一种利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法与流程

本发明涉及一种利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法，所合成的铵型沸石可作为缓释氮肥或缓释肥料的载体使用。

背景技术：

方沸石属于似长石矿物，为含水的钠铝硅酸盐。化学分子式：naalsi2o6·h2o。与沸石有很多相关的地方，具有良好的吸附性能，离子交换性能和催化性能。根据这一特点，可将传统的化学速溶性氮肥与沸石相复合，制备负载有铵态氮的沸石。若将此类沸石施用于土壤，可实现养分的缓慢释放，即缓释性氮肥。目前市场上应用较广泛的缓释肥料几乎主要采用有机包膜法制备，其生产成本高且制备方法复杂。采用铵型沸石作为肥料的载体，可以延长肥效，提高养分利用率，且其成本低，制备方法简单。

likhacheva等人曾采用硝酸铵亚熔盐在较为苛刻的条件下(盐/水质量比＝20，铵/钠摩尔比＝40，140℃，7天)制备了铵型沸石。该方法物料消耗大，时间长，且利用危险易爆试剂硝酸铵，显然无工业利用价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用方沸石粉体制取铵型沸石的方法。铵型沸石可以作为缓释型氮肥或者缓释肥料载体使用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法，采用下述步骤进行：

(1)将方沸石粉体与nh4⁺浓度为1.0～5.0mol/l的碳酸铵或碳酸氢铵溶液按照液固比为5～20ml/g的比例相混合；

(2)将上述浆料置于反应釜中，在60～150℃条件下，水热反应1～24h；反应结束后过滤，滤饼在90±5℃下干燥，所得粉料即负载有铵态氮的沸石粉体。

如上所述的利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法，优选地，所述方沸石粉体是方沸石含量达到60％以上的天然方沸石矿物或人工合成方沸石制成的粉体。

如上所述的利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法，优选地，所述方沸石粉体的粒度为1000～200目。

如上所述的利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法，优选地，所述水热反应温度为110～150℃。

如上所述的利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法，优选地，所述水热反应时间为1.5～4小时。

如上所述的利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法，优选地，所述方沸石粉体与碳酸铵或碳酸氢铵溶液按照液固比为9～15ml/g的比例相混合。

另一方面，本发明提供一种铵型沸石，其是采用如上所述的方法制备的。

本发明中所用碳酸铵或碳酸氢铵优选为工业级，所用水优选为工业用水。

本发明的有益效果在于：

(1)原料成本低廉，方法过程简单，条件温和可控，易于工业化实施；

(2)可实现沸石矿物的高效利用；

(3)所得铵型沸石中nh4⁺含量达到约10～19％，nh4⁺以离子交换和吸附两种形式存在，可作为缓释氮肥或缓释肥料的载体使用。

附图说明

图1为利用方沸石粉体合成铵型沸石流程图；

图2为实施例1所制备铵型沸石的红外光谱；

图3为实施例1所制备铵型沸石的粉晶x射线衍射图谱。

具体实施方式

实施例1

表1实施例1所用方沸石粉体的化学成分分析结果(wb％)

(1)方沸石粉体的化学成分分析结果如表1所示。

(2)操作步骤如附图1所示，准确称取3.00g方沸石粉体，与50mlnh4⁺浓度为5.0mol/l的碳酸铵溶液相混合制得浆料。将浆料转入聚四氟乙烯内衬反应釜中，130℃下水热晶化24h。反应结束后过滤，得到铵型沸石滤饼。滤饼在90±5℃下干燥12h，即制成铵型沸石粉体。产物(记为nan-1)主要成分为sio2、al2o3和nh4⁺，nh4⁺含量为19％。若方沸石成分中全部na⁺被nh4⁺替代，理论nh4⁺含量为9.2％，可见产物中除交换型nh4⁺外，部分以吸附形式存在，用蒸馏水重复清洗5次以上，nh4⁺含量降为10.31％。产物的红外光谱见附图2，波数为3248、3057、2920、2850、1435cm^-1处的吸收峰均属于nh4⁺中n-h键的振动。产物的x射线粉晶衍射图谱见附图3，其衍射数据与jcpds卡片中铵白榴石(卡片号40-0474)基本一致(表2)。

表2实施例1所得铵型沸石粉体的晶格常数与jcpds卡片标准值对比

注：α＝β＝γ＝90°，a＝b.

实施例2

表3实施例2所用方沸石粉体的化学成分分析结果(wb％)

(1)原料方沸石粉体化学成分分析结果见表3。

(2)准确称取将10.00g方沸石粉体，与50mlnh4⁺浓度为5.0mol/l的碳酸氢铵溶液相混合制得浆料。将浆料转入聚四氟乙烯内衬反应釜中，110℃下水热晶化12h。反应结束后过滤，得到铵型沸石滤饼。滤饼在90±5℃下干燥12h，即制成铵型沸石粉体。产物nh⁴⁺含量通过纳氏分光光度法测定为10.82％，折氮含量8.42％。产物(记为nan-2)化学成分分析结果见表4，其中未测定bao含量，nh⁴⁺含量10.82％未在表中列出，部分烧失量由nh⁴⁺贡献，其余少量烧失量是原方沸石结构中残留部分水造成。

表4实施例2所得铵型沸石的化学成分分析结果(wb％)

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种利用方沸石粉体制备铵型沸石的方法。该方法是将方沸石粉体置于碳酸铵或碳酸氢铵溶液中，在60～150℃下进行水热反应，结束后过滤，得到的固体滤饼在90±5℃温下干燥，即获得负载有铵态氮的沸石粉体。该粉体可作为缓释氮肥或缓释肥料的载体使用。

技术研发人员：刘昶江;马鸿文;高原;姚文贵
受保护的技术使用者：昊青薪材（北京）技术有限公司
技术研发日：2017.12.08
技术公布日：2018.05.11