CZ2010762A3 - Zpusob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitu - Google Patents

Zpusob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitu Download PDF

Info

Publication number
CZ2010762A3
CZ2010762A3 CZ20100762A CZ2010762A CZ2010762A3 CZ 2010762 A3 CZ2010762 A3 CZ 2010762A3 CZ 20100762 A CZ20100762 A CZ 20100762A CZ 2010762 A CZ2010762 A CZ 2010762A CZ 2010762 A3 CZ2010762 A3 CZ 2010762A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
synthesis
dried
zeolites
zeolite
silica sol
Prior art date
Application number
CZ20100762A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ303889B6 (cs
Inventor
Tokarová@Venceslava
Krupová@Dagmar
Holíková@Stanislava
Original Assignee
Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s.
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 Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. filed Critical Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s.
Priority to CZ20100762A priority Critical patent/CZ303889B6/cs
Publication of CZ2010762A3 publication Critical patent/CZ2010762A3/cs
Publication of CZ303889B6 publication Critical patent/CZ303889B6/cs

Links

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Zpusob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitu spocívá v tom, že se pripraví smes smícháním nejméne trí složek, a to kremicitého solu obsahující 2 až 6 % hmotn. SiO.sub.2.n., zdroje Al v množství odpovídajícím 1/20 až 1/12 látkového množství Si a mléka jako porogenu v množství 25 až 150 ml na 1000 g kremicitého solu. Pak se tato smes suší v rozprašovací sušárne. Vysušený prášek se smíchá s 200 ml 4 až 8 % hmotn. roztoku kyseliny octové na 100 g sušeného prášku a pak se promyje a vysuší. Jako zdroj Al lze použít polyaluminiumchlorid hlinitý a do smesi lze též pridat hydrogenfluorid amonný.

Description

Způsob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů sušením směsi potřebných surovin v rozprašovací sušárně. Tento polotovar je pak vhodnou surovinou pro syntézu zeolitů, vjejichž částicích jsou kromě mikropórů krystalické zeolitické struktury též mezopóry.
Dosavadní stav techniky
Syntéza zeolitů je obor, který se rozvíjí již desítky let. Existuje celá řada postupů, které vedou k syntéze krystalických zeolitických struktur mnoha typů. Klasické aluminosilikátové zeolity se připravují obvykle ze zdroje křemíku, kterým může být křemičitan sodný (pevný či ve formě roztoku), křemičitý sol, pyrogenní silika, jiný druh siliky nebo tetraalkoxysilan. Dále je v rcakční směsi pro přípravu aluminosilikátového zeolitů přítomen vždy zdroj hliníku (hlinité ionty, hydroxid hlinitý apod.). Další suroviny již závisejí na typu připravovaného zeolitů. Jedná se nejčastěji o zdroj bazicity (alkalické hydroxidy, nejčastěji NaOH, někdy též KOH či kvartemí amoniové baze) a další přísady.
Byly publikované postupy syntézy aluminosilikátových zeolitů z polotovarů obsahujících Si i AI v molámím poměru potřebném pro syntézu žádaného typu zeolitů. Výhodou těchto polotovarů je obecně homogenita rozložení Si a AI. Další možné výhody jsou již specifické pro konkrétní typy syntetizovaných zeolitů.
Způsob syntézy zeolitů Beta poskytující vysoký výtěžek při použití alternativních surovin křemíku a hliníku byl popsán v amerických patentech [US4847055 a US5427765]. V těchto patentech byl pro syntézu zeolitů Beta použit speciálně připravený srážený amorfní aluminosilikát o definované uniformní velikosti Částic, který má i při vysokém podílu sušiny nízkou viskozitu a je tedy dobře míchatelný. Kationty alkalických kovů jsou přítomné v reakčních směsích, na které jsou aplikovány postupy uvedené v příkladech i v patentových nárocích obou patentových spisů.
Podobný homogenní zdroj SÍ a AI jako prekurzor pro syntézu zeolitů bez přítomnosti kationtů alkalických kovů v reakční směsi lze připravit srážením vodního skla roztokem kyseliny síro2 vé a síranu hlinitého, filtrací, promytím a iontovou výměnou roztokem amonné soli, nejčastěji dusičnanu amonného [CZ291568].
Stejný typ prekurzoru, avšak bez následné iontové výměny, byl též použit pro syntézu zeolitu ZSM-5 s řízenou velikostí krystalů [CZ299372].
Je popsán také způsob syntézy zeolitu ZSM-5 s molámím poměrem Si: AI rovným nebo větším než 10 : 1 s použitím amorfního aluminosilikátového nukleačního gelu [EP150256].
Homogenní směs Si a AI jako polotovar pro syntézu zeolitů může být připravena též rozmícháním vhodných surovin a sušením vzniklé směsi v rozprašovací sušárně. Vhodným zdrojem Si je křemičitý sol, zdrojem AI je polyaluminiumchlorid PAX-18. Další přísadou je kyselina oxalová, která váže hlinité ionty v komplexu a tím zabraňuje vzniku gelu. Příprava tohoto typu polotovaru je popsána v patentové přihlášce [PV 2009-731].
Výše uvedené polotovary jsou vhodné pro syntézu klasických aluminosilikátových zeolitů s krystalickou mikropórézní strukturou. Nicméně požadavky na syntézy složitých a objemných organických molekul, sloužících jako výchozí suroviny pro farmaceutický a kosmetický průmysl, vedly k potřebě katalytických materiálů s podobnými vlastnostmi jako mají klasické aluminosilikátové zeolity, avšak s větší velikostí pórů. Byly připraveny nové mezopórézní materiály MCM-41, MCM-48 a další nejprve s čistě křemiČitanovou strukturou, později i se zabudovanými dalšími prvky (nejen AI, ale i Ti, V, Sn a dalšími). Tyto mezopórézní materiály mají oproti klasickým zeolitům velikost pórů cca 4 nm i více. Avšak jejich nevýhoda je, že zabudování AI i jiných atomů do jejich struktury nevede ke stejným acidobazickým vlastnostem jako u zeolitů. Zatímco v zeolitech mají Al-atomy charakter Broenstedovských kyselých center, u mezopórézních struktur vytváří centra Lewisovská. Navíc, na rozdíl od klasických zeolitů, jsou mezopórézní hlinitokřemičitanové materiály podstatně méně hydrotermálně stabilní.
Ve světě je věnováno značné úsilí vývoji hlinitokřemičitanových mikro-mezopórézních kompozitů, které by ve své mezopórézní struktuře obsahovaly zeolitické částice a díky tomu měly kyselejší i stabilnější Al-centra [Yu Liu, Wenzhong Zhang, Thomas J. Pinnavaia: Angew. Chem. Int. Ed., 7 (2001), 40].
Relativně jednodušším způsobem syntézy mikro-mezopórézních kompozitů se zeolitickými katalytickými centry, oproti syntéze mezopórézních struktur se zabudovanými zeolitickými • · ·· ·*· • · · ·· ·· ♦ • · · · ·* • · ·· · *· · • · · · ·· ···· ·« ··· ·· částicemi, je syntéza klasických mikropórézních aluminosilikátových zeolitů smezopóry uvnitř krystalů. Toto je možné například post-syntézní úpravou s roztokem hydroxidu sodného, který rozpustí část křemíku při zachování hlinitanových center, čímž vytvoří v krystalech póry. Nevýhodou této úpravy je narušení zeolitické struktury.
Existují též postupy, při nichž se mezopóry vytvářejí již při syntéze zeolitu. Dle těchto postupů se pracuje s kapalnými zdroji Si i AI (TEOS, Al-isopropoxid), k nimž je kromě kvartemí amoniové baze a vody přidáno komerčně vyráběné nanouhlí (tzv. makrotemplátování). Kolem částic nanouhlí se během syntézy vytvoří zeolitická struktura. Po syntéze, separaci, promytí a vysušení je produkt kalcinován, přičemž po úniku oxidačních produktů spalování nanouhlí vzniknou v zeolitické struktuře mezopóry. Tento postup se používá pro syntézu mezopórézmho ZSM-5 [Yousheng Tao, Hirofumi Kanoh, Lloyd Abrams, Katsumi Kaneko: MesoporeModified Zeolites: Preparation, Characterization, and Applications, Chemlnform Volume 37, Issue 21]. Nevýhodou tohoto postupu syntézy zeolitu s mezopóry jsou dosti drahé suroviny pro syntézu v produkčním měřítku.
Výše uvedené nevýhody alespoň zčásti odstraňuje způsob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů podle vynálezu, neboť tento polotovar umožňuje připravit zeolit s mezopóry zabudovanými v částicích s krystalickou zeolitickou strukturou.
Podstata vynálezu
Způsob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů, spočívající v tom, že se připraví směs smícháním nejméně tří složek, a to křemičitého sólu obsahujícího 2 až 6 % hmotn. S1O2, zdroje AI v množství odpovídajícím 1/20 až 1/12 látkového množství Si a mléka v množství 25 až 150 ml na 1000 g křemičitého sólu, pak se tato směs suší v rozprašovací sušárně, vysušený prášek se smíchá s 200 ml 4 až 8% hmotn. roztoku kyseliny octové na 100 g sušeného prášku a pak se promyje a vysuší.
Možná varianta způsobu výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů spočívá v tom, že se jako zdroj AI použije polyaluminiumchlorid hlinitý obsahující 9 % hmotn. AI v množství 15 až 17 g na 1000 g křemičitého sólu a jako další složka se přidá hydrogenfluorid amonný v množství 6 až 7 g na 1000 g křemičitého sólu.
Sušený polotovar připravený způsobem podle vynálezu, který je vhodnou surovinou pro syntézu zeolitů s mezopóry, je výhodný v tom, že kromě základních stavebních prvků zeolitu (Si, • · · *·· · · · · · • · · ··· · ·· • · · · ·«·· · ·· • · · ··· · ·· ···· ·· ··· ·· ··· ,β
AI) obsahuje též porogen, tj. homogenně rozptýlenou látku organického Či biologického původu takové chemické povahy, že při následné syntéze zeolitu se ze sušeného polotovaru významně nevyluhuje a alespoň část této látky zůstává přítomna po syntéze ve finálním krystalickém zeolitu. V tomto vynálezu je jako porogen použito mléko, v němž jsou po vysušení polotovaru vysráženy bílkoviny okyselením kyselinou octovou, čímž se zabraňuje vyluhování během syntézy zeolitu. Po separaci zeolitu z reakční směsi, promytí a vysušení je zeolit kalcinován, porogen shoří a v produktu zůstanou póry o velikosti odpovídající velikosti částic rozptýleného porogenu.
Příklad provedení vynálezu
Příprava sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů, a to s trvanlivým mlékem jako porogenem a polyaluminiumchloridem jako zdrojem AI:
Ke 3000 g křemičitého sólu stabilizovaného amoniakem na pH = 10 s obsahem 3,6 % hmotn. S1O2 bylo za míchání přidáno 18,2 g NH4HF2, pomalu během 15 minut přikapáno 51,3 g PAX-18 (tj. polyaluminiumchloridu hlinitého obsahujícího 9 % hmotn. AI a 21 % hmotn. chloridových iontů) a nakonec bylo přilito 400 ml mzkotučného trvanlivého mléka (0,5 % hmotn. tuku). Tato směs byla sušena v rozprašovací sušárně. Ve vysušeném polotovaru byl molámí poměr Si: AI = 12 : 1.
Vysušený polotovar byl poté míchán 30 minut s 8% hmotn. roztokem kyseliny octové (200 ml/100 g), ihned poté zfiltrován, promyt na filtru do vymizení kyselé reakce a vysušen v laboratorní sušárně při teplotě 105 °C. V polotovaru byl po této úpravě molámí poměr Si: AI = 61,3 : 1, což znamená, že více než 80 % hmotn. AI se ze sušeného polotovaru při této úpravě vytoužilo do kapalné fáze. Takto upravený polotovar byl použit k syntéze zeolitu ZSM-5.
Syntéza zeolitu ZSM-5:
Do teflonového kelímku bylo dáno 6 g polotovaru pro syntézu zeolitů, 6,104 g destilované vody, 6,748 g 40% hmotn. tetrapropylamoniumhydroxidu a 0,06 g očkovacích krystalů zeolitu ZSM-5. Kelímek byl uzavřen do autoklávu, v němž probíhala syntéza při teplotě 160 °C po dobu 2 dnů za otáčení autoklávu v sušárně. Poté byl autokláv nechán vychladnout, otevřen, obsah kelímku zfiltrován a promyt, promytý koláč vysušen při teplotě 105 °C a analyzován. Vznikl dobře krystalický zeolit ZSM-5 s krystalinitou 108 %, v zeolitu byl molámí poměr Si:
AI = 21 : 1. V zeolitu byl obsah organického uhlíku 1,13 % hmotn. C, což odpovídá 2,85 % hmotn. sušeného mléka a znamená to, že i po syntéze zeolitu zůstalo zachováno zhruba 45 % hmotn. porogenu.
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů je využitelný k syntéze zeolitů, které mají ve svých krystalech kromě mikropórů přítomny též mezopóry.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů, vyznačující se tím, že se připraví směs smícháním nejméně tří složek, a to křemičitého sólu obsahujícího 2 až
    6 % hmotn. SiO2, zdroje AI v množství odpovídajícím 1/20 až 1/12 látkového množství Si a mléka v množství 25 až 150 ml na 1000 g křemičitého sólu, pak se tato směs suší v rozprašovací sušárně, vysušený prášek se smíchá s 200 ml 4 až 8% hmotn. roztoku kyseliny octové na 100 g sušeného prášku a pak se promyje a vysuší.
  2. 2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že se jako zdroj AI použije polyaluminiumchlorid hlinitý obsahující 9 % hmotn. AI v množství 15 až 17 g na 1000 g křemičitého sólu a jako další složka se přidá hydrogenfluorid amonný v množství 6 až
  3. 7 g na 1000 g křemičitého sólu.
CZ20100762A 2010-10-20 2010-10-20 Zpusob výroby suseného polotovaru pro syntézu zeolitu CZ303889B6 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100762A CZ303889B6 (cs) 2010-10-20 2010-10-20 Zpusob výroby suseného polotovaru pro syntézu zeolitu

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20100762A CZ303889B6 (cs) 2010-10-20 2010-10-20 Zpusob výroby suseného polotovaru pro syntézu zeolitu

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2010762A3 true CZ2010762A3 (cs) 2012-06-27
CZ303889B6 CZ303889B6 (cs) 2013-06-12

Family

ID=46305056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20100762A CZ303889B6 (cs) 2010-10-20 2010-10-20 Zpusob výroby suseného polotovaru pro syntézu zeolitu

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ303889B6 (cs)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2015604A3 (cs) * 2015-09-03 2017-01-11 Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. Způsob výroby dutých kulových částic zeolitu ZSM-5

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1093510C (zh) * 1998-09-25 2002-10-30 北京燕山石油化工公司研究院 一种β沸石的合成方法
CZ291568B6 (cs) * 2000-10-30 2003-04-16 Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. Způsob výroby zeolitu Beta
CN101353171B (zh) * 2007-07-26 2011-08-10 中国石油化工股份有限公司 一种β沸石的合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CZ303889B6 (cs) 2013-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grand et al. Mechanism of zeolites crystal growth: new findings and open questions
CN104321280B (zh) β型沸石及其制造方法
KR102356362B1 (ko) Scm-15 분자체, 이의 제조 방법 및 이의 용도
CN100522810C (zh) 具有分层次孔隙度的含硅材料
KR101614544B1 (ko) 나노 크기의 결정성 zsm-5 핵을 사용한 zsm-5의 제조 방법
CN107555446B (zh) 一种多级孔y型分子筛的制备方法
CN101239322B (zh) 蒙脱土/分子筛复合材料的制备方法
JP6290374B2 (ja) Emm−25モレキュラーシーブ材料、その合成および使用
WO2011047528A1 (zh) 一种y-beta/mcm-41双微孔—介孔复合分子筛及制备方法
KR20170046712A (ko) 특유의 단결정 대공극률을 갖는 제올라이트 물질 및 그 제조 방법
CN101239323B (zh) 层状粘土/分子筛复合材料的制备方法
JP2012512800A (ja) 結晶固体im−20およびその調製方法
CN107428549A (zh) β型沸石的制造方法
JP2010534185A (ja) Im−16結晶固体およびその調製方法
CN101855170B (zh) 结晶固体im-18及其制备方法
CN103140445A (zh) 利用改性的混合氧化物的沸石或沸石样材料的水热合成
Ren et al. One-step synthesis of zeolite ZSM-5 from perlite tailings by crystal seed solution assisted method
Leung et al. Microwave synthesis of LTN framework zeolite with no organic structure directing agents
US8361436B2 (en) IM-17 crystalline solid and process for its preparation
CZ2010762A3 (cs) Zpusob výroby sušeného polotovaru pro syntézu zeolitu
CN100439246C (zh) 硬模板或复合模板合成复合孔沸石分子筛的方法
RU2640236C1 (ru) Способ получения цеолита mfi
CZ201091A3 (cs) Zpusob výroby zeolitu pentasilové struktury s rízenou distribucí hliníkových atomu ve skeletu
Ikeda et al. Solvothermal synthesis and characterization of a layered silicate including a large quantity of Al atom and its mesoporous derivatives
Kowalak et al. Embedment of Methylene Blue in natural and synthetic phillipsite

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20151020