4A沸石

4A沸石

4A沸石，俗称分子筛，学名硅铝酸钠，是一种由人工合成，孔径为0.42nm的钠A型沸石。沸石是一种形态美丽的晶体，因为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合成沸石是一种晶状硅铝化合物，是由硅铝氧四面体单元形成的8个立方八面体和12个正四面体组成的笼相连接的结构，所以叫4A沸石。

工艺技术

水热法

水热法工艺流程简单，产品质量稳定，采用的是德国的Y型管合成专利技术以及高速混合专利技术，该工艺的缺点是原料成本高。

将过量的水玻璃加入到水中加热溶解，静置一定时间，上层清液为硅酸钠溶液。将铝巩土熟料溶入一定浓度的氢氧化钠溶液中，静置取上层清液过滤得偏铝酸纳溶液。将硅酸钠溶液在搅拌下缓慢加入到偏铝酸钠溶液中，胶化20min,加入一定量的晶种（导向剂），快速升

温到85°C晶化30min,经过滤、洗涤、烘干，得4A沸石，经超细分级得亚微米4A沸石。

利用加热或减压的方法，沸石很容易地脱除一部分或全部结晶水。而且这些阳离子在溶液中很容易和外界阳离子进行交换，其具有较大的稳定性，在经过上述处理后，沸石的结构也不发生质的变化。

用硅酸纳、氧化铝在强碱溶液内水热反应而成。此法是在高速搅拌下，将计量的N2Si03,NaAl02快速混合在40°C下反应，成胶0.5h后，再在95°C下完全晶化、过滤、洗涂、烘干得成品。

以先进的专利工艺技术制取铝酸钠溶液，以低速紊流混合进行水热合成法生产4A沸石。该工艺技术具有原料来源丰富、工艺简单、技术先进、综合能耗低、溶出率高及碱耗低，使制备成本大幅下降，产品质量性能更加优越，工艺闭路循环，无环境污染，为我国洗涤用品的无磷化开辟了质优价廉的原料途径。

膨润土酸处理法

该工艺的实质是水热合成法的改进，其不同点是用膨润土为硅源进行酸处理除铁后生产硅酸钠，再加铝酸钠和氨氧化钠进行水热合成。因此，该工艺除原料成本高外，还増加了酸处理过滤洗涤困难和污染环境等问题。

用活性白土、高岭土、叶蜡石或其他与沸石有成因联系的珍珠岩制取。日本、意大利通过适当土质加工、脱色及化学处理，用酸活化、除去铁、钠、硅等成分，将得到的活性SiO2沒02与氧化铝反应得4A沸石。

高岭土转化法

高岭土直接转化法采用的工艺大致为高岭土经600~800°C焙烧，加NaOH溶出后，胶化转型得4A沸石。特点是原料来源广，工艺简单，低。

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化除杂；②国内难以制造4温度场均匀和连续性的外热型窜炉；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，必须増加超细粉碎，致使成本加大；⑤产品堆密度大。

以美国联合碳化物公司为代表的高岭土转化法合成路线。该工艺以高岭土为原料，在600~800°C下进行氯化焙烧后再经碱溶出、成胶和结晶后得4A沸石。特点是原料来源广，工艺简单，生产成本较低。

高岭土锻烧法生产4A沸石工艺是将高岭土在高温炉中锻烧后冷却，出炉添加适量自来水，升温90°C,恒温搅拌一定时间后再将产品用压滤机过滤，水洗至pH为11左右，在100°C下干燥、粉碎得到最终产品4A沸石。

在晶化前胶体应用胶体磨研磨，可使胶体粒径减小且均匀。在晶化过程中加无机盐可以加速晶化过程；并可控制晶粒的长大。通常晶化初期先生成小晶粒，进而聚集成大晶粒"骨

架"。加无机盐，例如氯化钠可以抑制小晶粒继续形成大晶粒。

因沸石晶粒表面残存的游离碱，无定形的硅酸钠、铝酸钠、铝硅酸纳等物质，使沸石粒子之间发生凝聚而造成粒子増大，降低了阳离子交换速度及水溶液中的分散性和悬浮性。在合成4A沸石晶化过程中，当加入分散剂后，即使配比、晶化条件相同，也可提高耗交换能力，且表面活性剂与沸石结晶离子表面上的游离喊金属离子之间产生离子交换，可防止粒子凝聚和提高产品的分散性。

用白色活性偏高岭土为原料是将干燥过的高岭土粉碎过80目筛后加入反应器内。再加酸与水。于100°C下处理2h后再将熟料进行分离、洗涤干燥后于马福炉内在700~800°C 下活化2h后得白色活性偏高岭土。再将其粉碎后在反应器内与配料混合，再在定量的氢氧化钠水溶液作用下进行热处理后晶化得产品4A沸石。

采用接种技术是沸石合成技术上的一个重要发展，方法是在合成反应混合物中加入欲合成的天然沸石晶粒，以促进其晶化成长。

这种非晶态物质，就其本质来说，可认为是一种含晶核的物质，一般称为"晶化定向剂"。定向晶化的技术目前仍在继续发展。

合成沸石的晶体粉末，难以在工业上使用,必须将沸石制成一定的形状，并要求它具有足够的强度。

为了提高成型产品的强度，目前工业上普遍采用加黏合剂的方法。最常用的黏合剂是黏土、高岭土类。成型时，将沸石粉末与一定量的细粉状黏合剂混合，加入适量的水，混合均匀，然后进行挤压成型。

可以将合成沸石与偏高岭土按一定比例混合，使其成为稍湿的糊状物进行成型。干燥后加入一定量的碱溶液进行晶化而成，可以在合成水凝胶中加入4A分子筛以促进晶化。

为了降低4A沸石的制造成本，以高岭土为原料合成4A沸石是一种较好的途径，我国高岭土资源并不丰富，开发研究的低质量（硅铝比较高）高岭土为原料合成洗涤剂用4A沸石更有实际意义。其工艺过程是将精选的高岭土粉碎至160~200目，在100°C干燥1h,然后在马福炉中于600°C下焙烧2h,得到偏高岭土。在指定的温度下搅拌一定的时间进行胶化形成凝胶，然后升至一定的温度，搅拌后进行一定时间的晶化。晶华结束后将物料倒出，沉降分离出产品，经水洗抽滤至pH为9,在110°C下干燥后进行性能测试。

人们从食物在微波炉中可以得到快速加热受到启发，认识这种加热方式潜在的其他用途。化学家把这种微波加热方式应用于化学工业,取得了令人瞩目的成就。与传统的加热方式相比，微波辐射加热技术可以成百上千倍地提高反应速度,而且较为经济，收率高，操作方便，易于控制。