CN1070383A - 一种钾型l沸石制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种KL型沸石合成方法,以硅溶胶为硅源,铝
源为氢氧化铝或偏铝酸钾,在低硅铝比低碱硅比条件
下,加入适量KL型沸石导向剂,所得L型沸石纯度
高,结晶度高,至少50%的晶体是圆柱体,并且晶粒
大小可以控制。
Description
本发明涉及一种圆柱状结晶KL型沸石制备方法。
L型沸石是一种合成沸石,具有较高的硅铝比和特殊的结构,广泛应用于吸附和催化。
由于制备方法不同,所得L型沸石的结晶状态和晶粒大小也不同。按照传统的方法合成L型沸石,投料硅铝比较高,晶化周期长,生产成本较高,且晶粒较小,为多晶聚集体。在较低硅铝比和碱硅比条件下合成L型沸石,晶化条件难于控制,容易伴生W杂晶或无定形杂质。中国专利85103013描述了应用导向剂合成L型沸石,L型沸石导向剂的组成按摩尔比如下:
SiO2/Al2O3=20-60
(Na2O+K2O)/SiO2=0.5-0.7
H2O/(Na2O+K2O)=20-45
K2O/(Na2O+K2O)=0.6-1
在较低硅铝比和碱硅比条件下使用该发明的导向剂,能合成出L型沸石,但未对L型沸石结晶状态和晶粒大小的控制加以描述。
本发明的目的在于找到一个适宜的条件,以使KL型沸石纯度高,结晶度高,晶体是圆柱体并且晶粒大小可以控制。
本发明的特点,以硅溶胶为硅源,铝源为氢氧化铝或偏铝酸钾,向含有水、硅源和铝源的碱性反应混合物中,加入L型沸石导向剂,然后加热到100-250℃,恒温晶化30到72小时,冷却后过滤,洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥。根据所要求的晶粒大小和长径比,控制投料H2O/K2O比在60-90之间,导向剂H2O/K2O在50-70之间,L型沸石晶粒大小随着H2O/K2O的增加而增大,所得KL型沸石至少50%结晶是圆柱体,并且晶粒大小分布均匀。
本发明的导向剂按摩尔比配方范围如下:
SiO2/Al2O3=20-60(最佳20-30)
K2O/SiO2=0.35-0.5(最佳0.4-0.5)
H2O/K2O=50-70(最佳60-70)
其特点是该导向剂组成中不含有Na2O组份,并且具有较低的碱硅比。
本发明的导向剂用于合成沸石时,其特点是反应混合物中不引入Na2O,并且具有较低的硅铝比和碱硅比,按摩尔比配方范围如下:
SiO2/Al2O3=6.7-15
K2O/SiO2=0.20-0.30
H2O/K2O=50-90
应用本发明的导向剂合成KL型沸石时,所加导向剂中Al2O3的摩尔数与合成原料混合物中Al2O3的摩尔数之比为1-5%,最佳为2-3%。
在L型沸石合成过程中容易伴生W杂晶,W沸石的量可以通过X-射线衍射监测。W沸石的特征衍射d(
)值为7.09,而L沸石的主要特征衍射d(
)值为3.91,这两个峰在两种沸石混合物中不消失,因而比较这两个峰的相对强度来确定两种沸石的相对含量。本发明的方法制得的KL型沸石X-射线衍射图中(d=7.09
)/(d=3.91
)这两个峰高之比不大于0.3,甚至不含W沸石,X-射线衍射图中d(
)=7.09的特征峰不存在。
应用本发明的导向剂在低硅铝比和低碱硅比条件下合成L型沸石的优点,减少了硅源和钾的损失,有效地降低了合成成本。
为了说明本发明的特点,现举例如下:
以下各例中的配方均为摩尔比。
例1 KL型沸石导向剂的配制
配方为:14K2O∶Al2O3∶28SiO2∶700H2O
原料:(A)硅溶胶 含SiO228.85%,Na2O 0.16%,比重1.178
(B)19.1克KOH(82%纯度)溶于85克水中
(C)1.56克氢氧化铝(含Al2O365%)
将(C)加入到(B)中,加热溶解得到溶液(D),在搅拌下将58.2克(A)与(D)混合,得到乳白色凝胶(E),将(E)置于30℃陈化,在陈化初期24小时之内(E)转变为半透明的溶胶,陈化72小时成熟,成熟后即可使用。
例2 KL型沸石合成
配方为:1.4K2O∶Al2O3∶7SiO2∶84H2O
原料:(A)硅溶胶(与例1(A)相同)
(B)16.4克氢氧化钾(82%纯度)溶于40克水中
(C)13.5氢氧化铝(含Al2O365%)
将(C)加入到(B)中,加热溶解得到溶液(D)。在搅拌下将(D)与125克(A)和32毫升例1制备并陈化72小时之导向剂混合,得到均匀的凝胶(E)。将(E)置于150℃静止晶化,晶化72小时,冷却后过滤、洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥。得到L型沸石,结晶度95%,SiO2/Al2O3=5.92,电镜分析60%晶体是圆柱体,晶粒大小0.1-0.4微米。
物相分析和结晶度测定均用X-光粉末衍射法,产物SiO2/Al2O3比测定用化学法,晶形、晶粒大小测定用电子显微镜。以下各例与此相同。
例3 KL型沸石合成
配方为:1.6K2O∶Al2O3∶8SiO2∶96H2O
原料、合成方法均与例2相同,加入2%例1的导向剂,130℃晶化72小时,冷却后过滤,洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度为95%,SiO2/Al2O3=5.66,电镜分析70%晶体是圆柱体,晶粒大小0.1-0.2微米。
例4 KL型沸石合成
配方为:2.6K2O∶Al2O3∶10SiO2∶234H2O
原料、合成方法和晶化条件均与例2相同,加入2.5%例1的导向剂,晶化45小时,冷却后过滤、洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度为95%,SiO2/Al2O3=5.98,电镜分析70%晶体是圆柱体,晶粒大小0.1-0.2微米。
例5 KL型沸石导向剂合成
配方为:14K2O∶Al2O3∶28SiO2∶840H2O
原料、合成方法和老化条件均与例1相同。
例6 KL型沸石合成
配方为:1.6K2O∶Al2O3∶8SiO2∶112H2O
原料、合成方法均与例2相同,加入3%例5的导向剂,160℃晶化40小时,冷却后过滤,洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度为95%,SiO2/Al2O3=6.43,电镜分析80%晶体是圆柱体,晶粒大小0.5-0.7微米。
例7 KL型沸石合成
配方为:1.6K2O∶Al2O3∶8SiO2∶128H2O
原料、合成方法和晶化条件均与例2相同,加入3.5%例5的导向剂,晶化45小时,冷却后过滤、洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度95%,SiO2/Al2O3=6.67,电镜分析70%晶体是圆柱体,晶粒大小0.3-0.1微米。
例8 KL型沸石合成
配方为:1.6K2O∶Al2O3∶8SiO2∶96H2O
原料、合成方法和晶化条件均与例2相同,加入3.5%例5的导向剂,60小时晶化,冷却后过滤,洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度95%,SiO2/Al2O3=5.97,电镜分析70%晶体是圆柱体,晶粒大小0.2-0.6微米。
例9 KL型沸石合成
配方为:1.76K2O∶Al2O3∶8SiO2∶105.6H2O
原料、合成方法均与例2相同,加入4%例5的导向剂,170℃晶化30小时,冷却后过滤、洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度95%,SiO2/Al2O3=6.13,电镜分析60%晶体是圆柱体,晶粒大小0.1-0.4微米。
例10 KL型沸石导向剂合成
配方为:14K2O∶Al2O3∶28SiO2∶980H2O
原料、合成方法和老化条件均与例1相同。
例11 KL型沸石合成
配方为:1.6K2O∶Al2O3∶8SiO2∶112H2O
原料、合成方法和晶化条件均与例2相同。加入4%例10的导向剂,72小时晶化,冷却后过滤、洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度100%,SiO2/Al2O3=5.43,电镜分析80%晶体是圆柱体,晶粒大小0.3-0.7微米。
例12 KL型沸石导向剂合成
配方为:11.2K2O∶Al2O3∶28SiO2∶560H2O
原料、合成方法和老化条件均与例1相同。
例13 KL型沸石合成
配方为:1.6K2O∶Al2O3∶8SiO2∶96H2O
原料、合成方法和晶化条件均与例2相同,加入3%例12的导向剂,晶化30小时,冷却后过滤,洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度95%,SiO2/Al2O3=5.99,电镜分析70%晶体是圆柱体,晶粒大小0.1-0.5微米。
例14 KL型沸石合成
配方与例13相同,原料、合成方法和晶化条件均与例2相同,加入4%例12的导向剂,60小时晶化,冷却后过滤,洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,得到L型沸石,结晶度100%,SiO2/Al2O3=6.14,电镜分析90%晶体是圆柱体,晶粒大小0.5-1微米。
Claims (5)
1、一种KL型沸石合成方法,该方法包括向含有水、硅源和铝源的碱性反应混合物中加入L型沸石导向剂,然后加热到100-250℃,恒温晶化30到72小时,冷却后过滤,洗涤至滤液PH=10-11,滤饼干燥,其特征在于L型沸石导向剂组成中不含有Na2O,并且具有较低的碱硅比。
2、按权利要求1的KL型沸石合成方法,其特征在于所说的导向剂按摩尔比配方范围是:
SiO2/Al2O3=18-60
K2O/SiO2=0.35-0.50
H2O/K2O=50-70
3、按权利1,2所要求的KL型沸石合成方法,其特征在于所说的导向剂按摩尔比最佳配方范围是:
SiO2/Al2O3=18-30
K2O/SiO2=0.4-0.5
H2O/K2O=60-70
4、按权利所要求1、2的KL型沸石合成方法,其特征在于合成沸石时反应混合物按摩尔比配方范围如下:
SiO2/Al2O3=6.7-15
K2O/SiO2=0.18-0.30
H2O/K2O=50-90
5、按权利所要求1、4的KL型沸石合成方法,其特征在于合成沸石时,所加导向剂中Al2O3的摩尔数与反应混合物中Al2O3摩尔数之比为1-5%,最佳为2-3%。
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