本发明专利技术公开一种合成SAPO‑20分子筛的方法，该方法首先将SAPO‑34分子筛或废弃的SAPO‑34分子筛催化剂溶于氢氧化钠溶液中，然后将其置于高压反应釜中，在160℃下晶化1‑3天，晶化完成后冷却、洗涤后干燥即得SAPO‑20分子筛。本发明专利技术不仅开发了一种SAPO‑20分子筛合成的新路线，还提供了一条SAPO‑34分子筛废催化剂的利用途径，可以作为SAPO‑34分子筛催化剂工艺中节能、降耗、综合利用的新的探索模式。特别是该方法合成SAPO‑20分子筛，晶化完全后不需要焙烧模板剂，合成产物形貌规整，颗粒大小均匀，可用于分离吸附，特别是可用于高品质SAPO‑20分子筛膜的制备领域。
A method for synthesis of SAPO-20 molecular sieve
The invention discloses a method for synthesizing SAPO_20 molecular sieve. The method first dissolves SAPO_34 molecular sieve catalyst or the abandoned SAPO_34 molecular sieve catalyst in sodium hydroxide solution, then puts it in a high-pressure reactor, crystallizes for 1_3 days at 160 C, and then cools after crystallization and dries after washing, the SAPO_20 molecular sieve is obtained. The invention not only develops a new route for synthesis of SAPO_20 zeolite, but also provides a utilization way of SAPO_34 zeolite waste catalyst, which can be used as a new exploration mode for energy saving, consumption reduction and comprehensive utilization in the process of SAPO_34 zeolite catalyst. Especially, SAPO_20 zeolite was synthesized by this method. After crystallization, no calcination template was needed. The product was regular in shape and uniform in particle size. It can be used for separation and adsorption, especially for the preparation of high quality SAPO_20 zeolite membrane.
【技术实现步骤摘要】
一种合成SAPO-20分子筛的方法
本专利技术属于分子筛的制备领域，具体而言，是一种合成SAPO-20分子筛的新方法。
技术介绍
AlPO-20、SAPO-20和方钠石互为异质同晶，属于立方晶系，其空间群为Im3m。由于构成分子筛骨架元素离子半径及T-O键长的差别，AlPO4-20分子筛的晶胞常数值均大于方钠石,而略小于SAPO4-20的相应值。SAPO4-20分子筛的孔大小为0.3nm(6员环)，孔体积为0.40cm3/g。（Lok,B.M.,Messina,C.A.,Patton,R.L.etal.USP4440871(1984)；LokBM,MessinaCA,PattonRL,etal.Silicoaluminophosphatemolecularsieves:anothernewclassofmicroporouscrystallineinorganicsolids[J].JAmChemSoc,1984,106:6092-6093，徐文旸，窦涛，吴锋，AlPO-20及其杂原子分子筛的合成研究，太原工业大学学报，1989,20（3）：21-26）。SAPO4-20分子筛的合成方法，目前有水热晶化法、干溶胶转化法和液相晶化法等。合成SAPO-20分子筛的原料，硅源主要有：硅溶胶、硅酸、硅胶、气态二氧化硅、白炭黑和晶态二氧化硅等；铝源主要有：异丙醇铝、活性氧化铝、氢氧化铝、拟薄水铝石、拜铝石、冰晶石和硫酸铝等；磷源通常是85%磷酸。此外，合成分子筛最重要的原料是模板剂，可以是有机胺、季铵盐、季铵碱、金属络合物等。公开号为4440871A的美国专利公开了采用水热合成法合成孔径在3~10Å的微孔磷铝分子筛，SAPO4-20分子筛是其中之一。实施例以磷酸、水合氧化铝（或偏铝酸钠或异丙醇铝）、硅溶胶（或白炭黑）和四甲基氢氧化铵为原料，各反应物的物质的量的配比为P2O5：Al2O3：SiO2：0.75（TMA）2O:50H2O，在125℃晶化68h得到产物SAPO4-20分子筛；0.66P2O5：0.66Al2O3（水合氧化铝）：1.1（TMA）2O:1.2Na2O：Al2O3（偏铝酸钠）：4.0SiO2：95H2O在200℃晶化168h得到产物SAPO4-20分子筛；0.9P2O5：Al2O3（异丙醇铝）：0.1SiO2（白炭黑）：0.5（TMA）2O:49H2O，在150℃晶化133h得到产物SAPO4-20分子筛；以磷酸、拟薄水铝石、四甲基氢氧化铵和NaA分子筛为原料，各反应物的物质的量的配比为0.5（TMA）2O:Al2O3：P2O5：50H2O，在125℃晶化53h得到产物SAPO4-20分子筛。公开号为EP0105512B1的欧洲专利和US4677242A的美国专利公开了采用水热合成法，分别以白炭黑、四甲基氢氧化铵、拟薄水铝石和磷酸为原料，各反应物物质的量的配比为：1.1Al2O3：1.0P2O5：1.0（TMA）2O:0.4SiO2：50.0H2O，在200℃晶化24h得到产物SAPO4-20分子筛。溶胶配置过程如下：1.09g白炭黑（91.4wt%SiO2和8.6wt%H2O）溶解于14.50gTMAOH·5H2O和20.0g水配成的溶液中，混合均匀。然后在混合物中依次将6.12g拟薄水铝石（74.2wt%SiO2和25.8wt%H2O）、9.55gH3PO4(85%)和6.21g水加入其中，搅拌均匀后制得反应溶胶。李宏愿等采用拟薄水铝石、磷酸、硅溶胶和四甲基氢氧化铵(TMAOH)为原料，在特定水和模板剂含量的情况下，即H2O/Al+P+Si=12.5，TMAOH/Al+P+Si=0.25。当Al：P：Si=1:1:1时，合成SAPO-20分子筛。其他组分保持不变,只改变反应混合物中的结构导向剂（TMAOH）的量,当TMAOH/P2O5=1.25~3.75时，产物为纯相SAPO-20分子筛；当TMAOH/P2O5＜1，产物为致密相AlPO4；而TMAOH/P2O5=5.0时，产物为纯相SAPO-42分子筛。（李宏愿,梁娟,刘子名,赵素琴,汪荣慧,硅磷酸铝分子筛SAPO-11,SAPO-34和SAPO-20的合成,催化学报，1988,9（1）:87-91；李宏愿,梁娟,王祖伟，刘子名,硅磷酸铝分子筛合成与热稳定性考察，天然气化工，1987，（6）:1-6）。此外，徐文旸等也进行过相似研究，其合成过程所用的铝源为拜铝石（徐文旸，窦涛，吴锋，AlPO-20及其杂原子分子筛的合成研究，太原工业大学学报，1989,20（3）：21-26）。公开号为US4786487A的美国专利采用氯化铝、四甲基氢氧化铵、氟化铵和硅溶胶为原料，成功合成SAPO-20分子筛。合成过程中首先配置三个溶液即：溶液1，6.0gAlCl3·6H2O溶解在20g水中；溶液2，82.7gTMAOH·5H2O与5.65g86.3%磷酸混合；溶液3，1.0gNH4F（或0.5g）溶解在10g水中。然后将溶液3加入到5.1g（或2.55g）硅溶胶（30%SiO2）中，混合均匀后，将其加入溶液1和溶液2的混合物中，形成反应混合物。然后再160℃晶化8天得到产物。之后，赵大庆等采用类似方法，以磷酸、水铝石和硅溶胶为原料，四甲基氢氧化铵(TMAOH)为模板剂，在HF参与下水热晶化出含磷P型沸石和SAPO-20分子筛，得到两种分子筛的生成相区。将磷酸、水和水铝石混台后，加热至沸后冷至室温，再依次加入硅溶腔、TMAOH和HF，晶化2～l0天。反应混合物的pH值为5.5～7。无定形SiO2可替代硅溶胶，但活性较差。用异丙醇铝或A12(SO4)3·18H2O作铝源，均未得到SAPO-n分子筛。（赵大庆，裘式纶，庞文琴，张建国，吴亦洁，裴奉奎，TMAOH-P2O5-Al2O3-SiO2-H2O-HF体系分子筛的合成研究，高等学校化学学报，1992,13（2）:717-719）。公开号为CN101811704A的中国专利（2010年8月25日）公开一种利用高岭土制备SAPO-20分子筛的方法，该方法采用的模板剂为四甲基氢氧化铵或四甲基氢氧化铵和二正丙胺的混合物。上述水热晶化法合成SAPO-20分子筛，模板剂TMAOH的价格比较昂贵，且合成分子筛的效率较低。为此，MahuyaBandyopadhyay等以Catapal-C为铝源，磷酸为磷源，LudoxAS-40为硅源，TMAOH和TPAOH为模板剂，采用干溶胶转化法合成SAPO-20分子筛。具体合成过程如下：首先将铝源溶于水，然后在其中加入磷源，搅拌均匀后加入硅源，最后加入模板剂TMAOH和TPAOH的混合液。各反应物的物质的量的配比为P2O5：Al2O3：0.6SiO2：0.5TMAOH:0.5TPAOH:90H2O，搅拌形成均匀溶胶后，油浴80℃烘干，研磨成白色粉末。将白色粉末置于底部加入少量水的高压反应釜中（粉末和水没有直接接触），在200℃晶化24h得到产物（MahuyaBandyopadhyay,RajibBandyopadhyay,ShogoTawada,YoshihiroKubota,YoshihiroSugi,Catalyticperformanceofsilicoalumin本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种合成SAPO‑20分子筛的方法，其特征在于：将SAPO‑34分子筛或废弃的SAPO‑34分子筛催化剂溶于无机碱溶液，混合均匀后，将其置于高压反应釜中，在160℃下晶化1‑3天，晶化完成后冷却、洗涤、干燥，即得SAPO‑20分子筛。
【技术特征摘要】
1.一种合成SAPO-20分子筛的方法，其特征在于：将SAPO-34分子筛或废弃的SAPO-34分子筛催化剂溶于无机碱溶液，混合均匀后，将其置于高压反应釜中，在160℃下晶化1-3天，晶化完成后冷却、洗涤、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海荣，张文山，宋殿华，刘红艳，沈腊珍，韩生华，张涛，刘一丁，崔越，蒋煜，郭永，
申请(专利权)人：山西大同大学，
类型：发明
国别省市：山西,14
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