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CN104291354A - 一种以钒渣为原料制备沸石4a及钒钛催化剂的方法 - Google Patents

一种以钒渣为原料制备沸石4a及钒钛催化剂的方法 Download PDF

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CN104291354A
CN104291354A CN201310305199.4A CN201310305199A CN104291354A CN 104291354 A CN104291354 A CN 104291354A CN 201310305199 A CN201310305199 A CN 201310305199A CN 104291354 A CN104291354 A CN 104291354A
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vanadium slag
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刘丽影
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张鑫莆
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    • C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明提供了一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，涉及环境、材料、化工技术领域，该方法包括以下步骤：首先将钒渣与硫酸加热反应，得到浸出液和浸出渣，浸出液经氧化、调节pH值等步骤，制得钒钛催化剂；浸出渣经碱融、水热反应制备沸石4A。本发明使用的原料价格低廉、工艺流程简单、渣量少、产品的附加值高。

Description

一种以钒渣为原料制备沸石 4A 及钒钛催化剂的方法
技术领域
本发明涉及环境、材料、化工技术领域，具体涉及一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法。
背景技术
沸石4A属于立方晶系，晶胞组成为Na12（A112Si12O48）·27H2O，其骨架由硅氧[SiO4]4-四面体和铝氧[AlO4]5-四面体两种最基本的结构构成，八元环是沸石4A的主窗口，平均孔径为4Å。沸石4A具有独特的吸附性能、阳离子交换性，被广泛用于吸附水、甲醇、硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等气体。
通常情况下，沸石 4A主要是利用化工原料通过传统的水热法合成的，该工艺易受原料来源的制约，原料价格高，合成的沸石4A的成本仍然较高。因此，使用廉价矿物原料合成沸石4A具有重要的实际意义和应用价值，引起研究者的广泛关注。但迄今为止，还未见以钒渣为原料制备沸石4A的相关报道。
本发明首先将钒渣与硫酸混合均匀，经加热反应，得到浸出渣和浸出液，以浸出渣为硅原料采用碱融水热法制备沸石4A，而浸出液经氧化、调节pH值等步骤，最终制得钒钛催化剂，从而实现了钒渣的高附加值综合利用。
发明内容
发明目的
本发明的目的是提供一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法的，使用的原料价格低廉、渣量少、生产成本低，产品附加值高。
优点及效果
本发明的优点与积极效果如下：
本发明以钒渣为原料，成功制备了沸石4A和钒钛催化剂，使用设备简单、渣量少、不造成二次污染，对实现钒渣的高附加值综合利用具有重要的实际意义。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
（1）将钒渣与质量浓度为40~80%的硫酸按液固比2~4:1混合，加热至90~140℃反应1~4h，过滤得到浸出液和浸出渣；
（2）将步骤（1）中得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O)/n(SiO2)为2.5~4：1混合均匀，在500~650℃温度下碱融反应1~3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO2)/n(Al2O3)为1.5~3：1和水钠摩尔比n(H2O)/n(Na2O)为30~100：1的量加入铝源和水，得到悬浮液；
（3）将步骤（2）得到的悬浮液转移到水热反应釜中于60~100℃晶化6~24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A；
（4）向步骤（1）得到的浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边滴入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在500~700℃焙烧1~3h，最终制得钒钛催化剂。步骤（2）中所述的铝源包括铝酸钠和三氧化二铝。步骤（4）中所述的制得沸石4A的纯度为80%以上。
实施例 1
将钒渣与质量浓度为40%的硫酸按液固比4:1混合，加热至140℃反应1h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O)/n(SiO2)为2.5：1混合均匀，在650℃温度下碱融反应1h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO2)/n(Al2O3)为1.5：1和水钠摩尔比n(H2O)/n(Na2O)为30：1的量，加入铝酸钠和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于60℃晶化24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边滴入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在500℃下焙烧3h，最终制得钒钛催化剂。
实施例 2
将钒渣与质量浓度为50%的硫酸按液固比3:1混合，加热至130℃反应2h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O)/n(SiO2)为3：1混合均匀，在550℃温度下碱融反应3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO2)/n(Al2O3)为2:1和水钠摩尔比n(H2O)/n(Na2O)为50：1的量，加入三氧化二铝和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于70℃晶化24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在600℃下焙烧2h，最终制得钒钛催化剂。
实施例 3
将钒渣与质量浓度为60%的硫酸按液固比2:1混合，加热至120℃反应3h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O)/n(SiO2)为4：1混合均匀，在500℃温度下碱融反应3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO2)/n(Al2O3)为3:1和水钠摩尔比n(H2O)/n(Na2O)为80：1的量，加入铝酸钠和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于80℃晶化12 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在700℃下焙烧1h，最终制得钒钛催化剂。
实施例 4
将钒渣与质量浓度为80%的硫酸按液固比2:1混合，加热至90℃反应4h，过滤得到浸出液和浸出渣。将得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O)/n(SiO2)为3.5：1混合均匀，在650℃温度下碱融反应1h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO2)/n(Al2O3)为2.5:1和水钠摩尔比n(H2O)/n(Na2O)为100：1的量，加入三氧化二铝和水，得到悬浮液。然后，将得到的悬浮液转移到水热反应釜中于100℃晶化6 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A。
向浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在650℃下焙烧2h，最终制得钒钛催化剂。

Claims (3)

1.一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，其特征包括如下步骤：
（1）将钒渣与质量浓度为40~80%的硫酸按液固比2~4:1混合，加热至90~140℃反应1~4h，过滤得到浸出液和浸出渣；
（2）将步骤（1）中得到的浸出渣与NaOH按钠硅摩尔比n(Na2O)/n(SiO2)为2.5~4：1混合均匀，在500~650℃碱融反应1~3h，向碱融产物中按硅铝摩尔比n(SiO2)/n(Al2O3)为1.5~3：1和水钠摩尔比n(H2O)/n(Na2O)为30~100：1的量加入铝源和水，得到悬浮液；
（3）将步骤（2）得到的悬浮液转移到水热反应釜中于60~100℃晶化6~24 h，冷却至室温，经过滤、洗涤、干燥，制得沸石4A；
（4）向步骤（1）得到的浸出液中逐滴加入双氧水直至溶液呈红色，然后边搅拌边加入碳酸氢铵溶液直至体系的pH值达到3.5，过滤得到滤渣，将滤渣置于高温炉中，在500~700℃焙烧1~3h，最终制得钒钛催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的铝源包括铝酸钠和三氧化二铝。
3.根据权利要求1所述的一种以钒渣为原料制备沸石4A及钒钛催化剂的方法，其特征在于：步骤（4）中所述沸石4A的纯度为80%以上。
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