4A沸石的生产及应用

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。
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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沸石的生产
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
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
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
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
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
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。