4A沸石的生产及应用

4A沸石的生产
国外的生产工艺 ： 1959年美国联合碳化物公司首先开始4A沸石的 工业化研制，并进行了代替三聚磷酸钠的应用研 究。1966年开发了水热合成法生产4A沸石产品， 1977年美国P&G公司开发了海潮牌(Tide) 4A沸 石助剂。此后，日本的花王牌4A沸石及水泽公司 的狮牌4A沸石产品相继问世，至此形成了世界5 大名牌产品的4A沸石生产线。目前，世界上4A沸 石工业化的工艺路线大致有以下几种：
4A沸石的生产及应用
4A沸石的生产
沸石名称的由来： 1756年瑞典矿物学家Cronstedt F A F在瑞 典Lappmak的Svappavari铜矿发现一种形 态美丽的晶体，因为它在进行吹管分析加 热时具有独特的发泡特性，根据意思为 “沸腾的石头”，所以他把这种新矿物命 名为“Zeolite”，即“沸石”。
4A沸石的生产
高岭土直接转化法。研制生产单位有几十家，采 用的工艺大致为高岭土经600℃~800℃焙烧，加 NaOH溶出后，胶化转型得到4A沸石。出现的问 题是：①高岭土原料未按美国碳化物公司的方法 氯除杂；②国内难以制造一个温度场均匀和连续 性的热型窑炉；③高岭土含铁量决定了产品的白 度，因此对原料要求十分刻薄；④产品粒度要达 到要求，必增加超细粉碎，致使成本加大；⑤产 品堆密度大。由于种种原因，高岭土转化法在国 内没有工业化。
4A沸石的生产
以美国联合碳化物公司为代表的高岭土转化合成 路线 该工艺以高岭土为原料，在600℃~800℃下进行 氯化焙烧后进行补碱溶出、成胶和结晶后得4A沸 石。该工艺的特点是：原料来源广，艺简简单， 生产成本较低。存在的问题是：对高岭土要求苛 刻，产品质量不稳定，往往是密度高、粒度、白 度不合格，且氯化技术难度大，易造成环境污， 产品的市场竞争力不强。同时由于密度高不适用 通洗衣粉使用，故多不被世界各国采用。
4A沸石的应用
4A沸石在污水处理中的应用 4A沸石可以去除污水中的NH3-N及Pb2+ ,Cu2+、 Zn2+及Cd2+等。工农业、民用及水产畜牧业排 出的污水中含有氨态氮，不仅危害鱼类等的生存、 污染养殖环境，而且促进藻类生长，导致江河湖 泊的阻塞。由于4A沸石对NH4+的高选择性交换， 已成功应用于该领域。来源于金属矿山、冶炼厂、 金属表面处理和化学工业等部门排放的污水，其 中所含重金属离了对人体危害极大。用4A沸石处 理这些污水除了能保证水质合格外，还能回收重 金属离了。
4A沸石的应用
由于环境保护日益受到重视，洗涤剂中的 三聚磷酸钠将逐渐被取代，4A沸石的市场 需求会有很大的增长，因此尽快形成合理 高效的工业化生产路线成为迫切。此外， 利用4A沸石转型可以得到在工业、农业、 医药和环保等方面有广泛用途的新型4A沸 石。
4A沸石的生产
以德国Henkel公司为代表的以氢氧化铝、 硅酸钠和苛性碱为原料的水热合成工艺。
4A沸石的生产
此后日本的东洋曹达公司、美国的P&G公 司以及荷兰的阿克苏公司等均用该工艺生 产4A沸石，世界上用该工艺生产的4A沸石 占全世界产量的90 %以上。该工艺流程简 单，产品质量稳定，再加之德国的Y型管合 成专利技术以及日本的高速混合器专利技 术，形成了各自独特的水热合成工艺。该 工艺的缺点原料成本高，由于国际上二次 能源危机而使原料价一再上涨，所以4A沸 石的生产成本昂贵。
4A沸石的生产
4A沸石的化学组成 ： 4A合成沸石是一种晶状硅铝化合物,分子式 为：Na12[AlO2(SiO2)]12· 27H2O。是由硅铝 氧四面体单元形成的8个立方八面体和12个 正四面体组成的β和α笼相连接的结构,其自 由直径为4.2×10-12m，所以叫4A沸石， 晶胞常数a为12.32×10-12m。
4A沸石的生产
国内采用Al(OH)3、硅酸钠和NaOH的水热 合法工艺流程。目前由中国铝业山东分公 司经10余年研究后与轻工部合建了年产2万 t的生产线,利用本厂Al2O3生产过程中的铝 酸钠溶液，和外购硅酸钠进行水热法合成。
4A沸石的Байду номын сангаас产
山西榆次昶力高科有限股份公司采用铝矾 土为原料，制取铝酸钠溶液，以低速紊流 混合搅拌器进行水热合成法生产4A沸石。
4A沸石的应用
4A沸石在洗涤剂中的应用 4A沸石作为洗涤剂助剂的作用，主要是交 换水中钙离子产生软化水，去除污垢和防 止污垢再沉积。4A沸石替代三聚磷酸钠作 洗涤剂助剂，对解决环境污染有着重大作 用。
4A沸石的应用
4A沸石在洗涤剂中的应用 4A沸石作为洗涤剂助剂应具备以下特点： ①白度高，配入洗涤剂不影响商品外观； ②在硬水中的钙离了交换速度快交换容量 大，可以迅速降低洗涤水硬度，充分发挥 活性物的去污作用；③颗粒度小，在水中 分散及悬浮性能良好，这样不仅可以减少 沸石在被洗涤织物上的附着量，并且可减 少对洗衣机筒内壁的磨损。
4A沸石的生产
以日本水泽公司为代表的膨润土酸处理工 艺技术 该工艺的实质还是水热合成法，其不同仅 是日本是出于资源和能源的考虑，而用膨 润土为硅源进行酸处理除铁后生产硅酸钠， 再加铝酸钠和氢氧化钠进行水热合成。因 此，该工艺多弊无利，除原成本高外，还 增加了酸处理过滤洗涤困难和环境污染等 问题。
4A沸石的应用
4A沸石的其他用途： 硬水软化剂：可以代替目前我国广泛使用的磺化 煤，从而降低成本。 分离剂：分离、提取卤水中的钾、艳等。 4A沸石在农业上用来改良土壤，在工业上用于富 集、分离和提取等工艺过程，在环境保护中用于 处理工业和城市污水等，在石化工业上具有广泛 的用途，作为催化剂、干燥剂、吸附剂及苯烃分 离触媒等用途也愈来愈广泛。
4A沸石的生产
国内的生产工艺 国内从1979年开始以宁夏轻工研究所为代表的， 以膨润土为原料的水热合成研究。其工艺流程与 日本水泽公司的方法相同，即用膨润土为原料， 经H2SO4处理，加NaOH溶出制取硅酸钠后，补 加Al(OH)3和NaOH进行水热合成，因此它除了存 在上述成本高、酸处理过滤洗涤困难和环境污染 外，在国又增加了Al(OH)3和NaOH原料供应及价 格昂贵等问题。