凈水處理劑-4A沸石

4A沸石，俗稱分子篩，學(xué)名硅鋁酸鈉，是一種由人工合成，孔徑為0.42nm的鈉A型沸石。沸石是一種形態(tài)美麗的晶體，因?yàn)樵谶M(jìn)行吹管分析加熱時(shí)具有獨(dú)特的發(fā)泡特性，根據(jù)意思為"沸騰的石頭"，所以他把這種新礦物命名為"Zeolite",即"沸石'

4A合成沸石是一種晶狀硅鋁化合物，是由硅鋁氧四面體單元形成的8個(gè)立方八面體和12個(gè)正四面體組成的籠相連接的結(jié)構(gòu)，所以叫4A沸石。

工藝技術(shù)

水熱法

水熱法工藝流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，采用的是德國(guó)的Y型管合成專利技術(shù)以及高速混合專利技術(shù)，該工藝的缺點(diǎn)是原料成本高。

將過量的水玻璃加入到水中加熱溶解，靜置一定時(shí)間，上層清液為硅酸鈉溶液。將鋁鞏土熟料溶入一定濃度的氫氧化鈉溶液中，靜置取上層清液過濾得偏鋁酸納溶液。將硅酸鈉溶液在攪拌下緩慢加入到偏鋁酸鈉溶液中，膠化20min,加入一定量的晶種（導(dǎo)向劑），快速升溫到85°C晶化30min,經(jīng)過濾、洗滌、烘干，得4A沸石，經(jīng)超細(xì)分級(jí)得亞微米4A沸石。

利用加熱或減壓的方法，沸石很容易地脫除一部分或全部結(jié)晶水。而且這些陽(yáng)離子在溶液中很容易和外界陽(yáng)離子進(jìn)行交換，其具有較大的穩(wěn)定性，在經(jīng)過上述處理后，沸石的結(jié)構(gòu)也不發(fā)生質(zhì)的變化。

用硅酸納、氧化鋁在強(qiáng)堿溶液內(nèi)水熱反應(yīng)而成。此法是在高速攪拌下，將計(jì)量的N2Si03,NaAl02快速混合在40°C下反應(yīng)，成膠0.5h后，再在95°C下完全晶化、過濾、洗涂、烘干得成品。

以先進(jìn)的專利工藝技術(shù)制取鋁酸鈉溶液，以低速紊流混合進(jìn)行水熱合成法生產(chǎn)4A沸石。該工藝技術(shù)具有原料來(lái)源豐富、工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)、綜合能耗低、溶出率高及堿耗低，使制備成本大幅下降，產(chǎn)品質(zhì)量性能更加優(yōu)越，工藝閉路循環(huán)，無(wú)環(huán)境污染，為我國(guó)洗滌用品的無(wú)磷化開辟了質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的原料途徑。

膨潤(rùn)土酸處理法

該工藝的實(shí)質(zhì)是水熱合成法的改進(jìn)，其不同點(diǎn)是用膨潤(rùn)土為硅源進(jìn)行酸處理除鐵后生產(chǎn)硅酸鈉，再加鋁酸鈉和氨氧化鈉進(jìn)行水熱合成。因此，該工藝除原料成本高外，還増加了酸處理過濾洗滌困難和污染環(huán)境等問題。

用活性白土、高嶺土、葉蠟石或其他與沸石有成因聯(lián)系的珍珠巖制取。日本、意大利通過適當(dāng)土質(zhì)加工、脫色及化學(xué)處理，用酸活化、除去鐵、鈉、硅等成分，將得到的活性SiO2沒02與氧化鋁反應(yīng)得4A沸石。

高嶺土轉(zhuǎn)化法

高嶺土直接轉(zhuǎn)化法采用的工藝大致為高嶺土經(jīng)600~800°C焙燒，加NaOH溶出后，膠化轉(zhuǎn)型得4A沸石。特點(diǎn)是原料來(lái)源廣，工藝簡(jiǎn)單，低。

出現(xiàn)的問題是：①高嶺土原料未按美國(guó)碳化物公司的方法氯化除雜；②國(guó)內(nèi)難以制造4溫度場(chǎng)均勻和連續(xù)性的外熱型竄爐；③高嶺土含鐵量決定了產(chǎn)品的白度，因此對(duì)原料要求十分刻薄；④產(chǎn)品粒度要達(dá)到要求，必須増加超細(xì)粉碎，致使成本加大；⑤產(chǎn)品堆密度大。

以美國(guó)聯(lián)合碳化物公司為代表的高嶺土轉(zhuǎn)化法合成路線。該工藝以高嶺土為原料，在600~800°C下進(jìn)行氯化焙燒后再經(jīng)堿溶出、成膠和結(jié)晶后得4A沸石。特點(diǎn)是原料來(lái)源廣，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。

高嶺土鍛燒法生產(chǎn)4A沸石工藝是將高嶺土在高溫爐中鍛燒后冷卻，出爐添加適量自來(lái)水，升溫90°C,恒溫?cái)嚢枰欢〞r(shí)間后再將產(chǎn)品用壓濾機(jī)過濾，水洗至pH為11左右，在100°C下干燥、粉碎得到最終產(chǎn)品4A沸石。

在晶化前膠體應(yīng)用膠體磨研磨，可使膠體粒徑減小且均勻。在晶化過程中加無(wú)機(jī)鹽可以加速晶化過程；并可控制晶粒的長(zhǎng)大。通常晶化初期先生成小晶粒，進(jìn)而聚集成大晶粒"骨架"。加無(wú)機(jī)鹽，例如氯化鈉可以抑制小晶粒繼續(xù)形成大晶粒。

因沸石晶粒表面殘存的游離堿，無(wú)定形的硅酸鈉、鋁酸鈉、鋁硅酸納等物質(zhì)，使沸石粒子之間發(fā)生凝聚而造成粒子増大，降低了陽(yáng)離子交換速度及水溶液中的分散性和懸浮性。在合成4A沸石晶化過程中，當(dāng)加入分散劑后，即使配比、晶化條件相同，也可提高耗交換能力，且表面活性劑與沸石結(jié)晶離子表面上的游離喊金屬離子之間產(chǎn)生離子交換，可防止粒子凝聚和提高產(chǎn)品的分散性。

用白色活性偏高嶺土為原料是將干燥過的高嶺土粉碎過80目篩后加入反應(yīng)器內(nèi)。再加酸與水。于100°C下處理2h后再將熟料進(jìn)行分離、洗滌干燥后于馬福爐內(nèi)在700~800°C下活化2h后得白色活性偏高嶺土。再將其粉碎后在反應(yīng)器內(nèi)與配料混合，再在定量的氫氧化鈉水溶液作用下進(jìn)行熱處理后晶化得產(chǎn)品4A沸石。

采用接種技術(shù)是沸石合成技術(shù)上的一個(gè)重要發(fā)展，方法是在合成反應(yīng)混合物中加入欲合成的天然沸石晶粒，以促進(jìn)其晶化成長(zhǎng)。

這種非晶態(tài)物質(zhì)，就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)，可認(rèn)為是一種含晶核的物質(zhì)，一般稱為"晶化定向劑"。定向晶化的技術(shù)目前仍在繼續(xù)發(fā)展。

合成沸石的晶體粉末，難以在工業(yè)上使用,必須將沸石制成一定的形狀，并要求它具有足夠的強(qiáng)度。

為了提高成型產(chǎn)品的強(qiáng)度，目前工業(yè)上普遍采用加黏合劑的方法。最常用的黏合劑是黏土、高嶺土類。成型時(shí)，將沸石粉末與一定量的細(xì)粉狀黏合劑混合，加入適量的水，混合均勻，然后進(jìn)行擠壓成型。

可以將合成沸石與偏高嶺土按一定比例混合，使其成為稍濕的糊狀物進(jìn)行成型。干燥后加入一定量的堿溶液進(jìn)行晶化而成，可以在合成水凝膠中加入4A分子篩以促進(jìn)晶化。

為了降低4A沸石的制造成本，以高嶺土為原料合成4A沸石是一種較好的途徑，我國(guó)高嶺土資源并不豐富，開發(fā)研究的低質(zhì)量（硅鋁比較高）高嶺土為原料合成洗滌劑用4A沸石更有實(shí)際意義。其工藝過程是將精選的高嶺土粉碎至160~200目，在100°C干燥1h,然后在馬福爐中于600°C下焙燒2h,得到偏高嶺土。在指定的溫度下攪拌一定的時(shí)間進(jìn)行膠化形成凝膠，然后升至一定的溫度，攪拌后進(jìn)行一定時(shí)間的晶化。晶華結(jié)束后將物料倒出，沉降分離出產(chǎn)品，經(jīng)水洗抽濾至pH為9,在110°C下干燥后進(jìn)行性能測(cè)試。

人們從食物在微波爐中可以得到快速加熱受到啟發(fā)，認(rèn)識(shí)這種加熱方式潛在的其他用途。化學(xué)家把這種微波加熱方式應(yīng)用于化學(xué)工業(yè),取得了令人矚目的成就。與傳統(tǒng)的加熱方式相比，微波輻射加熱技術(shù)可以成百上千倍地提高反應(yīng)速度,而且較為經(jīng)濟(jì)，收率高，操作方便，易于控制。