BG66594B1 - A method for receiving nanosized zeolite crystals - Google Patents

A method for receiving nanosized zeolite crystals Download PDF

Info

Publication number
BG66594B1
BG66594B1 BG110972A BG11097211A BG66594B1 BG 66594 B1 BG66594 B1 BG 66594B1 BG 110972 A BG110972 A BG 110972A BG 11097211 A BG11097211 A BG 11097211A BG 66594 B1 BG66594 B1 BG 66594B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
zeolite
embryos
crystallization
lta
zeolites
Prior art date
Application number
BG110972A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG110972A (en
Inventor
Валентин Вълчев
Любомир Димитров
Георги ВАЙСИЛОВ
Юри КЪЛВАЧЕВ
Original Assignee
Георги ВАЙСИЛОВ
"Иннослаб" Оод
Валентин Вълчев
Институт По Минералогия И Кристалография При Бан
Любомир Димитров
Юри КЪЛВАЧЕВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георги ВАЙСИЛОВ, "Иннослаб" Оод, Валентин Вълчев, Институт По Минералогия И Кристалография При Бан, Любомир Димитров, Юри КЪЛВАЧЕВ filed Critical Георги ВАЙСИЛОВ
Priority to BG110972A priority Critical patent/BG66594B1/en
Publication of BG110972A publication Critical patent/BG110972A/en
Publication of BG66594B1 publication Critical patent/BG66594B1/en

Links

Abstract

The invention is related to a method for synthesizing low-silicon zeolites with average size of the particles within the field of nanometres. According to the proposed method, during its starting stage, from the initial alkali silica-alumina gels, which do not contain organic bases, are formed embryos at relatively low temperatures (0-80 °C). After that, the embryos are separated from the originating waters, and during the second stage, their crystallization is carried out in water vapour at higher than in the initial stage temperature. The developed method provides a possibility to restrict the growth of the particles during the crystallization by separating the liquid phase from the being crystallizing hard mass, avoiding in this way the transfer of mass through the solution. The method is visualized by examples of LTA and FAU zeolites synthesis.

Description

66594 Bl (54) МЕТОД ЗА ПОЛУЧАВАНЕ НА НАНОРАЗМЕРНИ ЗЕОЛИТНИ КРИСТАЛИ66594 Bl (54) METHOD OF PREPARATION OF NANOSIME ZEOLITE CRYSTALS

Област на изобретениетоFIELD OF THE INVENTION

Изобретението се отнася до метод за получаване на зеолитни нанокристали от алкални алуминосиликатни тели. Получените ниско-силициеви зеолити, такива като зеолит A, X и Y (тип LTA и FAU) са едни от най-широко използваните в индустрията като йонообменници, добавки към детергенти, адсорбенти и катализатори.The invention relates to a method for the preparation of zeolite nanocrystals from alkaline aluminosilicate bodies. The resulting low-silicon zeolites, such as zeolite A, X and Y (LTA and FAU type) are some of the most widely used in the industry as ion exchangers, detergent additives, adsorbents and catalysts.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известни са кристалните алуминосиликатни молекулни сита - зеолити, които намират приложения в различни процеси на химическата индустрия. Те се използват в устройствата за омекотяване на водата като йонообменници, а също така като добавка към детергентите [1,2]. Известно е, че зеолитната добавка в детергентите служи като заместител на неорганичните фосфатни добавки, като например натриевия триполифосфат [3].Crystalline aluminosilicate molecular sieves, zeolites, are known to be used in various processes in the chemical industry. They are used in water softeners as ion exchangers and also as an additive to detergents [1,2]. The zeolite additive in detergents is known to serve as a substitute for inorganic phosphate additives, such as sodium tripolyphosphate [3].

Известен е метод [4], в който се предлага синтез на неагрегирани кристали от зеолит А, притежаващи равномерно разпределение на частичките между 1 и 10 pm. При този метод в алуминосиликатния гел се добавя определено количество стрити зародиши, имащи среден размер на частиците по-малък от 0.5 μητ.A method [4] is known in which the synthesis of unaggregated zeolite A crystals having a uniform particle distribution between 1 and 10 pm is proposed. In this method, a certain amount of ground embryos having an average particle size of less than 0.5 μητ is added to the alumina silicate gel.

Известен е двустадиен метод [5] за приготвяне на зеолит 4А (натриевата форма на зеолит А) с размер на частичките между 2 и 10 цт, специално за добавка към детергентите.A two-step method [5] is known for the preparation of zeolite 4A (the sodium form of zeolite A) with particle sizes between 2 and 10 µm, especially for additives to detergents.

Известен е метод [6] за непрекъснатото производство на зеолит тип Р, друг кристален ниско силициев алуминосиликат със значение за производството на детергенти. Има метод [7] за получаването на зеолит тип FAU (зеолит Y) представляващ значителен интерес като катализатор и носител за катализатори в каталитичния крекинг. Съгласно този метод [7] се препоръчва производството на зеолит Y да се извърши чрез добавяне на зародиши от зеолит Y към натриевия силикат при стайна температура, с последващо добавяне на натриевия алуминат и нагряване.There is a known method [6] for the continuous production of type Z zeolite, another crystalline low silicon aluminosilicate relevant for the production of detergents. There is a method [7] for the preparation of FAU zeolite (zeolite Y) of considerable interest as a catalyst and carrier for catalysts in catalytic cracking. According to this method [7], it is recommended that zeolite Y be produced by adding zeolite Y nuclei to sodium silicate at room temperature, followed by the addition of sodium aluminate and heating.

Недостатък на така изброените методи е, че получените зеолитни кристали са доста едри по размер и често имат среден размер на частиците между 1 и 5 pm. Освен това разпределението на частиците по размери е като правило доста ши роко. За някои приложения обаче, използването на дребни зеолитни кристали е за предпочитане поради това, че присъщите свойства на зеолитите се изявяват най- добре с намаляване на размерите на кристалитите им.A disadvantage of the above methods is that the zeolite crystals obtained are quite large in size and often have an average particle size of between 1 and 5 pm. In addition, the particle size distribution is generally quite wide. However, for some applications, the use of small zeolite crystals is preferable because the intrinsic properties of the zeolites are best expressed by reducing the size of their crystallites.

Друго неудобство на така изброените по-горе методи, е че в някои случаи би било полезно ако тези зеолитни кристали са толкова малки, че да могат да образуват стабилни колоидни суспензии, а както е известно, стабилността на суспензиите расте с намаляване размера на частичките. Това изисква синтез на нано - размерни зеолити.Another disadvantage of the above methods is that in some cases it would be advantageous if these zeolite crystals are so small that they can form stable colloidal suspensions, and as is known, the stability of the suspensions increases with decreasing particle size. This requires the synthesis of nano - sized zeolites.

Освен приложенията в процесите на химическата индустрия, нано - размерните зеолитни кристали могат да се използват като зародиши с цел да се контролира процеса на синтез и регулиране характеристиките на получения продукт.In addition to applications in the chemical industry processes, nano-sized zeolite crystals can be used as embryos to control the synthesis and regulation of the product.

За редица индустриални приложения наличието на наноразмерните зеолити с еднородни, възпроизводими и контролируеми по размери частици е желано и необходимо. Така например, дребно - зеолитните кристали са за предпочитане като добавки при приготвянето на детергенти за пране, където е нужен бърз йонен обмен (за омекотяване на водата чрез йонообмен на Са+2: и Mg+2 йони със натриеви йони от зеолита) по-голям йонообменнен капацитет, по-незначително механично износване на оборудването и намалено количество на замърсяванията при производството. Освен това нанозеолитните частици позволяват приготвянето на стабилните зеолитни суспензии. Рецептурите за приготвяне на детергенти по-лесно се изпълняват когато се използват суспензии в устройствата за разпрашаване, така че за предпочитане са стабилните колоидни суспензии. Когато размерът на частичките е твърде голям за формиране на стабилни суспензии, са необходими сравнително сложни стабилизиращи системи, включващи нейонни повърхностно активни вещества (такива като оксоалкохоли), натриев алкилбензосулфонат, а също така и полимери, за да се предотврати утаяването им [8]. Това повишава цената и намалява възможностите при формулиране на рецептурите за приготвяне на детергентите.For a number of industrial applications, the presence of nanosized zeolites with uniform, reproducible, and size-controlled particles is desirable and necessary. For example, small-zeolite crystals are preferably used as additives in the preparation of laundry detergents, which require rapid ion exchange (to soften water by ion exchange of Ca +2 : and Mg +2 ions with zeolite sodium ions), high ion exchange capacity, less mechanical wear and tear on equipment and reduced pollution. In addition, nanozeolite particles allow the preparation of stable zeolite suspensions. Detergent preparation formulations are easier to follow when using suspensions in the spraying devices, so stable colloidal suspensions are preferred. When the particle size is too large to form stable suspensions, relatively sophisticated stabilization systems including non-ionic surfactants (such as oxoalcohols), sodium alkylbenzosulfonate, and polymers are required to prevent their precipitation [8]. This increases the cost and reduces the ability to formulate the formulations for the preparation of detergents.

В контекста на каталитичните реакции, използването на дребни кристали води до намаляване на дифузионните затруднения [9] и намаляване скоростта на дезактивация на зеолитите в резултат на коксоотлагане върху външнатаIn the context of catalytic reactions, the use of small crystals leads to a reduction in diffusion difficulties [9] and a decrease in the rate of deactivation of zeolites as a result of coke deposition on the outer

66594 Bl повърхност на кристалите [10].66594 B1 crystal surface [10].

Известни са методи [2,11] за синтез на субмикронни (между 100 и 1000 nm) по размер частици на зеолитите 4А и Р1 с цел използването им в течните детергенти. В случая на зеолит Р1 [ 11 ], топъл разтвор от натриев алуминат (при 90°С) се смесва с топъл разтвор на натриев метасиликат пентахидрат при енергично разбъркване, удържа се при 90°С в течение на 5 h, след което се филтрува. В случая зеолит А дребнокристален продукт се получава съгласно [2] като 80 тегл. % от продукта зеолит тип А е с размери по-малки от 800 nm.Methods [2,11] are known for the synthesis of submicron (between 100 and 1000 nm) particle sizes of zeolites 4A and P1 for use in liquid detergents. In the case of zeolite P1 [11], a warm solution of sodium aluminate (at 90 ° C) is mixed with a warm solution of sodium metasilicate pentahydrate under vigorous stirring, held at 90 ° C for 5 h, then filtered. In the case of zeolite A, the small crystalline product is obtained according to [2] as 80 wt. % of the product type A zeolite is smaller than 800 nm.

Известно е, че дребнокристален зеолит Р (около 50 тегл. % от продукта е с размер на частички по-малки от 800 nm) се получава чрез влажно смилане на материала [12]. При това се твърди, че смилането на зеолита не се отразява негативно на качството на детергента, към който се прибавя.It is known that fine crystalline zeolite P (about 50 wt% of the product has a particle size less than 800 nm) is obtained by wet milling of the material [12]. In doing so, it is argued that grinding the zeolite does not adversely affect the quality of the detergent to which it is added.

Известен е метод [13] за получаване на дребнокристелен зео-тип материал, състоящ се в синтез на гел прекурсор вътре в порите на порест материал като например въглен, MgO или алумосиликат. Описан е синтеза на ZSM-5 в матрица от въглен и MgO, а също така зеолит LTA и SOD в алумосиликат и SOD в MgAl2O4.There is a known method [13] for the preparation of small-crystalline zeo type material consisting of the synthesis of a gel precursor inside the pores of a porous material such as carbon, MgO or alumosilicate. The synthesis of ZSM-5 in a carbon matrix and MgO is described, as well as zeolite LTA and SOD in alumosilicate and SOD in MgAl 2 O 4 .

Известен е метод за синтез на зеолита Z-14 (форма на зеолита X) [ 14] с размери на зеолитните частици между 20 и 100 nm като се използва прекурсор под формата на колоиден силикатен разтвор с температура от -9 до +10°С [14].A method is known for the synthesis of zeolite Z-14 (zeolite X form) [14] with zeolite particle sizes between 20 and 100 nm using a precursor in the form of a colloidal silicate solution with a temperature of -9 to + 10 ° C [ 14].

Освен това, е известно [ 15], че моно - и дизахариди биха могли да се използват за запазване на малките размери на кристалите на фожазита (зеолит X и Y). Така към конвенционалната алуминосиликатна реакционна смес, получена чрез смесване на алкални метални силикати с алкални метални алуминатни разтвори, при ниски температури, се добавя захароза, декстроза или други захариди, с последващо зреене и хидротермален синтез [15].In addition, it is known [15] that mono - and disaccharides could be used to retain the small size of the phosasite crystals (zeolite X and Y). Thus, sucrose, dextrose or other saccharides are added to the conventional aluminosilicate reaction mixture obtained by mixing alkali metal silicates with alkali metal aluminate solutions, with subsequent ripening and hydrothermal synthesis [15].

Известно е, че получаването на наноразмерни зеолитни кристали е свързано с използване на значителни количества органични структуроопределящи реагенти. В WO 1993/008125, съгласно който се получават агломерати от кристали със средни размери по-малки от 100 nm, крайният продукт (вкючително зеолитите от тип MFI, MEL и ВЕА, които формират ста билни колоидни суспензии), се получава като се използва смес от източник на силициев диоксид и органичен структуроопределящ реагент (във формата на хидроксид). Количеството на органичния структуроопределящ реагент трябва да е в излишък така, че да разтвори силициевия диоксид, а системата се поддържа в условията на кипене. Размерът на кристалите се контролира чрез подбор на температурата на кристализация като при по-ниски температури се получава подребно - кристален продукт.The preparation of nanosized zeolite crystals is known to be associated with the use of significant amounts of organic structure-determining reagents. In WO 1993/008125, according to which agglomerates of crystals with an average size of less than 100 nm are obtained, the final product (including zeolites of type MFI, MEL and BEA, which form stable colloidal suspensions) is prepared using a mixture from a source of silica and an organic structure-determining reagent (in the form of hydroxide). The amount of the organic structure-determining reagent must be excess so as to dissolve the silica while maintaining the system under boiling conditions. The size of the crystals is controlled by selecting the crystallization temperature and a lower crystalline product is obtained at lower temperatures.

В патента WO 1994/005597, съгласно който от чисти алуминосиликатни разтвори се получава колоидна суспензия от дискретни зеолитни частици, за стабилизиране на колоидната суспензия се използват тетраалкиламониеви йони. В случая, по-голямата част от базичността в системата се дължи на добавения тетраалкиламониев хидроксид (ТМАОН). Източникът на алуминий е тетраалкиламониев алуминат, който се добавя към алкално стабилизиран силиказол или силикат при енергично разбъркване, с последващ хидротермален синтез при температури до 100°С и последващо центрофугиране на продукта.In WO 1994/005597, according to which a pure alumina-silicate solution produces a colloidal suspension of discrete zeolite particles, tetraalkylammonium ions are used to stabilize the colloidal suspension. In this case, most of the basicity in the system is due to the addition of tetraalkylammonium hydroxide (TMAON). The source of aluminum is tetraalkylammonium aluminate, which is added to the alkali stabilized silicasol or silicate under vigorous stirring, followed by hydrothermal synthesis at temperatures up to 100 ° C and subsequent centrifugation of the product.

В двата патента WO 1993/008125 и WO 1994/005597 се прилагат алкиламониеви соли, които се използват или като органични структуроопределящи реагенти и/или като стабилизатори на прекурсорите, от които е построена зеолитната решетка.Both patents WO 1993/008125 and WO 1994/005597 apply alkyl ammonium salts, which are used either as organic structure-determining reagents and / or as stabilizers of the precursors from which the zeolite lattice is constructed.

Едно от неудобствата при цитираните погоре патенти, използващи органични структуроопределящи реагенти, е ниският добив на целевия кристален продукт [16].One of the disadvantages of the above-mentioned patents using organic structure-determining reagents is the low yield of the target crystalline product [16].

Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION

Съгласно изобретението е разработен метод за получаване на наноразмерни нискосилициеви зеолити тип LTA, FAU и смеси от тях от алкални алумосиликатни хидрогели при смесване на разтвори, съдържащи силициев диоксид и двуалуминиев триоксид като полученият хидрогел се хомогенизира и поставя в автоклав за формиране на зародиши от съответния зеолит, маточните води се отделят, твърдата фаза, съдържаща зародишите, се прехвърля в автоклав и нагрява до пълна кристализация, в средата на водната пара, отделяща се от самата твърда маса.According to the invention, a method has been developed for the preparation of nanosized low silicon zeolites of the LTA, FAU type and mixtures thereof of alkaline aluminosilicate hydrogels by mixing solutions containing silica and alumina by homogenizing the resulting hydrogel and forming it , the uterine waters are separated, the solid phase containing the embryos is transferred to an autoclave and heated to complete crystallization, in the middle of the water vapor, separated from the solid itself.

Разработеният метод позволява получаване на наноразмерни нискосилициеви зеолити безThe developed method allows to obtain nanosized low-silicon zeolites without

66594 Bl използване на органични бази или други допълнителни структуро определящи реагенти.66594 B1 using organic bases or other additional structure-determining reagents.

Факторите, контролиращи формирането на колоидални наноразмерни зеолитни кристали са следните:The factors controlling the formation of colloidal nanoscale zeolite crystals are the following:

отнасящи се до изходните реагенти - използване на лесно разтворим източник на силициев диоксид и алуминиев оксид;starting materials - use of a readily soluble source of silica and aluminum oxide;

отнасящи се до изходните смеси - използване на чисти хомогенни разтвори, съдържащи нискомолекулни силициеви и алуминиеви форми;starting mixtures - use of pure homogeneous solutions containing low molecular weight silicon and aluminum forms;

внимателно смесване на изходния гел с цел да се избегне формирането на големи частички от гела, хомогенизиране на гела с помощта на високоскоростен хомогенизатор.carefully mixing the starting gel to avoid the formation of large particles of the gel, homogenizing the gel using a high-speed homogenizer.

Съществена част от същността на изобретението е разделянето на фазата на зародишообразуване от процеса на кристализация и уедряване на частиците. Това се постига чрез сепариране на течната част от гела веднага след приключване на процеса на зародишообразуване, с последващо премахването на тази течност от системата и ограничаване на протичането на процеса на масопренос вътре в твърдата маса (в хидрогела). След отделяне на течността от хидрогела, се извършва кристализиране в парова среда на тази твърда част от хидрогела. По този начин се намалява или напълно елиминира Оствалдовото уедряване на зеолитните наночастици, свързано с пренос на маса през течната фаза в процеса на кристализация.An essential part of the invention is the separation of the nucleation phase from the process of crystallization and particle coagulation. This is achieved by separating the liquid portion of the gel as soon as the nucleation process is completed, with the subsequent removal of this fluid from the system and limiting the flow of mass transfer inside the solid (in the hydrogel). After separation of the liquid from the hydrogel, crystallization in vapor of this solid portion of the hydrogel takes place. In this way, the Ostwald solidification of the zeolite nanoparticles associated with mass transfer through the liquid phase during the crystallization process is reduced or completely eliminated.

Методът осигурява контролирано формиране на зеолитните зародиши при температури 0-80°С за период от време, който е специфичен за различните типове зеолити.The method provides for the controlled formation of zeolite embryos at temperatures of 0-80 ° C over a period specific to the different types of zeolites.

Получените по този метод зеолити са тип LTA, FAU или смеси от тях.The zeolites obtained by this method are LTA, FAU or mixtures thereof.

Описание на приложените фигуриDescription of the attached figures

Фигура 1 - дифракция на рентгенови лъчи от зародишите 1; продукта, получен чрез трансформация на хидрогела в среда на водна пара 2 и от контролен синтез от гел 3.Figure 1 - X-ray diffraction from embryos 1; the product obtained by transformation of the hydrogel into water vapor medium 2 and from control synthesis of gel 3.

Фигура 2 - разпределение на частичките по размери според метода на дисперсията на лазерен лъч, зародиши - пунктирна линия; зеолит LTA получен по настоящата заявка - непрекъсната линия.Figure 2 - particle size distribution according to the laser beam dispersion method, embryos - dashed line; zeolite LTA obtained by the present application - continuous line.

Фигура ЗА - фотография със сканиращ електронен микроскоп (SEM) на зародиши от зеолитFigure ZA - Photograph with scanning electron microscope (SEM) of zeolite embryos

LTA, увеличение х 5 000, маркер = 10 pm.LTA, magnification x 5,000, marker = 10 pm.

Фигура ЗБ - фотография със сканиращ електронен микроскоп на образец, получен съгласно настоящата заявка, след хидротермална трансформация на алуминосиликатен прекурсор от зеолит тип LTA в среда на водна пара в течение на 4 h при 100°С, увеличение х 5000, маркер = 10 pm.Figure 3B - scanning electron microscope photograph of a specimen obtained according to the present application after hydrothermal transformation of an LTA zeolite aluminum silicate precursor in water vapor for 4 h at 100 ° C, magnification x 5000, marker = 10 pm.

Фигура ЗВ - фотография със SEM на образец, получен чрез директен хидротермален синтез от гел на алуминосиликатен прекурсор на зеолит тип LTA в течение на 4 h при 100°С, увеличение х 5 000, маркер = 10 pm.Figure 3B - SEM photograph of a sample obtained by direct hydrothermal gel synthesis of an LTA zeolite alumina silicate precursor for 4 h at 100 ° C, magnification x 5,000, marker = 10 pm.

Фигура ЗВ - фотография със SEM на образец, получен чрез директен хидротермален синтез от гел на алуминосиликатен прекурсор на зеолит тип LTA в течение на 4 h при 100 °C, увеличение х 5 000, маркер = 10 pm.Figure 3B - SEM photograph of a sample obtained by direct hydrothermal gel synthesis of an LTA zeolite alumina silicate precursor for 4 h at 100 ° C, magnification x 5,000, marker = 10 pm.

Фигура 4 - дифракцията на рентгенови лъчи от зародишите на зеолит тип FAU 1; продукта, получен след 3 h при 100 °C хидротермална трансформация на зародишите в среда на водна пара 2; продукта от контролен хидротермален синтез от гел 3 и продукта, получен след 9 h при 100 °C хидротермална трансформация на зародишите в среда на водна пара 4.Figure 4 - X-ray diffraction of FAU 1 zeolite embryos; the product obtained after 3 h at 100 ° C hydrothermal transformation of the embryos into water vapor medium 2; the product of control hydrothermal synthesis of gel 3 and the product obtained after 9 h at 100 ° C hydrothermal transformation of the embryos into water vapor medium 4.

Фигура 5 - снимка със SEM на образец, получен чрез хидротермална трансформация в среда на пара на алуминосиликатен прекурсор от зеолит тип FAU. Маркерът е с размер 1 pm.Figure 5 is a SEM image of a sample obtained by hydrothermal transformation in the vapor environment of an FAU zeolite alumina silicate precursor. The marker is 1 pm in size.

Предимствата на изобретението са, че то:The advantages of the invention are that it:

- дава метод за приготвяне на нискосилициеви наноразмерни зеолити, в който съотношението Si/AI е в пределите 1-2.5;- provides a method for preparing low-silicon nanoscale zeolites in which the Si / AI ratio is in the range 1-2.5;

- дава възможност да се контролира размера на зеолитните частици, без използването на неорганичен материал, който не е типичен за изходния синтетичен гел (като например, синтез в порите на порест материал , ЕР 1002764);- enables the size of the zeolite particles to be controlled without the use of an inorganic material that is not typical of the original synthetic gel (such as porous synthesis of porous material, EP 1002764);

- намалява броя на пост-синтезните стадии при получаването на целевия краен продукт;- reduces the number of post-synthesis steps in the preparation of the target final product;

- осигурява получаване на нанозеолити при висока степен на превръщане на изходните суровини (добър добив);- ensures the production of nanozeolites with a high conversion rate of raw materials (good yield);

- развива метод за синтез на наноразмерни зеолитни кристали, при което добива на база алуминосиликатния прекурсор от твърдата маса е по-висок от 90 %;- develops a method for the synthesis of nanosized zeolite crystals, whereby the yield on the basis of the aluminum silicate precursor from the solid mass is higher than 90%;

- избягва използването на скъпи и токсични органични реагенти, които замърсяват околната- avoids the use of expensive and toxic organic reagents that pollute the environment

66594 Bl среда и освен това изискват високо - температурно изгаряне с цел освобождаване на порите на зеолитите;66594 Bl medium and also require high-temperature combustion to release zeolite pores;

- позволява да се използват пластмасови съдове, в частност от полипропилен. като по този начин се избягва използването на метални съдове поради това, че синтезът се извършва при сравнително ниски температури (под 110°С);- allows the use of plastic containers, in particular of polypropylene. thus avoiding the use of metal vessels because the synthesis is carried out at relatively low temperatures (below 110 ° C);

- развива метод за приготвяне на ниско - силициеви наноразмерни зеолити без да се използват органични структуроопределящи реагенти или други органични добавки.- develops a method for preparing low-silicon nanosized zeolites without the use of organic structure-determining reagents or other organic additives.

Следващите примери илюстрират изобретението=The following examples illustrate the invention =

Пример 1.Example 1.

Приготвят се разтвор като към 10.91 g натриев алуминат (53,6 % А12О3,43.8 % Na2O) се добавя 44.7 g натриев хидроксид и 100 g дестилирана вода. Получената суспензия се разбърква при температура 70-80°С до пълното разтваряне на компонентите т.е. до избистряне на суспензията. Приготвя се разтвор от 25 g натриев силикат (28 % SiO2, 8 % Na2O) и 186.6 g дестилирана вода като се разбърква до хомогенизирането му.A solution was prepared by adding 44.7 g of sodium hydroxide and 100 g of distilled water to 10.91 g of sodium aluminate (53.6% A1 2 O 3 , 43.8% Na 2 O). The resulting suspension was stirred at 70-80 ° C until complete dissolution of the components, i. to clarify the suspension. A solution of 25 g of sodium silicate (28% SiO 2 , 8% Na 2 O) and 186.6 g of distilled water was prepared, stirring until homogenized.

Разтворите на натриев силикат и натриев алуминат се смесват и хомогенизират с високоскоростна бъркалка с 8000 об/min в течение на 45 min. Полученият хидрогел е с млечнобял цвят, с нисък вискозитет и модното съотношение на реагентите:The solutions of sodium silicate and sodium aluminate are mixed and homogenized with a high speed agitator at 8000 rpm for 45 min. The resulting hydrogel is milky white, of low viscosity and in the ratio of reagents:

6.0 Na2O : 0.505 А12О3: 1.0 SiO2 : 150 Н2О6.0 Na 2 O: 0.505 A1 2 O 3 : 1.0 SiO 2 : 150 N 2 O

Продуктът се прехвърля в полипропиленова бутилка, която плътно се затваря и се поставя в сушилня при 50°С в течение на 6 h. Полученият продукт, съдържащ формираните зародиши на зеолит LTA, се центрофугира при 12 000 об./min в течение на 15 min и маточните води се отделят.The product was transferred to a polypropylene bottle, which was sealed tightly and placed in an oven at 50 ° C for 6 hours. The resulting product, containing the formed zeolite LTA embryos, was centrifuged at 12,000 rpm for 15 min and the sewage separated.

Твърдият влажен остатък се прехвърля в автоклав като се разполага на мрежичка над дъното, така че да няма директен контакт с течността, която се отделя в процеса на кристализация от него и се стича на дъното на автоклава. Твърдата маса престоява в автоклава в течение на 2 до 4 h при 100°С в среда на водна пара, отделяща се от твърдата маса.The solid wet residue is transferred to the autoclave by positioning a reticulum above the bottom so that there is no direct contact with the liquid which is released during crystallization from it and flows to the bottom of the autoclave. The solid was kept in the autoclave for 2 to 4 hours at 100 ° C under water vapor separating from the solid.

Полученият твърд продукт се мие чрез диспергиране в дестилирана вода с помощта на ултразвукова вана и последстващо центрофугиране при 12 000 об./min в течение на 15 min. Миенето продължава докато pH на промивните води достигне значения между 9 и 10. Полученият продукт показва типична за зеолит А рентгенова дифракция и среден размер на частиците 730 nm, измерен по метода на дисперсията на лазерен лъч. Химическият анализ показва следният състав: Na2O : А12О3 : 2SiO2, характерен за нискосилициев зеолит, в който съотношението Si/Al е в пределите 1-2.5. Дифракцията на рентгенови лъчи от продукта, съответства на зеолит тип LTA и е показана на фигура 1, а разпределението на частичките по размери на фигура 2.The resulting solid was washed by dispersion in distilled water using an ultrasonic bath and subsequent centrifugation at 12,000 rpm for 15 min. The washing continues until the pH of the wash water reaches values between 9 and 10. The product obtained shows zeolite A X-ray diffraction and a mean particle size of 730 nm, measured by the laser beam dispersion method. The chemical analysis shows the following composition: Na 2 O: A1 2 O 3 : 2SiO 2 , characteristic of low silicon zeolite, in which the Si / Al ratio is in the range 1-2.5. The X-ray diffraction of the product corresponds to the LTA zeolite and is shown in Figure 1 and the particle size distribution of Figure 2.

На Фигура 3 А са показани снимките със сканиращ електронен микроскоп на зародишите на зеолит LTA, отделени преди трансформацията в среда на водна пара на твърдата маса, на продукта след трансформацията (фигура 3 Б), а също така и на продукта, получен от контролен синтез чрез директна трансформация на изходният гел (фигура 3 В).Figure 3 A shows the scanning electron microscope images of LTA zeolite embryos separated before transformation into a solid-state vapor medium, the product after transformation (Figure 3 B), and also the product obtained from control synthesis by direct transformation of the starting gel (Figure 3 B).

Полученият добив, пресметнат на база изходен алуминосиликатен прекурсор, съдържащ зародиши на зеолит тип A (LTA) е количествен и в пределите на експерименталната грешка е 97- 100%.The yield obtained, calculated from the base alumina silicate precursor containing zeolite type A (LTA) embryos, is quantitative and is 97-100% within the experimental error range.

Пример 2.Example 2.

Приготвя се разтвор от 4.32 g натриев алуминат (53,6 % А12О3, 43.8 %Na2O), 100 g дестилирана вода и 48.03 g натриев хидроксид таблетки (99%). Получената отначало суспензия се разбърква при температура 70-80°С до пълното разтваряне на компонентите т.е. до избистряне на суспензията.A solution of 4.32 g of sodium aluminate (53.6% A1 2 O 3 , 43.8% Na 2 O), 100 g of distilled water and 48.03 g of sodium hydroxide tablets (99%) was prepared. The resulting slurry was stirred at 70-80 ° C until complete dissolution of the components, i. to clarify the suspension.

Приготвя се разтвор на 25 g натриев силикат (28 % SiO2, 8 % Na2O) в 288.18 g дестилирана вода, който се хомогенизира чрез разбъркване. Получените разтвори се смесват при енергично разбъркване и се хомогенизират с високоскоростна бъркалка с 8000 об/min в течение на 45 min. Получената смес е млечно бяла и с нисък вискозитет.A solution of 25 g of sodium silicate (28% SiO 2 , 8% Na 2 O) in 288.18 g of distilled water is prepared, which is homogenized by stirring. The resulting solutions were mixed under vigorous stirring and homogenized with a high speed agitator at 8000 rpm for 45 min. The resulting mixture is milky white and of low viscosity.

В хидрогела модното съотношение на реагентите е:In hydrogels, the mode ratio of the reagents is:

4.0 Na2O: 0.2 А12О3: 1.0 SiO2: 200 Н2О4.0 Na 2 O: 0.2 A1 2 O 3 : 1.0 SiO 2 : 200 N 2 O

Продуктът се прехвърля в полипропиленова бутилка, която се затваря и се поставя в сушилня при 50°С в течение на 12 h за формирането на зародишите от зеолит тип FAU.The product was transferred to a polypropylene bottle, which was sealed and placed in an oven at 50 ° C for 12 h to form the FAU zeolite embryos.

След това полученият продукт се центрофугира при 12 000 об./min в течение на 15 min и маточните води се отделят. Твърдият, влаженThe resulting product was then centrifuged at 12,000 rpm for 15 min and the uterine water separated. Hard, moist

66594 Bl остатък се прехвърля в автоклав като се разполага на мрежичка над дъното, така че да няма директен контакт с течността, която се отделя от него в процеса на кристализация, и се стича на дъното на автоклава.66594 Bl the residue is transferred to the autoclave by positioning a reticulum above the bottom so that there is no direct contact with the liquid which is released from it during crystallization and flowing to the bottom of the autoclave.

Твърдата маса престоява в автоклава в течение на 3 h при 100°С в среда на водната пара, отделяща се от влажната твърда маса. Полученият твърд продукт се мие чрез диспергиране в дестилирана вода с помощта на ултразвукова вана и последващо центрофугиране при 12 000 o6,/min в течение на 15 min. Миенето продължава докато pH на промивните води достигне значения между 9 и 10. Полученият продукт показва типична за зеолит тип FAU с примес на зеолит тип LTA. Дифракцията на рентгенови лъчи от продукта е показана на фигура 4. От рентгенограмата се вижда, след 3 часа кристализация на алуминосиликатния прекурсор, съдържащ зародиши на зеолит тип FAU, продукта напълно е изкристализирал като има известно количество от друга фаза, зеолит тип LTA. Химическият анализ на продукта показва състав: Na2O: А12О3:2.02 SiO2, характерен за нискосилициев зеолит тип FAU.The solid was kept in the autoclave for 3 h at 100 ° C under water vapor, separated from the wet solid. The resulting solid was washed by dispersion in distilled water using an ultrasonic bath followed by centrifugation at 12,000 ° C / min for 15 min. The washing is continued until the pH of the wash water reaches a value between 9 and 10. The product obtained shows a typical FAU zeolite with an admixture of LTA zeolite. The X-ray diffraction of the product is shown in Figure 4. From the X-ray diffraction pattern, after 3 hours of crystallization of the alumina silicate precursor containing the FAU zeolite embryos, the product is completely crystallized having a known amount of another LTA zeolite phase. Chemical analysis of the product shows the composition: Na 2 O: A1 2 O 3 : 2.02 SiO 2 characteristic of low silica zeolite type FAU.

При по-продължителна обработка (9 h) хидротермална трансформация в парова среда на изходния алуминосиликатен прекурсор, съдържащ зародиши от зеолит тип FAU, полученият продукт е хидросодалит (фигура 4,4) с примеси на зеолит тип FAU.With a longer treatment (9 h) of hydrothermal vapor transformation of the starting alumina silicate precursor containing FAU zeolite embryos, the product obtained is a hydrosodalite (Figure 4.4) with impurities of FAU zeolite.

На фигура 5 е показана снимка със сканиращ електронен микроскоп (SEM) на образец, получен чрез хидротермална трансформация в среда на пара на алуминосиликатен прекурсор от зеолит тип FAU. Размера на кристалитите е 200 - 250 nm.Figure 5 shows a scanning electron microscope (SEM) image of a sample obtained by hydrothermal transformation in the vapor environment of an FAU zeolite alumina silicate precursor. The crystallite size is 200-250 nm.

Полученият добив, пресметнат на база изходен алуминосиликатен прекурсор, съдържащ зародиши на зеолит тип FAU, е количествен в пределите на експерименталната грешка - 97 -100%.The yield obtained, calculated on the basis of an alumina-silicate precursor containing FAU zeolite embryos, is quantitative within the range of the experimental error - 97-100%.

Claims (1)

Патентни претенцииClaims 1. Метод за получаване на наноразмерни нискосилициеви зеолити тип LTA, FAU и смеси от тях от алкални алуминосиликатни хидрогели при смесване на разтвори, съдържащи силициев диоксид и двуалуминиев триоксид, характеризиращ се с това, че на първия етап полученият хидрогел се хомогенизира и поставя в затворен съд при температури 0-80°С за формиране на зародиши от съответния зеолит за време 48 h, след което маточните води се отделят, твърдата фаза, съдържаща зародишите, се прехвърля в затворен съд и на втория етап престоява при температури 30-100°С до пълна кристализация, в среда на водна пара, отделяща се от самата твърда маса, след което полученият материал, неколкократно се диспергира в дестилирана вода и центрофугира до pH на промивните води 9-10, и впоследствие се суши.A process for the preparation of nanosized low-silica zeolites of the LTA, FAU type and mixtures thereof of alkaline aluminosilicate hydrogels by mixing solutions containing silica and alumina, characterized in that in the first step the resulting hydrogel is homogeneous vessel at temperatures of 0-80 ° C for the formation of embryos from the corresponding zeolite for 48 h, after which the uterine waters are separated, the solid phase containing the embryos is transferred to a closed vessel and in the second stage is stopped at temperatures of 30-100 ° C to full of crystallization, in a medium of water vapor separated from the solid itself, after which the resulting material was repeatedly dispersed in distilled water and centrifuged to a pH of the wash water 9-10, and subsequently dried.
BG110972A 2011-06-16 2011-06-16 A method for receiving nanosized zeolite crystals BG66594B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG110972A BG66594B1 (en) 2011-06-16 2011-06-16 A method for receiving nanosized zeolite crystals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG110972A BG66594B1 (en) 2011-06-16 2011-06-16 A method for receiving nanosized zeolite crystals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG110972A BG110972A (en) 2012-12-28
BG66594B1 true BG66594B1 (en) 2017-08-31

Family

ID=47554657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG110972A BG66594B1 (en) 2011-06-16 2011-06-16 A method for receiving nanosized zeolite crystals

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG66594B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG110972A (en) 2012-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ren et al. Controllable and SDA-free synthesis of sub-micrometer sized zeolite ZSM-5. Part 1: Influence of alkalinity on the structural, particulate and chemical properties of the products
RU2361812C2 (en) Synthesis of zsm-48 crystals using heterostructure primers which are not zsm-48
JP5175428B2 (en) Material with hierarchical porosity containing silicon
JP3417944B2 (en) Nanometer-sized molecular sieve crystals or aggregates and methods for producing them
US9186659B2 (en) Controlled growth of MTT zeolite by microwave-assisted hydrothermal synthesis
AU724793B2 (en) Zeolites and processes for their manufacture
US20040047803A1 (en) Synthesis and stabilisation of nanoscale zeolite particles
Jafari et al. Synthesis and characterization of ultrafine sub-micron Na-LTA zeolite particles prepared via hydrothermal template-free method
KR20140063709A (en) Methods for forming zeolites from homogeneous amorphous silica alumina
EP0783457B1 (en) Zeolites and processes for their manufacture
AU714585B2 (en) Zeolites and processes for their manufacture
TW489058B (en)
CN105668585A (en) Methods for preparing L-type zeolite guiding agent and zeolite
Gora et al. Study of the effects of initial-bred nuclei on zeolite NaA crystallization by quasi-elastic light scattering spectroscopy and electron microscopy
US20050058597A1 (en) Process for the production of nan-sized zeolite A
JP3510742B2 (en) Faujasite type zeolite and method for producing the same
JPH1160230A (en) Amorphous silica-based composite particle and its use
BG66594B1 (en) A method for receiving nanosized zeolite crystals
JP4488691B2 (en) Method for producing faujasite type zeolite
SG194087A1 (en) Process for producing molecular sieve materials
RU2627900C1 (en) Method of preparing microcrystalline nay zeolite
JPH11503108A (en) Zeolite and method for producing the same
JP5483814B2 (en) Colloidal faujasite type zeolite and its synthesis method
WO2006022704A1 (en) Zeolite a with submicron-size particles
EP0753484A1 (en) Zeolites and processes for their manufacture