AT132987B - Verfahren zur Herstellung von künstlichen Zeolithen. - Google Patents

Description

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    Veriahren zur Herstellung   von künstlichen Zeolithen. 



   Die in der Natur vorkommenden Eisen-Aluminium-Silikate verschiedener Art, wie z. B. Kaolin,
Bauxit u. a. mehr oder weniger feuerfeste Tone, besitzen überhaupt nicht oder nur in geringem Grade die basenumsetzenden Eigenschaften, die für andere in der Natur vorkommende Silikate, wie z. B. Zeolithe und ähnliche Silikate, kennzeichnend sind. 



   Vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zur Herstellung von sogenannten künstlichen Zeolithen aus Kaolin, Bauxit und andern ähnlichen Eisen-Aluminium-Silikaten und mehr oder weniger feuerfesten Tonen verschiedener Art, indem solche natürliche Silikate in bekannter Weise mit
Säure und (oder) saurem Alkalisalz aufgeschlossen werden, so dass das Silikat zersetzt wird, worauf der nach Filtrieren zurückbleibende Rückstand, der sogenannte Tonabfall,   welcher   hauptsächlich aus Kieselsäure und in Säuren unlöslichen Eisen-und Aluminiumoxyden besteht, mit Oxyden, Hydroxyden oder Karbonaten der Alkalimetalle und (oder) der alkalischen Erdmetalle oder ihren Mischungen unter Druck gekocht wird. 



   Wird ein in geeigneter Weise behandelter Ton oben angegebener Art mit einer Mineralsäure, wie z. B. Schwefelsäure, Salzsäure oder Salpetersäure, aufgeschlossen, wie dies z. B. von der Herstellung von Aluminiumsalzen auf dem sauren Wege aus den obengenannten Tonen in offenem Gefäss oder unter Druck bekannt ist, so wird das ursprüngliche Silikat zersetzt und man   erhält nach Filtrieren eine Lösung   des der verwendeten Säure entsprechenden Aluminiumsalzes, welches mit grösseren oder geringeren Mengen Eisensalz   (Ferro- oder Ferriverbindungen)   je nach der Beschaffenheit des verwendeten Tones verunreinigt ist, und einen Rückstand, bestehend aus Kieselsäure und in Säuren unlöslichen Oxyden von Aluminium und Eisen.

   Für den obengenannten   Aufschluss   kann man auch in bekannter Weise und unter Erreichen etwa desselben Ergebnisses sich der sauren Alkalisalze der entsprechenden Säuren, gegebenenfalls in Mischung mit Säuren, bedienen. Der sogenannte Tonabfall besitzt (vgl. Chem. Zeitung Nr. 28, S. 355, Jahrg. 1907) ebensowenig wie der ursprüngliche Ton irgendwelche basenaustauschende Eigenschaften ; auch ist der Tonabfall infolge seiner schleimigen Konsistenz und der dadurch bedingten   Undurchlässig-     keit gegenüber Flüssigkeiten   als Filtriermaterial wenig geeignet. 



   Wenn man aber diesen an sich wertlosen Abfall mit Oxyden, Hydroxyden oder Karbonaten der Alkalimetalle und (oder) der alkalischen Erdmetalle oder mit Mischungen dieser Stoffe unter Druck kocht,   so erhält man ein Silikat poröser, bimssteinähnlicher Struktur mit kräftig basenaustauschenden Eigenschaften, welches zufolge seiner ausgeprägten Porosität Flüssigkeiten gegenüber sehr leicht durchlässig   und somit als Filtriermaterial sehr geeignet ist. 



   Es hat sich gezeigt, dass das so erhaltene Silikat ein basenaustauschendes Vermögen hat, entsprechend   2500-3000   mg   CaO   je 100 g Silikat, und somit ein künstlicher Zeolith ist, der eine basenaustauchende Kraft besitzt, die diejenige beträchtlich übersteigt, welche mittels auf andere Weise hergestellten künstlichen Zeolithen oder Permutiten bisher zu erzielen war. 



   Durch Kochen des Tonabfalles in der oben angegebenen Weise mit Oxyden, Hydroxyden oder Karbonaten der Alkalien und (oder) alkalischen Erdmetalle wird ferner das Hydratisieren des Silikats unmittelbar erzielt, welches eine Vorbedingung für seine basenaustauschende Kraft ist. 



   Eine Ausführungsform der Erfindung soll im folgenden näher beschrieben werden ; es sei aber hier erwähnt, dass dieses Beispiel nicht das einzige ist, gemäss welchem die Erfindung ausgeführt werden kann, 

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 indem die Methoden in verschiedener Weise modifiziert werden können, ohne dass der Umfang der Erfindung dadurch überschritten wird. 



   Ein Ton von z. B. folgender Zusammensetzung :   Al203 32%, Fe203 3%, Si02 45%, Gliihverlust 20%,   
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 im offenen Gefäss oder unter Druck aufgeschlossen. Nach vollzogenem Aufschluss wird die erhaltene   Aluminiumsulfatlösuug   z. B. in einer Filterpresse abfiltriert. Der erhaltene Abfall wird ausgewaschen. 



  Dieser Abfall hat dann etwa die folgende Zusammensetzung : trockene Probe,   Al203     14%, FeO3 1-50%, SiO, 75%, Glühungsverlust 10%.   



   Der Abfall wird dann mit einer berechneten Menge von Kalkmilch oder mit einer entsprechenden Menge von Kalkmilch und Alkalioxyd, Alkalihydroxyd oder Alkalikarbonat gemischt, worauf die Mischung unter beispielsweise 8-12 Atm.   Überdruck   gekocht wird. Hiebei vereinigt sieh der Kalk bzw. der Kalk und das Alkali mit dem Tonabfall unter Bildung eines   sehr porösen, bimssteinähnliehen.   leicht   flüssigkeitsdurehlässigen Kalzium- (Kalzium-Alkali-) Aluminiumhydrosilikats   eines verhältnismässig hohen Härtegrades und eines sehr kräftigen   Basenaustauschvermögens.   Wie oben bemerkt, findet auch das erforderliche, nach andern bekannten Zeolithherstellungsmethoden häufig schwer durchführbar Hydratisieren des Silikats während des Kochens statt, was einen bedeutenden technischen Fortschritt bedeutet.

   Der in der oben beschriebenen Weise erhaltene künstliche Zeolith wird in Stüekehen geeigneter Grösse zerteilt und beispielsweise mit einer Chlornatriumlösung bis auf   kalkfreie   Reaktion gewaschen und ist dann fertig, um z. B. Kalk usw. aus Wasser aufzunehmen. 



   Durch ausgeführte Versuche ist   nachgewiesen worden, dass   ein in der oben angegebenen Weise hergestellter künstlicher Zeolith ein Basenaustausehvermögen von 2500 bis 3000 mi   CaO   pro 100 g künstlichen Zeolith besitzt, wogegen man bisher mit nach andern Methoden hergestellten künstlichen 
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 und   Katrolithen   lediglich einen Betrag von 200 bis 600   1I1g     CaO   pro 100 g Masse erreicht hat. 



   Zu ähnlichen Ergebnissen kommt man auch, wenn der Tonabfall mit Natronlauge, Soda oder anderm Alkali gekocht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Anwesenheit von Kalk beim Kochen in ganz besonders hohem Grade die Bildung eines porösen Materials geeigneter Härte veranlasst. 



   Auch durch Schmelzen oder Sintern des Tonabfalles mit Oxyden, Hydroxyden und Karbonaten der Alkalimetalle und (oder) der alkalischen Erdmetalle und mit darauffolgendem Hydratisieren der in dieser Weise behandelten Masse erhält man künstliche Zeolithe mit   Basenaustauschvermögen.   



   Selbstverständlich kann man nach diesem Verfahren Verbindungen mit   Basenaustausehvermögen   herstellen, indem man in ähnlicher Weise Tone behandelt, die nicht zur Herstellung von Aluminiumsalzen geeignet sind. 



   Der Hauptzweck der Säurebehandlung bleibt derselbe, d. h. die ursprünglichen Silikate durch den   Aufschluss   mit Säure zu zersetzen und durch Auslösen der Oxyde von z. B. Eisen und Aluminium mittels Säuren das Einführen der Oxyde und der Hydroxyde der Alkalimetalle und (oder) der alkalischen Erdmetalle in den   hauptsächlich   aus Kieselsäure und in Säuren   unlöslichen   Oxyden von Eisen und Aluminium bestehenden Rückstand des ursprünglich mit Säure behandelten Silikats zu ermöglichen. 



   In der oben beschriebenen Weise hergestellte Zeolithe sind infolge ihres kräftigen   Basenaustausch-   vermögen und infolge ihrer Porosität sehr geeignet für alle die bekannten Zwecke, für die natürliche und künstliche Zeolithe Verwendung gefunden haben, z. B. zwecks Entfernung von Kalk, Magnesium, 
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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung künstlicher Zeolithe durch Kochbehandlung unter Druck von Kieselsäure und in Säuren unlösliche Eisen-und Aluminiumoxyde enthaltenden Massen mit Oxyden, Hydroxyden oder Karbonaten der Alkalimetalle und (oder) der alkalischen Erden oder mit Mischungen dieser Stoffe, gekennzeichnet durch Verwendung des bei dem bekannten, zum Zwecke der Tonerdegewinnung erfolgenden Aufschlusses von Tonerdemineralien, wie Kaolin, Bauxit od. dgl., mit Säuren und (oder) sauren Alkalisalzen nach der Filtration verbleibenden unlöslichen Rückstandes.