脫鈉方法面臨著巨大的成本和環(huán)保壓力。鑒于Y型分子篩的巨大用量，迫切需要開發(fā)綠色、低能耗的NaY脫鈉方法。中國專利(CN1911513A)采用NaY分子篩與水，無機(jī)氨鹽混合打漿，并使用堿性溶液調(diào)節(jié)體系pH至912，6590°C交換的方法，一次交換后鈉含量降到5%以下。此方法可避免反復(fù)調(diào)節(jié)體系的酸堿性。但其操作過程依然十分復(fù)雜，且需要消耗大量的試劑，氨氮廢水排放問題仍無法解決。中國專利(CN10570334A)采用離子交換樹脂改性NaY分子篩的方法，分子篩漿液和樹脂分置與兩個(gè)反應(yīng)室中，利用濃度差的推動(dòng)實(shí)現(xiàn)離子交換。此方法能在一定程度上緩解氨鹽法的后續(xù)處理問題，但其脫鈉程度有限，后續(xù)仍需借助銨鹽交換以達(dá)到更佳的交換效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種NaY分子篩脫鈉方法，具體是在電場作用下實(shí)現(xiàn)NaY的直接脫鈉，具有環(huán)境友好、過程簡單、成本低的特點(diǎn)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將工業(yè)NaY分子篩與水混合配制固含量重量為0.55%的NaY分子篩漿液；將一對(duì)電極置于配制的分子篩漿液中，控制NaY分子篩電極重量比在2201；將電極分別與直流穩(wěn)壓電源正負(fù)極連接并向電極施加1070伏電壓，在攪拌下通電處理NaY分子篩漿液0.53小時(shí)；斷電后，將富集在陽極電極上的分子篩收集，得到Na脫除率1051%的Y型分子篩；重復(fù)上述步驟，對(duì)所得脫Na的Y型分子篩進(jìn)行再脫Na處理，得到Na含量較低的Y型分子篩。所述電極要求具有高的水電解電勢，優(yōu)選碳纖維布。本發(fā)明一次操作可以使得分子篩中Na2O含量從12%(重量)降到7%(重量)以下。重復(fù)三次后Na2O含量可以降到(重量)以下。本發(fā)明與現(xiàn)有離子交換技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)(1)無需加入化學(xué)試劑，也不需要反復(fù)調(diào)節(jié)體系的酸堿性。(2)節(jié)約大量試劑，避免大量氮氨廢物的污染。(3)分子篩不需要中間焙燒，節(jié)約大量能源。(4)方法簡單易行。圖1為本發(fā)明實(shí)施例樣品6A分子篩的XRD2為本發(fā)明實(shí)施例樣品6A分子篩的SEM圖具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，所有實(shí)施例均按上述技術(shù)方案的操作條件進(jìn)行操作，其目的是為更好的理解本發(fā)明的內(nèi)容；因此所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例中所用分子篩原樣為工業(yè)級(jí)，Na2O的含量為11.7%(重)，Si/Al摩爾比=3。實(shí)施例分子篩樣品的Na2O含量采用X射線能譜(EDX)分析。實(shí)施例1將2克NaY分子篩分散于盛有200毫升蒸餾水的燒杯中，超聲振蕩15分鐘，得固含量為1%(重)的NaY分子篩漿液。將1對(duì)碳纖維布電極(單電極碳纖維布質(zhì)量為0.25克，面積20平方厘米)置于上述所得NaY分子篩漿液中，體系中NaY分子篩碳纖維布電極質(zhì)量比在41；將電極對(duì)分別與直流穩(wěn)壓電源正負(fù)極連接，控制工作電壓分別為10、20、30、40、50、60和70伏，在攪拌下處理NaY分子篩漿液3小時(shí)；斷電后，將富集在陽極碳纖維布電極上的分子篩收集，得到部分脫Na的Y型分子篩樣品，分別記為1A、1B、1C、1D、1E、1F和1G。分子篩陽極富積率(定義富積在陽極上的分子篩量占體系中分子篩總量的百分?jǐn)?shù))、Na2O含量、Na脫除率和硅/鋁比結(jié)果見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2除以下不同外，其余均同實(shí)施例1。工作電壓為50伏下，控制處理時(shí)間分別為0.5、1和2小時(shí)，所得樣品分別記為2Α、2Β和2C。分子篩陽極富積率(定義富積在陽極上的分子篩量占體系中分子篩總量的百分?jǐn)?shù))、Na2O含量、Na脫除率和硅/鋁比結(jié)果見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例3除以下不同外，其余均同實(shí)施例1。NaY分子篩漿液的固含量分別為0.5%、1.5%、2.5%和5%，對(duì)應(yīng)的NaY分子篩碳纖維布電極重量比分別為21、6UlO1和201；控制工作電壓50伏，處理時(shí)間3小時(shí)，所得樣品分別記為3A、3B、3C和3D。分子篩陽極富積率(定義富積在陽極上的分子篩量占體系中分子篩總量的百分?jǐn)?shù))、Na20含量、Na脫除率和硅/鋁比結(jié)果見表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例4除以下不同外，其余均同實(shí)施例1。稱取實(shí)施例1的IE樣品2克，分散于盛有200毫升蒸餾水的燒杯中，超聲振蕩15分鐘，得固含量為(重)的IE分子篩漿液。工作電壓為50伏下，處理3小時(shí)，所得樣品分別記為4A。分子篩陽極富積率、Na2O含量、Na脫除率和硅/鋁比結(jié)果見表4。實(shí)施例5除以下不同外，其余均同實(shí)施例4。實(shí)施例1的樣品為1G，工作電壓為70伏下，處理3小時(shí)，所得樣品分別記為5A。分子篩陽極富積率、Na2O含量、Na脫除率和硅/鋁比結(jié)果見表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例6除以下不同外，其余均同實(shí)施例4。采用實(shí)施例4的4Α樣品，工作電壓為50伏下，處理3小時(shí)，所得樣品分別記為6Α。6Α分子篩樣品的Na2O含量、Na脫除率和硅/鋁比結(jié)果見表5。實(shí)施例7除以下不同外，其余均同實(shí)施例6。采用實(shí)施例5的5Α樣品，工作電壓為70伏下，處理3小時(shí)，所得樣品分別記為7Α。7Α分子篩樣品的Na2O含量、Na脫除率和硅/鋁比結(jié)果見表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例8對(duì)實(shí)施例樣品6A進(jìn)行X-射線粉末衍射和掃描電鏡分析，結(jié)果分別見圖1和圖2。由圖可見，通過本發(fā)明NaY分子篩脫鈉后的樣品仍保留完好的晶體結(jié)構(gòu)和晶形。權(quán)利要求一種NaY分子篩脫鈉方法，其特征在于將工業(yè)NaY分子篩與水混合配制固含量重量為0.5～5％的NaY分子篩漿液；將一對(duì)電極置于配制的分子篩漿液中，控制NaY分子篩∶電極重量比在2～20∶1；將電極分別與直流穩(wěn)壓電源正負(fù)極連接并向電極施加10～70伏電壓，在攪拌下通電處理NaY分子篩漿液0.5～3小時(shí)；斷電后，將富集在陽極電極上的分子篩收集，得到Na脫除率10～51％的Y型分子篩；重復(fù)上述步驟，對(duì)所得脫Na的Y型分子篩進(jìn)行再脫Na處理，得到Na含量較低的Y型分子篩。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鈉方法，其特征在于電極要求具有高的水電解電勢，選擇碳纖維布。全文摘要本發(fā)明公開了一種NaY分子篩脫鈉方法，該方法是將一對(duì)電極置于固含量0.5～5％(重)NaY分子篩漿液中，用直流穩(wěn)壓電源通過電極向分子篩漿液施加10～70伏電壓并處理0.5～3小時(shí)；完成后，將富集在陽極上的分子篩收集，即得Na脫除率10～51％的Y型分子篩，分子篩在陽極上的富集率可達(dá)14～67％；通過重復(fù)上述步驟，可對(duì)上一步所得部分脫Na的Y型分子篩進(jìn)行再脫Na處理。本發(fā)明無氨氮廢水排放、能耗低、過程簡單及成本低。文檔編號(hào)C01B39/24GK101798098SQ20101012243公開日2010年8月11日申請(qǐng)日期2010年3月11日優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日發(fā)明者何鳴元,凌敏,孫曠,路勇申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)