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Verfahren zur Herstellung eines neuen synthetischen, kristallinen zeolithischen Natrium-
Aluminiumsilikates vom Typus der Molekularsiebe
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen, kristallinen zeolithischen Natrium-Aluminiumsilikates vom Typus der Molekularsiebe, welches als Adsorbens geeignet ist.
Ein Ziel vorliegender Erfindung ist die Schaffung eines neuen synthetischen, kristallinen zeolithischen Natrium-Aluminiumsilikates vom Typus der Molekularsiebe, welches zur Verwendung als Adsorbens geeignet ist.
Ein weiteres Ziel vorliegender Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für das neue erfindunggemässe Adsorbens.
Weitere Ziele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den Patentansprüchen ersichtlich.
Als Zeolithe werden die natürlich vorkommenden wasserhältigen kristallinen Metall-Aluminiumsilikate bezeichnet. Das hier beschriebene synthetische kristalline Natrium-Aluminiumsilikat wird im folgenden zur Unterscheidung von andern Materialien als "Zeolith Y" bezeichnet.
Gewisse Adsorbentien, einschliesslich Zeolith Y, adsorbieren Moleküle selektiv je nach Grösse und Form der adsorbierten Moleküle und werden Molekularsiebe genannt. Molekularsiebe haben einen innerhalb einer grossen Zahl gleichmässig grosser Poren molekularer Grössenordnung verfügbaren Adsorptionsbereich. Auf Grund dieser Anordnung können Moleküle einer gewissen Grösse und Form in die Poren eintreten und adsorbiert werden, während grössere oder anders geformte Moleküle ausgeschlossen werden. Nicht alle Adsorbentien verhalten sich wie Molekularsiebe, die üblichen Adsorbentien, wie beispielsweise Tierkohle und Silicagel, zeigen keine Molekularsiebwirkungsweise.
Eine Entwässerung zur Abspaltung des Hydratwassers ergibt Kristalle, die mit Kanälen molekularer Grössenordnung durchsetzt sind und sehr grosse Oberflächenbereiche für die Adsorption von Fremdmolekülen verfügbar haben. Faktoren, die die Adsorption durch aktivierte Zeolith-YKristalle beeinflussen, sind : die Grösse und die Polarisierungskraft des Lückenkations, die Polarisationsfähigkeit und Polarität der eingeschlossenen Moleküle, die Dimension und Form der adsor- bierten Moleküle im Vergleich zu Grösse und Form der Kanäle, die Dauer und das Ausmass (Schärfe) der Dehydration und Desorption und schliesslich die Gegenwart von Fremdmolekülen in den zwischenmolekularen Kanälen.
Es ist selbstverständlich, dass die abweisenden Eigenschaften des Zeolith Y ebenso wichtig sind, wie die adsorptiven oder positiven Adsorptionseigenschaften, wenn eine wirksame Trennung mittels selektiver Adsorption erzielt werden soll.
Die chemische Formel für Zeolith Y kann als Molverhältnis der Oxyde folgendermassen dargestellt werden :
EMI1.1
als 5 und "x" einen Wert bis 9 darstellt.
Zeolith Y hat ein charakteristisches RöntgenPulverdiagramm, welches zu seiner Identifizierung herangezogen werden kann. Die Daten des Röntgen-Pulverdiagramms sind in Tabelle A angegeben. Die Werte der Ebenenabstände d sind in Angström-Einheiten angegeben. Die relative Intensität der Linien des RöntgenPulverdiagramms wird ausgedrückt durch VS = sehr stark ; S = stark ; M = mittel ; W = schwach und VW = sehr schwach.
Tabelle A :
EMI1.2
<tb>
<tb> Intenhkl <SEP> h2+k2+l2 <SEP> d <SEP> in <SEP> <SEP> sitat
<tb> 111 <SEP> 3 <SEP> 14, <SEP> 3-14, <SEP> 4 <SEP> VS
<tb> 220 <SEP> 8 <SEP> 8, <SEP> 73- <SEP> 8, <SEP> 80 <SEP> M
<tb> 311 <SEP> 11 <SEP> 7, <SEP> 45- <SEP> 7, <SEP> 50 <SEP> M
<tb> 331 <SEP> 19 <SEP> 5, <SEP> 67- <SEP> 5, <SEP> 71 <SEP> S
<tb> 333,511 <SEP> 27 <SEP> 4, <SEP> 75- <SEP> 4, <SEP> 79 <SEP> M
<tb> 440 <SEP> 32 <SEP> 4, <SEP> 37- <SEP> 4, <SEP> 46 <SEP> M
<tb> 620 <SEP> 40 <SEP> 3, <SEP> 90- <SEP> 3, <SEP> 93 <SEP> W
<tb> 533 <SEP> 43 <SEP> 3, <SEP> 77- <SEP> 3, <SEP> 79 <SEP> S
<tb> 444 <SEP> 48 <SEP> 3, <SEP> 57- <SEP> 3, <SEP> 59 <SEP> VW
<tb> 551,711 <SEP> 51 <SEP> 3, <SEP> 46- <SEP> 3, <SEP> 48 <SEP> VW
<tb> 642 <SEP> 56 <SEP> 3, <SEP> 30-3, <SEP> 33 <SEP> S
<tb> 553,731 <SEP> 59 <SEP> 3, <SEP> 22- <SEP> 3, <SEP> 24 <SEP> W
<tb> 733 <SEP> 67 <SEP> 3, <SEP> 02-3,
<SEP> 04 <SEP> M
<tb> 660,822 <SEP> 72 <SEP> 2, <SEP> 90- <SEP> 2, <SEP> 93 <SEP> M <SEP>
<tb>
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EMI2.1
<tb>
<tb> Intenhkl <SEP> h2+k2+l2 <SEP> d <SEP> in <SEP> <SEP> sität
<tb> 555,751 <SEP> 75 <SEP> ! <SEP> 2, <SEP> 85-2, <SEP> 87 <SEP> S
<tb> 840 <SEP> 80 <SEP> I <SEP> 2, <SEP> 76- <SEP> 2, <SEP> 78 <SEP> M
<tb> 753,911 <SEP> 83 <SEP> ! <SEP> 2, <SEP> 71-2, <SEP> 73 <SEP> W
<tb> 664 <SEP> 88 <SEP> I <SEP> 2, <SEP> 63- <SEP> 2, <SEP> 65 <SEP> M
<tb> 931 <SEP> ! <SEP> 91 <SEP> 2, <SEP> 59-2, <SEP> 61 <SEP> M
<tb> 844 <SEP> I <SEP> 96 <SEP> 2, <SEP> 52- <SEP> 2, <SEP> 54 <SEP> VW
<tb> 862 <SEP> ; <SEP> 10,2, <SEP> 0 <SEP> 104 <SEP> 2, <SEP> 42- <SEP> 2, <SEP> 44 <SEP> VW
<tb> 666 <SEP> ; <SEP> 10,2, <SEP> 2 <SEP> 108 <SEP> 2, <SEP> 38- <SEP> 2, <SEP> 39 <SEP> M <SEP>
<tb> 775 <SEP> ;
<SEP> 11,1, <SEP> 1 <SEP> 123 <SEP> 2, <SEP> 22- <SEP> 2, <SEP> 24 <SEP> VW
<tb> 880 <SEP> 128 <SEP> 2, <SEP> 18-2, <SEP> 20 <SEP> W
<tb> 955 <SEP> ; <SEP> 971 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> I <SEP>
<tb> 3,1 <SEP> 131 <SEP> 2,16-2,18 <SEP> VW
<tb> 973 <SEP> ; <SEP> 11,3, <SEP> 3 <SEP> 139 <SEP> 2, <SEP> 10- <SEP> 2, <SEP> 11 <SEP> W
<tb> 884 <SEP> ; <SEP> 12,0, <SEP> 0 <SEP> 144 <SEP> 2, <SEP> 06- <SEP> 2, <SEP> 07 <SEP> VW
<tb> 886 <SEP> ; <SEP> 10,8, <SEP> 0 <SEP> ; <SEP>
<tb> 12,4, <SEP> 2 <SEP> 164 <SEP> 1,93-1,94 <SEP> VW
<tb> 10,8, <SEP> 2 <SEP> 168 <SEP> 1, <SEP> 91-1, <SEP> 92 <SEP> VW
<tb> 995 <SEP> ; <SEP> 13,3, <SEP> 3 <SEP> 187 <SEP> 1,81-1,82 <SEP> VW
<tb> 11,7, <SEP> 5 <SEP> ; <SEP> 13,
<tb> 5,1 <SEP> 195 <SEP> 1, <SEP> 77- <SEP> 1, <SEP> 78 <SEP> VW
<tb> 10, <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> ; <SEP> 10, <SEP>
<tb> 10, <SEP> 0 <SEP> ;
<SEP> 14,
<tb> 2,0 <SEP> 200 <SEP> 1,75-1,76 <SEP> W
<tb> 997 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> 211 <SEP> 1, <SEP> 70- <SEP> 1, <SEP> 71 <SEP> W
<tb>
Wenn zur Lieferung des Hauptanteiles von Siliciumdioxyd eine wässerige kolloidale Kieselsäurelösung herangezogen wird, kann Zeolith Y dadurch hergestellt werden, dass man eine wässerige Natrium-Aluminiumsilikatmischung zubereitet, die eine Zusammensetzung aufweist, welche - ausgedrückt im Molverhältnis der Oxydeinnerhalb eines der in Tabelle B angegebenen Bereiche fällt :
Tabelle B :
EMI2.2
<tb>
<tb> # <SEP> Reihe <SEP> 1 <SEP> I <SEP> Reihe <SEP> 2 <SEP> I <SEP> Reihe <SEP> 3 <SEP>
<tb> NaO/SiO2 <SEP> 0,2-0,4 <SEP> 0,4-0,6 <SEP> 0,6-0,8
<tb> SiO2/Al2O3 <SEP> 10-40 <SEP> 10-30 <SEP> 7-30
<tb> H. <SEP> O/Na2O <SEP> 25-60 <SEP> 20-60 <SEP> 20-60 <SEP>
<tb>
Man erhält diese Mischung bis zur Bildung der Kristalle auf einer Temperatur im Bereiche von 20 C bis 125 C und trennt dann die Kristalle von der Mutterlauge ab.
Wenn als Hauptquelle des Siliciumsdioxyds eine wässerige kolloidale Kieselsäurelösung dient, ist der bevorzugte Zusammensetzungsbereich - gleichfalls im Molverhältnis der Oxyde aus- gedrückt-in Tabelle C angegeben.
Tabelle C :
EMI2.3
<tb>
<tb> Na2O/SiO2 <SEP> .......... <SEP> 0,4-0,6
<tb> SiOJAlsOg.......... <SEP> 20-30
<tb> H2O/Na2O.......... <SEP> 20-50 <SEP>
<tb>
Die Kristallisation erfolgt am zufriedenstellendsten bei Temperaturen von 80 C bis 125 C. Bei niedrigeren Temperaturen sind die gebildeten Kristalle kleiner als bei höheren Temperaturen.
Wenn Natriumsilikat zur Lieferung des Hauptanteiles von Siliciumdioxyd herangezogen wird, kann Zeolith Y dadurch hergestellt werden, dass man eine wässerige Natrium-AliuminiumsilikatMischung zubereitet, die eine Zusammensetzung aufweist, welche-ausgedrückt im Molverhältnis der Oxyde-innerhalb eines der in Tabelle D angegebenen Bereiche fällt.
Tabelle D :
EMI2.4
<tb>
<tb> Reihe <SEP> l <SEP> Reihe <SEP> 2 <SEP> Reihe <SEP> 3
<tb> Na2O/SiO2 <SEP> 0,6-1,0 <SEP> 1,5-1,7 <SEP> 1,9-2,1
<tb> SiOJAOg <SEP> 8 <SEP> -30 <SEP> 10 <SEP> -30 <SEP> 10 <SEP>
<tb> H2O/Na2O <SEP> 12-90 <SEP> 20-90 <SEP> 40-90 <SEP>
<tb>
Die bevorzugten Zusammensetzungen zur Herstellung von Zeolith Y aus Natriumsilikat sind in Tabelle E angegeben :
Tabelle E :
EMI2.5
<tb>
<tb> Reihe <SEP> ! <SEP> Reihe2 <SEP>
<tb> Na20/SiO2... <SEP> 0, <SEP> 70- <SEP> 0, <SEP> 90 <SEP> 1, <SEP> 5-1, <SEP> 7 <SEP>
<tb> SiO2/Al2O3 <SEP> .. <SEP> 10-25 <SEP> 10-20
<tb> H2O/Na2O.. <SEP> 12-90 <SEP> 20-90 <SEP>
<tb>
Zur Durchführung der Kristallisation wird die Reaktionsmischung bis zur Bildung des gewünschten kristallinen Produktes bei einer Temperatur von 20 C bis 125 C gehalten.
Innerhalb dieses Temperaturbereiches werden
EMI2.6
Cangewendet.
Im allgemeinen erfordern die niedrigeren Temperaturen eine etwas längere Kristallisationszeit als sie in wirtschaftlicher Hinsicht erwünscht wäre. Das bei diesen niedrigeren Temperaturen erhaltene Zeolith-Y-Produkt neigt eher zu Teilchengrössen, die kleiner sind als bei Zeolith-YProdukten, die bei den höheren Temperaturen hergestellt wurden.
Bei Ausführung vorliegender Erfindung haben die so hergestellten Zeolith-Y-Verbindungen, wenn Natriumsilikat als hauptsächlichste Quelle zur Lieferung der Kieselsäure in den wässerigen Natrium-Aluminiumsilikat-Mischungen, wie vorstehend beschrieben, verwendet wird, im allgemeinen ein SiIiziumdioxyd/A1uminiumoxyd (SiO2/al2O3)-Verhältnis von grösser als 3 bis zu 3, 9. In diesem Bereich ändert sich die Zellkonstante der Kristalle von 24, 87 A auf 24, 77 A.
Wenn Zeolith-Y-Produkte gewünscht werden, deren Zusammensetzungen ein Siliciumdioxyd/Alumini- umoxyd-Verhältnis grösser als 3, 9 aufweisen, müssen solche Silikat-Quellen, wie wässerige kolloidale Kieselsäurelösung, zur Lieferung des Hauptanteiles an Siliciumdioxyd in den vorhin beschriebenen wässerigen Natrium-Aluminiumsilikat-Mischungen herangezogen werden.
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EMI3.1
gefügt. Die so erhaltene Mischung, welche die molare Zusammensetzung 13, 9 Na2O : Al Og : 28, 2 SiO, : 471 H20 aufwies, wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt. Das Reaktionsgefäss aus Glas wurde dicht verschlossen und in ein Dampfbad von 100 C während einer Dauer von 21 Stunden gebracht, um die Kristallisation der Reaktions- mischung herbeizuführen.
Nach Beendigung des Kristallisationsvorganges wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 5 betrug. Das Pulver wurde dann bei 1000 C getrocknet und mittels seines Röntgen-Spektrogrammes als Zeolith Y identifiziert. Die chemische Analyse zeigte folgende Zusammensetzung des Produktes :
0,92Na2O :1,00Al2O3:4,00SiO2:7,0H2O.
Obiges Produkt hatte eine kubische Einheitszelle, welche ein Röntgen-Pulverdiagramm aufwies, wie es durch die nachfolgenden Daten der Tabelle F charakterisiert wird, worin "I" die Intensität und "d" den Ebenenabstand bedeuten.
Tabelle F :
EMI3.2
<tb>
<tb> h'+k=+F <SEP> j <SEP> 1001/Imax <SEP> d <SEP> (beobachtet) <SEP> m <SEP> A <SEP> j <SEP> h'+k <SEP> +F <SEP> j <SEP> MOI/Imax <SEP> j <SEP> d <SEP> (beobachtet) <SEP> in <SEP> A <SEP>
<tb> 3 <SEP> 100 <SEP> 14, <SEP> 3 <SEP> 75 <SEP> 48 <SEP> 2, <SEP> 858 <SEP>
<tb> 8 <SEP> 29 <SEP> 8, <SEP> 75 <SEP> 80 <SEP> 20 <SEP> 2, <SEP> 767
<tb> 11 <SEP> 24 <SEP> 7, <SEP> 46 <SEP> 83 <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 717 <SEP>
<tb> 19 <SEP> 44 <SEP> 5, <SEP> 68 <SEP> 88 <SEP> 19 <SEP> 2, <SEP> 638 <SEP>
<tb> 91 <SEP> 11 <SEP> 2, <SEP> 595 <SEP>
<tb> 27 <SEP> 23 <SEP> 4, <SEP> 76 <SEP> 108 <SEP> 13 <SEP> 2, <SEP> 382 <SEP>
<tb> 32 <SEP> 35 <SEP> 4, <SEP> 38 <SEP> 128 <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 188 <SEP>
<tb> 40 <SEP> 12 <SEP> 3, <SEP> 91 <SEP> 131 <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 162 <SEP>
<tb> 43 <SEP> 47 <SEP> 3, <SEP> 775 <SEP> 139 <SEP> 8 <SEP> 2,
<SEP> 100 <SEP>
<tb> 48 <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 573 <SEP> 144 <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 063 <SEP>
<tb> 51 <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 466 <SEP> 164 <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 933 <SEP>
<tb> 56 <SEP> 37 <SEP> 3, <SEP> 308 <SEP> 168 <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 910 <SEP>
<tb> 59 <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 222 <SEP> 195 <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 772 <SEP>
<tb> 67 <SEP> 16 <SEP> 3, <SEP> 024 <SEP> 200 <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 750 <SEP>
<tb> 72 <SEP> 21 <SEP> 2, <SEP> 917 <SEP> 211 <SEP> 12 <SEP> 1, <SEP> 704 <SEP>
<tb>
EMI3.3
:25, 9 Gew.-% H2O), sowie 27, 3 g Natriumhydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 219 ml Wasser aufgelöst.
Diese Lösung wurde dann zu 124, 2 g einer wässerigen kolloidalen Kieselsäurelösung, die 29, 5 Gew.-% Silicium- dioxyd enthielt, auf einmal bei 20-25 C hinzugefügt, um eine Mischung folgender molarer Zusammensetzung zu erhalten :
16,9 Na2O:Al2O3:28,2 SiO2: 808 H2O.
Diese Mischung wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt und das Reaktionsgefäss dicht verschlossen und während 3 Stunden in einem Autoklaven bei 120 C gelagert. In der Reaktionsmischung bildeten sich Kristalle und nach Beendigung der Kristallisation wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und mit destilliertem Wasser so lange gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 5 betrug. Das erhaltene Pulver wurde bei 100 C getrocknet und auf Grund seines Röntgenspektrogrammes als Zeolith Y identifiziert. Die chemische Analyse des Produktes ergab folgende Zusammensetzung :
EMI3.4
und 23, 0 Gew.-% H2O), sowie 14, 4 g Natriumhydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 76, 8 ml Wasser aufgelöst.
Diese Lösung wurde dann zu 100 g einer wässerigen kolloidalen Kieselsäurelösung, welche 31, 6 Gew.-% Silicium- dioxyd enthielt, auf einmal bei 20-25 C hinzugefügt, um eine Mischung folgender molarer
EMI3.5
Die Mischung wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt, hierauf das Reaktionsgefäss dicht verschlossen und 24 Stunden in ein Dampfbad bei 100 C gestellt. In der Reaktionsmischung bildeten sich Kristalle und nach Beendigung der Kristallisation wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und mit destilliertem Wasser so lange gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 0 betrug. Das resultierende Pulver wurde bei 100 C getrocknet und auf Grund seines Röntgenspektrogramms als Zeolith Y mit
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Spuren anderer synthetischer Zeolithe identifiziert. Die chemische Analyse des Produktes ergab folgende Zusammensetzung :
0,91 Na2O:1,00 Al2O3:4,5 SiO2: 8 H2O.
Beispiel 4 : 11, 5g Natriumaluminat (enthaltend 30,0 Gew.-% Na2O, 46,6 Gew.-% Al2O3 und 23, 4 Gew.-% H O), sowie 6, 9 g Natriumhydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 233 ml Wasser aufgelöst. Diese Lösung wurde dann zu 100 g einer wässerigen Natriumsilikatlösung, welche 19, 7 Gew.-% Na2O und 36, 6 Gew.-% SiO2 enthielt, auf einmal bei 20-25 C hinzugefügt. Die erhaltene Mischung, welche die molare Zusammensetzung
9 Na, O : Al, O, : 12 Sing : 314 H20 aufwies, wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt, das Reaktionsgefäss dicht verschlossen und während eines Zeitraumes von 67 Stunden in ein Dampfbad von 1000 C gestellt, um die Kristallisation in der Reaktionsmischung herbeizuführen.
Die Feststoffe wurden von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers 10, 0 bis 10, 5 betrug. Das Pulver wurde bei 100 C getrocknet und das Produkt auf Grund seines Röntgenspektrogramms als Zeolith Y mit Spuren anderer synthetischer Zeolithe identifiziert. Die chemische Analyse ergab folgende Zusammensetzung des Produktes :
0,92Na2O :1,00Al2O3:3,29SiO2:7H2O.
Beispiel 5 : 7, 0 g Natriumaluminat (enthaltend 30, 0 Gew.-% Na2O, 46, 6 Gew.-% Al203
EMI4.1
hydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 280 ml Wasser aufgelöst. Diese Lösung wurde dann zu 100 g einer wässerigen Natriumsilikat-
EMI4.2
Mischung, welche die molare Zusammensetzung
20 NaO : AlgOg : 20 Spi02 : 600 H20 aufwies, bis zur Homogenität gerührt. Das Reaktionsgefäss wurde anschliessend dicht verschlossen und während eines Zeitraumes von 67 Stunden in ein Dampfbad von 100 C gestellt, um die Kristallisation in der Reaktionsmischung herbeizuführen. Die Feststoffe wurden von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers 10, 0 bis 10, 5 betrug.
Das Pulver wurde bei 1000 C getrocknet und das Produkt auf Grund des Röntgenspektrogramms als Zeolith Y mit Spuren anderer synthetischer Zeolithe identifiziert. Die chemische Analyse ergab folgende Zusammensetzung des Produktes :
EMI4.3
Beispiel 6 : 27, 4 g Natriumaluminat (enthaltend 31, 0 Gew.-% Na2O, 45, 1 Gew.-% Al20s und 23, 0 Gew.-% H2O), sowie 95, 5 g Natrium- hydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 375 ml Wasser aufgelöst. Diese Lösung wurde dann zu 460 g einer wässerigen kolloidalen Kieselsäurelösung, welche 31, 6 Gew.-% Silicium- dioxyd enthielt, auf einmal bei 20-25 C zugesetzt, um eine Mischung folgender molarer Zusammensetzung herzustellen :
11 Na2O;Al2O3: 20 Spi02 : 330 H2O.
Diese Mischung wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt, das Reaktionsgefäss verschlossen und in ein Wasserbad von 250 C während eines Zeitraumes von 8 Wochen gelagert.
In der Reaktionsmischung bildeten sich Kristalle und nach Beendigung der Kristallisation wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 0 betrug. Das erhaltene Pulver wurde anschliessend bei 100 C getrocknet. Die chemische Analyse ergab folgende Zusammensetzung des Produktes : 1, 02 Na2O : 1, 00 Al Os : 3, 5 SiO, : 8 H2O.
Beispiel 7 : 80 g Natriumaluminat (enthaltend 30,0 Gew.-% Na2O@ 46,6 Gew.-% Al2O3 und 23, 4 Gew.-% H2O), sowie 286 g Natriumhydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 1024 ml Wasser aufgelöst. Diese Lösung wurde dann zu 1840 g einer wässerigen kolloidalen Kieselsäurelösung, welche 31, 6 Gew.-% Silicium- dioxyd enthielt, auf einmal bei 20-25 C hinzugefügt, um eine Mischung folgender molarer Zu-
EMI4.4
Diese Mischung wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt, das Reaktionsgefäss dicht verschlossen und 24 Stunden in ein Dampfbad von 100 C gestellt. In der Reaktionsmischung bildeten sich Kristalle und nach Beendigung der Kristallisation wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 0 betrug. Das erhaltene Pulver wurde anschliessend bei 100 C getrocknet. Die chemische Analyse ergab folgende Zusammensetzung des Produktes :
0,94 Na2O:1,00 Al2O3:4,8 SiO2: 9 H2O.
Obiges Produkt hatte eine kubische Einheitszelle, welche ein Röntgen-Pulverdiagramm aufwies, wie es durch die nachfolgenden Daten der Tabelle G charakterisiert wird, worin "I" die Intensität und "d" den Ebenenabstand bedeuten.
Tabelle G :
EMI4.5
<tb>
<tb> d <SEP> (beobhkl <SEP> h2+k2+l2 <SEP> 100xl/Imax. <SEP> achtet) <SEP> in <SEP>
<tb> 111 <SEP> 3 <SEP> 100 <SEP> 14,3
<tb> 220 <SEP> 8 <SEP> 18 <SEP> 8,73
<tb> 311 <SEP> 11 <SEP> 12 <SEP> 7,45
<tb> 331 <SEP> 19 <SEP> 31 <SEP> 5,67
<tb>
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EMI5.1
<tb>
<tb> d <SEP> (beobhkl <SEP> h2+k2+l2 <SEP> 100xI/Imax.
<SEP> achtet) <SEP> in <SEP>
<tb> 333, <SEP> 511 <SEP> 27 <SEP> 13 <SEP> 4,75
<tb> 440 <SEP> 32 <SEP> 20 <SEP> 4, <SEP> 37
<tb> 620 <SEP> 40 <SEP> 7 <SEP> 3, <SEP> 90 <SEP>
<tb> 533 <SEP> 43 <SEP> 30 <SEP> 3, <SEP> 77 <SEP>
<tb> 444 <SEP> 48 <SEP> 2 <SEP> 3, <SEP> 57 <SEP>
<tb> 551, <SEP> 711 <SEP> 51 <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 46 <SEP>
<tb> 642 <SEP> 56 <SEP> 20 <SEP> 3, <SEP> 30 <SEP>
<tb> 553, <SEP> 731 <SEP> 59 <SEP> 4 <SEP> 3, <SEP> 22 <SEP>
<tb> 733 <SEP> 67 <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 02 <SEP>
<tb> 660, <SEP> 822 <SEP> 72 <SEP> 11 <SEP> 2, <SEP> 90 <SEP>
<tb> 555, <SEP> 751 <SEP> 75 <SEP> 24 <SEP> 2, <SEP> 85 <SEP>
<tb> 840 <SEP> 80 <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 76 <SEP>
<tb> 753, <SEP> 911 <SEP> 83 <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 71 <SEP>
<tb> 664 <SEP> 88 <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 63 <SEP>
<tb> 931 <SEP> 91 <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 59 <SEP>
<tb> 844 <SEP> 96 <SEP> 1 <SEP> 2,
<SEP> 52 <SEP>
<tb> 862 <SEP> ; <SEP> 10, <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 104 <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 42 <SEP>
<tb> 666 <SEP> ; <SEP> 10, <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 108 <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 38 <SEP>
<tb> 775 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 123 <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 23 <SEP>
<tb> 880 <SEP> 128 <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 18 <SEP>
<tb> 955 <SEP> ; <SEP> 971 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 131 <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 16 <SEP>
<tb> 866 <SEP> ; <SEP> 10, <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 136 <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 12 <SEP>
<tb> 973 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 139 <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 10 <SEP>
<tb> 984 <SEP> ; <SEP> 12, <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> 144 <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 06 <SEP>
<tb> 886 <SEP> ; <SEP> 10, <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> ;
<SEP>
<tb> 12, <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 164 <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 93 <SEP>
<tb> 10, <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 168 <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 91 <SEP>
<tb> 977 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> ; <SEP>
<tb> 12, <SEP> 3, <SEP> 1 <SEP> 179 <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 86 <SEP>
<tb> 995 <SEP> ; <SEP> 13, <SEP> 3, <SEP> 3 <SEP> 187 <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 81 <SEP>
<tb> 11, <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> ; <SEP> 13, <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 195 <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 77 <SEP>
<tb> 10, <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> ; <SEP> 10, <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> ; <SEP> 200 <SEP> 3 <SEP> 1, <SEP> 75 <SEP>
<tb> 14, <SEP> 2,0
<tb> 997 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> 211 <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 70 <SEP>
<tb>
EMI5.2
und 23, 4 Gew.-% H2O), sowie 191 g Natriumhydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 750 ml Wasser aufgelöst.
Diese Lösung wurde dann zu 920 g einer wässerigen kolloidalen Kieselsäurelösung, welche 31, 6 Gew.-% Silicium- dioxyd enthielt, auf einmal bei 20-25 C hinzugefügt, um eine Mischung folgender molarer
EMI5.3
Diese Mischung wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt, das Reaktionsgefäss dicht verschlossen und 24 Stunden in ein Dampfbad von 1000 C gestellt. In der Reaktionsmischung bildeten sich Kristalle und nach Beendigung der Kristallisation wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 0 betrug. Das erhaltene Pulver wurde anschliessend bei 100 C getrocknet. Die chemische Analyse ergab folgende Zusammensetzung des Produktes :
1,03 Na2O:1,00 Al2O3:3,8 SiO2: 8 H2O.
Obiges Produkt hatte eine kubische Einheitzelle, welche ein Röntgen-Pulverdiagramm aufwies, wie es durch die nachfolgenden Daten der Tabelle H charakterisiert wird, worin "I" die Intensität und "d" den Ebenenabstand bedeuten.
Tabelle H :
EMI5.4
<tb>
<tb> d <SEP> (beobhkl <SEP> h2+k2+l2 <SEP> 100xI/Imax. <SEP> achtet) <SEP> in <SEP>
<tb> 111 <SEP> 3 <SEP> 100 <SEP> 14, <SEP> 3 <SEP>
<tb> 220 <SEP> 8 <SEP> 22 <SEP> 8, <SEP> 78 <SEP>
<tb> 311 <SEP> 11 <SEP> 17 <SEP> 7, <SEP> 47 <SEP>
<tb> 331 <SEP> 19 <SEP> 41 <SEP> 5, <SEP> 68 <SEP>
<tb> 422 <SEP> 24 <SEP> 7 <SEP> 5, <SEP> 05 <SEP>
<tb> 333,511 <SEP> 27 <SEP> 17 <SEP> 4, <SEP> 78 <SEP>
<tb> 440 <SEP> 32 <SEP> 26 <SEP> 4, <SEP> 38 <SEP>
<tb> 620 <SEP> 40 <SEP> 10 <SEP> 3, <SEP> 92 <SEP>
<tb> 533 <SEP> 43 <SEP> 55 <SEP> 3, <SEP> 78 <SEP>
<tb> 551,711 <SEP> 51 <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 46 <SEP>
<tb> 642 <SEP> 56 <SEP> 46 <SEP> 3, <SEP> 31 <SEP>
<tb> 553,731 <SEP> 59 <SEP> 10 <SEP> 3, <SEP> 23 <SEP>
<tb> 733 <SEP> 67 <SEP> 14 <SEP> 3, <SEP> 03 <SEP>
<tb> 660,822 <SEP> 72 <SEP> 26 <SEP> 2, <SEP> 92 <SEP>
<tb> 555,
751 <SEP> 75 <SEP> 55 <SEP> 2, <SEP> 86 <SEP>
<tb> 840 <SEP> 80 <SEP> 22 <SEP> 2, <SEP> 77 <SEP>
<tb> 753,911 <SEP> 83 <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 72 <SEP>
<tb> 664 <SEP> 88 <SEP> 20 <SEP> 2, <SEP> 64 <SEP>
<tb> 931 <SEP> 91 <SEP> 11 <SEP> 2, <SEP> 60 <SEP>
<tb> 844 <SEP> 96 <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 53 <SEP>
<tb> 852 <SEP> ; <SEP> 10,2, <SEP> 0 <SEP> 104 <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 43 <SEP>
<tb> 666 <SEP> ; <SEP> 10,2, <SEP> 2 <SEP> 108 <SEP> 11 <SEP> 2, <SEP> 39 <SEP>
<tb> 775 <SEP> ; <SEP> 11,1, <SEP> 1 <SEP> 123 <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 24 <SEP>
<tb> 880 <SEP> 128 <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 19 <SEP>
<tb> 955 <SEP> ; <SEP> 971 <SEP> ; <SEP> 11,3, <SEP> 1 <SEP> 131 <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 17 <SEP>
<tb> 973 <SEP> ; <SEP> 11,3, <SEP> 3 <SEP> 139 <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 10 <SEP>
<tb> 884 <SEP> ; <SEP> 12, <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> 144 <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 07 <SEP>
<tb> 886 <SEP> ;
<SEP> 10,8, <SEP> 0 <SEP> ; <SEP>
<tb> 12,4, <SEP> 2 <SEP> 164 <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 94 <SEP>
<tb> 10,8, <SEP> 2 <SEP> 168 <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 91 <SEP>
<tb> 995 <SEP> ; <SEP> 13,3, <SEP> 3 <SEP> 187 <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 81 <SEP>
<tb> 11,7, <SEP> 5 <SEP> ; <SEP> 13,5, <SEP> 1 <SEP> 195 <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 77 <SEP>
<tb> 10,8, <SEP> 6 <SEP> ; <SEP> 10, <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> ; <SEP>
<tb> 14,2, <SEP> 0 <SEP> 200 <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 75 <SEP>
<tb> 997 <SEP> ; <SEP> 11, <SEP> 9, <SEP> 3 <SEP> 211 <SEP> 10 <SEP> 1, <SEP> 71 <SEP>
<tb>
EMI5.5
und 23, 4 Gew.-% H2O), sowie 28, 4 g Natriumhydroxyd (enthaltend 77, 5 Gew.-% Na2O) wurden in 421 ml Wasser aufgelöst.
Diese Lösung wurde dann einer wässerigen Lösung, bestehend aus
EMI5.6
420 ml Wasser, auf einmal bei 20-25 C hinzugefügt und die resultierende Mischung, welche die molare Zusammensetzung 13, 5 Na O : ALjOg : 15 Spi02 : 1215 H20 aufwies, bis zur Homogenität gerührt. Das Reaktionsgefäss wurde anschliessend dicht verschlossen und während eines Zeitraumes von 40 Stunden in ein Dampfbad von 100 C gestellt, um die Kristallisation in der Reaktionsmischung
<Desc/Clms Page number 6>
herbeizuführen. Das Kristallprodukt hatte sich am Boden des Gefässes abgesetzt und die überstehende Flüssigkeit war klar. Die Feststoffe wurden von der Mutterlauge durch Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10 betrug.
Das Pulver wurde bei 1000 C getrocknet und das Produkt auf Grund seines Röntgen-Spektrogramms als Zeolith Y identifiziert. Die chemische Analyse ergab folgende Zusammensetzung des Produktes : 1, 0 Na20 : 1, 00 Al20s : 3, 87 Si02 : 7 H2O.
Zeolith Y kann auch bei Temperaturen bis zu ungefähr 175 C hergestellt werden. Jedoch muss für solch eine Synthese die Reaktionsmischung aus einem wässerigen Kieselsäure-Sol hergestellt werden ; die Reaktionsmischung sollte eine Zusammensetzung haben, wie sie in Tabelle I gezeigt wird.
Tabelle I :
EMI6.1
<tb>
<tb> Na2O/Si02................ <SEP> ungefähr <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP>
<tb> SiOJAlgOg................ <SEP> 10 <SEP> bis <SEP> 35
<tb> HzO/NaO................ <SEP> ungefähr <SEP> 41.
<tb>
EMI6.2
Kristallisation auf einer Temperatur von ungefähr 20 C bis 175 C gehalten und dann die Kristalle von der Mutterlauge abgetrennt. Wie bei den andern Prozessen liegt der bevorzugte Temperaturbereich nahe der oberen Grenze, um die Kristallisationszeit zu verkürzen.
Beispiel 10 : In einem Beispiel einer Synthese bei höheren Temperaturen wurden 5, 43 g Natriumaluminat und 22, 3 g Natriumhydroxyd in 144, 2 g Wasser aufgelöst und diese Lösung dann zu 100, 0 g einer wässerigen, kolloidalen
EMI6.3
gefügt, um eine Mischung folgender molarer Zusammensetzung herzustellen : 1, 22 Na2O : A120g : 20 SiO : 496 H2O.
Diese Mischung wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt und das gläserne Reaktiongefäss in einen Behälter aus rostfreiem Stahl gesetzt, welcher dann dicht verschlossen und in ein Ölbad bei 1500 C während 5 Stunden gestellt wurde. In der Reaktionsmischung bildeten sich Kristalle und nach Beendigung der Kristallisation wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 0 betrug. Das Pulver wurde bei 110 C getrocknet und das Produkt auf Grund seines RöntgenSpektrogramms als Zeolith Y identifiziert.
Die chemische Analyse ergab folgende Zusammensetzung des Produktes :
0,98Na2O :1,00Al2O3:3,65SiO2:5,5H2O.
Beispiel 11 : 5, 43 g Natriumaluminat und 22, 3 g Natriumhydroxyd wurden in 144, 2 g Wasser aufgelöst. Diese Lösung wurde dann
EMI6.4
um eine Mischung folgender molarer Zusammensetzung herzustellen : 12, 2 NajjO : AI Og : 20 Spi02 : 496 H2O.
Die Mischung wurde anschliessend bis zur Homogenität gerührt und das gläserne Reaktionsgefäss in einen Behälter aus rostfreiem Stahl gesetzt, welcher dann dicht verschlossen und während eines Zeitraumes von 3 Stunden in einen Trockenschrank bei 175 C gestellt wurde. In der Reaktionsmischung bildeten sich Kristalle und nach Beendigung der Kristallisation wurden die Feststoffe von der Mutterlauge mittels Saugfiltration abgetrennt und so lange mit destilliertem Wasser gewaschen, bis der pH-Wert des abfliessenden Waschwassers ungefähr 10, 0 betrug.
Das Pulver wurde bei 1100 C getrocknet und das Produkt auf Grund seines Röntgenspektrogramms als Zeolith Y identifiziert. Die Dimension der kubischen Einheitszelle wurde mit 24, 79 A berechnet.
Ein einfacher Test, wie er in "American Mineralogist" Vol.28, Page 545 (1943) beschrieben ist, gestattet eine schnelle Kontrolle des SiliciumAluminium-Verhältnisses bei Zeolith Y. Gemäss der Beschreibung des Testes erzeugen ZeolithMinerale mit dreidimensionalem Netzwerk, welche Aluminium-und Siliciumatome in einem AtomVerhältnis von Al/Si = 2/3 = 0, 67 oder grösser enthalten, bei Behandlung mit Salzsäure ein Gel.
Die meisten Zeolithe, welche kleinere Aluminium/ Silizium-Verhältnisse aufweisen, zerfallen in Gegenwart von Salzsäure und scheiden Siliciumdioxyd aus. Wenn eine Probe von pulverförmigem Natrium-Zeolith Y mit Wasser und Salzsäure vermischt und anschliessend erhitzt wird, fällt Siliciumdioxyd aus der Lösung aus.
Diese Kristalle sind auf Basis eines dreidimensionalen Netzwerkes von SiO-und AlO -Tetra- edern, welche über gemeinsame Sauerstoffatome quervernetzt sind, aufgebaut. Die Elektrovalenz jedes aluminiumhältigen Tetraeders ist durch die Anwesenheit eines Kations, wie eines Alkalimetallions, im Aluminiumsilikat-Netzwerk abgesättigt. Die freien Zwischenräume im Netzwerk sind von Wassermolekülen besetzt.
Die Kristalle können durch Erhitzen unter solchen Bedingungen, die einen Verlust des Hydratwassers bewirken, aktiviert werden.
Zeolith Y kann aktiviert werden, indem er in Luft oder im Vakuum oder sonst einem geeigneten Gas erhitzt wird. Temperaturen bis zu 4500 C haben sich für die Aktivierung als zweckmässig erwiesen. Die Aktivierung hinterlässt eine Kristallstruktur, welche von Kanälen molekularer Grössenordnung durchsetzt ist und dadurch einen sehr grossen Oberflächenbereich für die Adsorption von Fremdmolekülen und Wiederadsorption von Wasser verfügbar hat.
Die Adsorption ist begrenzt auf Moleküle, deren Grösse und Form ein Eintreten durch die
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Poren in den inneren Adsorptionsbereich gestattet ; alle andern Moleküle sind ausgeschlossen. Die üblichen Adsorptionsmittel, wie Tierkohle und Silicagel, zeigen keine Molekularsiebwirkung.
Es wurde gefunden, dass Zeolith Y besonders gute Adsorptionseigenschaften aufweist, wie auch durch die eindrucksvollen Adsorptionswerte in Tabelle J gezeigt wird.
Tabelle J:
EMI7.1
<tb>
<tb> Temperatur <SEP> Gew-% <SEP>
<tb> Adsorbat <SEP> Druck <SEP> mm <SEP> Hg <SEP> < -c <SEP> adsorbiert <SEP>
<tb> HjjO <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 35, <SEP> 2 <SEP>
<tb> CO2 <SEP> 700 <SEP> 25 <SEP> 26, <SEP> 0 <SEP>
<tb> n-Pentan <SEP> 200 <SEP> 25 <SEP> 14, <SEP> 9 <SEP>
<tb> (C4Fg) <SEP> aN <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 25 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> (C4H.)"N <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 50 <SEP> 21, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Krypton <SEP> 20-183 <SEP> 70, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Sauerstoff <SEP> 700-183 <SEP> 35, <SEP> 7 <SEP>
<tb>
Diese Werte wurden in folgender Weise erhalten :
Verschiedene Proben von Zeolith Y, welche durch Entwässerung im Vakuum bei einer Temperatur von ungefähr 350 C aktiviert worden waren, wurden zur Bestimmung ihrer Adsorptionseigenschaften getestet.
Die Adsorptions- eigenschaften wurden in einem Adsorptionssystem nach Mc Bain gemessen. Die ZeolithProben wurden in leichte, an Quarzfedern aufgehängte Aluminiumbehälter gefüllt, in situ aktiviert und dann der zu untersuchende Dampf oder das Gas dem System zugeführt. Die Gewichtszunahme des Adsorbens wurde durch die mittels eines Kathetometers abgelesene Federausdehnung gemessen. In Tabelle J bedeutet der für jede Adsorption angegebene Druck den Dampfdruck des Adsorbates. Der Begriff Gew.-% adsorbiert"in der Tabelle bezieht sich auf die prozentuelle Gewichtszunahme des aktivierten Adsorbens.
Wie aus den Adsorptionsdaten in Tabelle J ersehen werden kann, kann aktivierter Zeolith Y verwendet werden, um Moleküle, welche eine kritische Dimension haben, die grösser ist als jene von Heptacosafluor-tributylamin, von Molekülen kleinerer kritischer Dimension abzutrennen. Die kritische Dimension eines Moleküls ist definiert als der Durchmesser jenes kleinsten Zylinders, in welchem ein Modell des Moleküls untergebracht werden kann, welches unter Benutzung der besten gültigen van der Waals-Wurzeln, Bindungswinkel und Bindungslängen konstruiert ist.
Eine einzigartige Eigenschaft von Zeolith Y ist seine starke Bevorzugung von polaren, polarisierbaren und ungesättigten Molekülen, natürlich unter der Voraussetzung, dass diese Moleküle von solcher Grösse und Form sind, dass sie in das Porensystem eintreten können. Dies steht im Gegensatz zu den Eigenschaften von Tierkohle und Silicagel, welche in erster Linie eine auf der Flüchtigkeit des Adsorbates basierende Bevorzugung zeigen.
Die Reaktivierungs- oder Regenerationsmethoden, welche für Zeolith Y angewendet werden können, unterscheiden sich von den bei üblichen Adsorbentien angewendeten. Unter den Bedingungen, wie sie für die Aktivierung, Reaktivierung oder Regeneration von Zeolith Y als zufriedenstellend befunden wurden, werden die meisten andern der üblichen Adsorbentien entweder teilweise oder gänzlich durch die Hitze zerstört oder durch die Luft oxydiert. Die Massnahmen, welche für die Desorption eines Adsorbates von Zeolith Y angewendet werden, sind je nach dem Adsorbat verschieden, jedoch wird üblicherweise Steigerung der Temperatur und Verminderung des Druckes, des Partialdruckes oder der Konzentration des Adsorbates in Berührung mit dem Adsorbens, entweder jedes für sich, oder in Kombination angewendet.
Ein weiteres Verfahren ist der Austausch des Adsorbates durch Adsorption eines andern, welches kräftiger festgehalten wird. Beispielsweise kann die Desorption adsorbierter Moleküle von Zeolith Y durch Waschen mit Wasser oder Dampf bewirkt werden, oder dadurch, dass mit einem Gas unter Erhitzen gereinigt wird, oder durch eine Vakuumbehandlung erfolgen.
Zeolith Y unterscheidet sich jedoch von andern Molekular-Siebtypen durch seine ausserordentliche Stabilität gegenüber Dampf bei erhöhten Temperaturen. Diese Eigenschaft macht Zeolith Y besonders für solche Prozesse, wie Gastrocknung, geeignet, insbesondere, wo die Adsorbensfüllung zahlreichen Adsorptions-Desorptions-Zyklen widerstehen muss. Die Stabilität ist definiert durch den Grad der Beibehaltung der Gleichgewichtskapazität für die Adsorption von Wasserdampf nach Dämpfen bei 350 C während einer gegebenen Zeit, üblicherweise zumindest während 24 Stunden. Die Daten von Tabelle K zeigen die Beständigkeit von Zeolith Y gegen Dampfbehandlung. In diesem Test wurden Körner von Zeolith Y, welche Ton als Bindemittel enthielten, während 48 Stunden einem Dampf von 350 C ausgesetzt.
Nach Beendigung der Dämpfperiode wurde die Gleichgewichtskapazität des Zeoliths für Wasserdampf gemessen.
Tabelle K :
EMI7.2
<tb>
<tb> G] <SEP> eichgewichtskapazität <SEP> für <SEP> Wasserj <SEP>
<tb> in <SEP> Gew.-% <SEP> Veränderung <SEP> der
<tb> Gleichgewichtsvor <SEP> nach <SEP> kapazitat
<tb> Dampf <SEP> behandlung <SEP> Dampf <SEP> behandlung <SEP>
<tb> 22, <SEP> 4 <SEP> 21, <SEP> 4 <SEP> -1, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Die Röntgenuntersuchung von Zeolith Y nach dem Test zeigte, dass die Dampfbehandlung keine wesentliche Veränderung in seiner Kristallstruktur bewirkt hatte.
Zeolith Y kann als Adsorbens in jeder geeigneten Form angewendet werden ; gepulvertes, kristallines Material ergab ebenso ausgezeichnete Resultate wie die gekörnte Form. Die gekörnten
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Formen können durch Pressen einer Mischung von Zeolith Y und eines geeigneten Bindemittels wie Ton, zu Körnern, erhalten werden.