CZ2015755A3 - Způsob výroby zeolitové pěny - Google Patents
Způsob výroby zeolitové pěny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015755A3 CZ2015755A3 CZ2015-755A CZ2015755A CZ2015755A3 CZ 2015755 A3 CZ2015755 A3 CZ 2015755A3 CZ 2015755 A CZ2015755 A CZ 2015755A CZ 2015755 A3 CZ2015755 A3 CZ 2015755A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- zeolite
- foam
- group
- mixture
- hydroxides
- Prior art date
Links
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title claims abstract description 107
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 94
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 14
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 5
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 T1O2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000002459 porosimetry Methods 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 6
- 238000004375 physisorption Methods 0.000 description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N aluminum;calcium;potassium;silicon;sodium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Na].[Al].[Si].[K].[Ca] JYIBXUUINYLWLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920002415 Pluronic P-123 Polymers 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 229910001603 clinoptilolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052677 heulandite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Způsob výroby zeolitové pěny spočívá v tom, že se přírodní zeolit aktivuje alkalickým aktivátorem ze směsi obsahující křemičitany a hydroxidy alkalických kovů (Na a K). K aktivované směsi se přidá pěnotvorná přísada, kterou je kov (Al a Mg) ve formě prášku či pasty nebo roztok peroxidu vodíku, pak se aktivovaná směs nechá napěnit a při teplotě 20 až 80 .degree.C aktivovat a pak se ponechá zrát po dobu 7 až 28 dní a poté se suší při teplotě 80 až 150 .degree.C, případně se dle následujícího využití upraví žíháním, dealuminací, desilikanizací, iontovou výměnou, impregnací, srážením nebo jejich kombinací.
Description
Způsob výroby zeolitové pěny
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby anorganických zeolitových pěn vzniklých napěněním alkalicky aktivované směsi přírodního zeolitu a vhodného aktivátoru.
Dosavadní stav techniky
Porézní materiály na bázi napěněných přírodních zeolitu mohou být využívány jako katalyzátory, katalyzátorové nosiče, filtrační vrstvy ochraňující katalytické lože nebo sorpční a filtrační materiály pro plyny i kapaliny. V oblasti přímých katalytických aplikací je využíváno především čistých zeolitových materiálů připravených synteticky, které jsou následně tvarovány do požadovaných tvarů a velikostí. U katalyzátorových nosičů jsou využívány především materiály na bázi AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, hydroxidy, směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku následně upravené pro danou aplikaci. V oblasti filtrace plynů a ochrany katalyzátorových loží jsou používány materiály na jiných bázích, obvykle ve formě filtrů z keramických materiálů nebo částečně slinutých materiálů -frit. V současné době se začínají objevovat geopolymemí resp. alkalicky aktivované materiály, které jsou však na bázi metakaolinu nebo jiných surovin (popílku a strusky). Ty jsou využívány především jako konstrukční materiály ve stavebnictví (betony a pojivá) nebo jako termoi-zolační materiály (žároizolace). Přírodní zeolity obsahují především zeolity typu heulandit (nejčastěji klinoptilolit s poměrem
Si/Al větším než 4) s obsahem zeolitu 70 až 90 % hmotn. a další doprovodné minerály, např. živce, slídy, hematit atd. s obsahem do 15 % hmotn. Přírodní zeolity dále obsahují 1 až 5 % hmotn. dalších prvků: Fe, K, Na, Ca a Mg. Mají velmi malý měrný povrch, obvykle v řádu jednotek m /g. Strukturně heulandit obsahuje desetičlenné kruhy (0,72 x 0,44 nm) a dva druhy osmičlenných kruhů (0,55 x 0,40 nm a 0,47 x 0,41 nm).
Vzhledem k vysokému obsahu AI ve struktuře a příměsných minerálech je u přírodního zeolitu možné provést alkalickou aktivaci pomocí směsi aktivátorů (křemičitanů, tzv. vodních skel, a hydroxidů, nej častěji sodných a draselných) a získat tak velmi pevný, tvarově a teplotně odolný materiál. Přidáním plynotvomé složky, např. práškových kovů, do aktivované směsi lze získat pevnou porézní pěnu, jejíž vlastnosti je možné dále upravit dealuminací, iontovou výměnou, případně impregnací dalšími vhodnými složkami a získat materiál s požadovanou porozitou. V případě použití zeolitové pěny jako katalyzátoru nebo katalyzátorového nosiče má napěnění (přítomnost makro a mezopórů) ve struktuře příznivý vliv na transport látek v katalyzované reakci. Do alkalicky aktivované směsi je možné před napěněním přidat syntetické zeolity, které mohou vlastnosti zeolitové pěny dále zlepšit a vytvořit tak spolu s pěnovou kostrou, složenou z alkalicky aktivovaného klinoptilolitu, kompozitní materiál s požadovanými vlastnostmi. Vzniklý materiál lze tvarovat nejlépe odléváním do forem nebo řezáním a vrtáním připravených bloků. Topologii povrchu a pevnost získaných kompozitu lze regulovat druhem a množstvím pěnotvomé přísady, stejně tak i podmínkami při jejich výrobě. K přípravě alkalicky aktivovaných zeolitových pěn je možné využít přídavku pěnotvomé přísady tj. látky, která při reakci s alkalicky aktivovanou směsí uvolňuje plyn (práškové kovy -AI, Mg, Zn, peroxidy, křemičitý úlet atd. jfnapř. US4jl33j691), čímž následně dojde k napěnění směsi. Lze též využít templát z jiného materiálu (např. US ^777^64), který je poté odstraněn žíháním nebo rozpuštěním ve vhodném rozpouštědle (polyuretanové a jiné organické pěny, škroby, uhlík atd.). Nevýhodou tohoto způsobuje, že templát pak musí být odstraněn.
Byla popsána alkalická aktivace přírodních zeolitů pro stavební účely (C. Villa a kol., Geopo-lymer synthesis using alkaline activation of natural zeolite, Constmction and Building Materials 24 (2010) 2084-2090) a pro využití jako iontoměničů (V. K. Jha a S. Hayashi, Utilizati-on of Akita ’s Clinoptilolite Zeolite far the Production of Cation Exchangers and Geopoly-mers, Akita university 2009) a příprava alkalicky aktivovaných pěn pro stavební účely na bázi popílků s využitím H2O2 jako pěnotvomé přísady (P. Bourá a kol., Výroba funkčních vzorků z kompozitu na bázi geopolymerů, fa. REÁL ECO SYSTEM, spol. s r.o., 2010). Nevýhodou tohoto řešení je, že popílkové pěny mají malý měrný povrch a v základní struktuře nejsou přítomné zeolity.
Obdobná problematika byla také studována na VŠCHT Praha (F. Škvára, Z. Tišler a kol. Pre-paration andproperties of fly ash-based geopolymer foams, Ceramics-Silikáty 58(3) (2014) 188-197), kde bylo jako pěnotvomých přísad využíváno práškových kovů (AI, Mg) a křemičitého úletu. Nevýhodou tohoto řešení je, že surovinou je popílek, přičemž popílkové pěny mají malý měrný povrch a neobsahují v základní struktuře zeolity. Křemičitý úlet jako pěnotvomá přísada byl také použit v práci E. Prudhomme, P. Michaud a kol. In šitu inorganic foams prepared from various clays at low temperature, Applied Clay Science 51 (2011) 15-22, kde byl studován jeho vliv při alkalické aktivaci jílů - kaolinitu, metakaolinu, montmorillonitu a illitu. Nevýhodou tohoto řešení je, že jako surovina je použit jíl, který nemá v základní struktuře zeolity.
Jsou také popsány přípravy alumino-zeolitové pěny, bez alkalické aktivace, s využitím polyuretanové pěny jako matrice a částečného slinutí při vysokých teplotách (Hamimah A.R., Abdullah M.N., Preparation and characterization of alumina-zeolite foam, poster on Confe-rence on Functional Materials and Devices 2008 (ICFMD 2008), 16-19 June 2008, Kuala Lumpur). Obdobné postupy využívající metodu slinování a polymerové templáty k dosažení ·" ν' makroporézní struktury jsou popsány v patentech CN|101700487A, CN|101519316j\, CN[l 01575218^A, CN}101700486(A· Nevýhodou těchto způsobů je energetická náročnost pro slinování materiálu.
Uvedené způsoby výroby zeolitové pěny dle dosavadního stavu techniky využívají rozdílné vstupní suroviny a rozdílný způsob získávání zeolitové pěny, které mají jiné vlastnosti, cenu a strukturu.
Podstata vynálezu Výše uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje způsob výroby zeolitové pěny, charakterizovaný tím, že se přírodní zeolit aktivuje alkalickým aktivátorem, jehož silikátový modul je « I · · * ' 1,2 až 1,8, k alkalicky aktivované směsi, jejíž vodní součinitel je 0,4 až 1,0, celkový obsah alkálií obecného vzorce Me20, přičemž Me je kov vybraný ze skupiny zahrnující Na a K, je 5 až 15 % hmotn. a molární poměr Na20 : K20 je 0,3 až 0,9 : 1, se přidá alespoň pěnotvomá přísada, směs se nechá napěnit a při teplotě 20 až 80 °C aktivovat po dobu až 24 hodin, pak se ponechá zrát po dobu 7 až 28 dní a poté se alespoň suší při teplotě 80 až 150 °C. Výhodný způsob výroby zeolitové pěny je charakterizován tím, že alkalický aktivátor obsahuje směs křemičitanů a hydroxidů alkalických kovů vybraných ze skupiny zahrnující Na a K.
Další výhodný způsob výroby zeolitové pěny je charakterizován tím, že se k alkalicky aktivované směsi přidá další složka vybraná ze skupiny zahrnující mikro-, mezo- a makroporézní materiály vybrané ze skupiny zahrnující zeolity, A12C>3, Si02, Ti02, Zr02, hlinitokřemičitany, hydroxidy, směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku, a to v množství až 70 % hmotn. vzhledem k množství přírodního zeolitu.
Další výhodný způsob výroby zeolitové pěny je charakterizován tím, že jako pěnotvomá přísada se přidá alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující roztok obsahující 1 až 50 % hmotn. H202 a alespoň jeden kov vybraný ze skupiny zahrnující hliník a hořčík ve formě vybrané ze skupiny zahrnující prášek a pastu, a to v množství 0,01 až 2,0 % hmotn. celkového množství zeolitové pěny.
Další výhodný způsob výroby zeolitové pěny je charakterizován tím, že se zeolitová pěna po sušení upravuje alespoň jedním způsobem vybraným ze skupiny zahrnující žíhání, dealumina-ci, desilikanizaci, iontovou výměnu, impregnaci a srážení.
Použití zeolitové pěny pro přípravu povlaků a vrstev mikro-, mezo- a makroporézních materiálů vybraných ze skupiny zahrnující zeolity, AI2O3, Si02, Ti02, Zr02, hlinitokřemičitany, hydroxidy, směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku.
Hlavními parametry způsobu výroby zeolitové pěny podle vynálezu jsou: a) silikátový modul alkalického aktivátoru Ms daný molámím poměrem složek;
I I 4 < i t * * « ' ‘ * * ‘ ” b) vodní součinitel w daný poměrem pevné resp. aluminosilikátové složky k celkovému obsahu vody v alkalickém aktivátoru; c) obsah alkálií daný obsahem Me2<3 (Me = Na, K) v aktivované směsi a jejich vzájemným molámím poměrem ve formě oxidů; d) obsah pěnotvomé přísady vztažený k pevné resp. aluminosilikátové složce.
Způsob výroby zeolitové pěny podle vynálezu spočívá v tom, že se nejprve připraví alkalický aktivátor smísením požadovaných množství sodného nebo draselného skla s hydroxidem sodným nebo draselným a vodou. Tato směs se ochladí na laboratorní teplotu a přidá k práškovému přírodnímu zeolitu nebo práškové směsi přírodního zeolitu s další složkou. Uvedená směs se zhomogenizuje, ke směsi se přidá pěnotvomá přísada, která se zapracuje do alkalicky aktivované směsi a směs se následně ponechá napěnit nebo se přelije do formy, kde dojde k napěnění a zeolitová pěna tím získá požadovaný tvar. Pak se zeolitová pěna ponechá aktivovat při teplotě 10 až 80 °C, pak se ponechá zrát při laboratorní teplotě po dobu 7 až 28 dní a poté se suší při teplotě 80 až 150 °C, případně dle následujícího využití upraví dalšími postupy (žíháním, dealuminací, impregnací atd.)
Způsob výroby zeolitové pěny podle vynálezu má výhodu v tom, že (i) využívá levné a dostupné suroviny a chemikálie, (ii) je bezodpadový a ekologický a není energeticky náročný, (iii) umožňuje použít běžné známé dílčí postupy a známá zařízení a (iv) umožňuje další modifikace a úpravy vyrobené zeolitové pěny a tím velmi rozšiřuje její aplikační potenciál. Příklady uskutečnění vynálezu Příklad 1
Způsob výroby zeolitové pěny z přírodního zeolitu. K navážce 50 g práškového přírodního zeolitu (zn. Klinofeed) je přidán alkalický aktivátor v množství a s parametry dle požadovaného složení výsledné směsi (viz Tabulka 1). Směs je intenzivně homogenizována a po dosažení homogenity je k takto připravené směsi přidáno požadované množství pěnotvomé přísady (viz tabulka 1) a směs je ponechána tuhnout ve formě požadovaného tvaru a velikosti po dobu 30 minut. Po ukončení procesu napěnění je jL. směs ponechána v sušárně aktivovat (viz Xabulka 1). Takto získaná zeolitová pěna je ponechána zrát (viz jfcabulka 1) a poté je sušena v sušárně při teplotě 80 °C po dobu 12 hodin.
Tabulka 1 - Parametry směsí
Tabulka 2 - Stanovené parametry získaných zeolitových pěn
* parametry stanovené rtuťovou porozimetrií ** parametr stanovený fyzisorpcí N2 IM< · ---
Tabulka 3 - Chemické složení vstupní suroviny a získané zeolitové pěny
Příklad 2
Způsob výroby zeolitové pěny ze směsi přírodního zeolitu a synteticky připraveného zeolitu:
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že jako vstupní surovina k alkalické aktivaci je použito 50 g směsi práškového přírodního zeolitu (zn. Klinofeed) a práškového zeolitu beta v hmotnostním poměru 55 : 45.
Tabulka 4 - Parametry směsí
Tabulka 5 - Stanovené parametry získaných zeolitových pěn
_____ * parametry stanovené rtuťovou porozimetrií ** parametr stanovený fyzisorpcí N2 Příklad 3
Způsob výroby zeolitové pěny z přírodního zeolitu s dealuminací:
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že je následně 30 g získané zeolitové pěny dealuminováno 3M roztokem kyseliny chlorovodíkové (podmínky dealuminace viz tabulka č. 6). Vzniklý produkt je opláchnut demineralizova-nou vodou a ponořen do 400 ml demineralizované vody o teplotě 80 °C na dobu 2 hodiny. Tento krok je třikrát opakován a následně je dealuminovaná zeolitová pěna ponechána při laboratorní teplotě ve vodě ještě po dobu 12 hodin a poté je získaná zeolitová pěna sušena při teplotě 80 °C po dobu 6 hodin.
Tabulka 6 - Parametry dealuminací získaných zeolitových pěn
Tabulka 7 - Stanovené parametry získaných zeolitových pěn
* parametry stanovené rtuťovou porozimetrií ** parametr stanovený fyzisorpcí N2
Tabulka 8 - Chemické složení získané zeolitové pěny po dealuminaci
Příklad 4
Způsob výroby zeolitové pěny z přírodního zeolitu s dealuminaci a žíháním po dobu šesti hodin:
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 a 3 s tím rozdílem, že je získaná zeolitová pěna (směs č. 2 a dealuminovaná zeolitová pěna č. 2, 8 a 9) žíhá- na po dobu 6 hodin s nárůstem teploty 1 °C za minutu.
Tabulka 9 - Stanovené parametry získaných zeolitových pěn
* parametry stanovené rtuťovou porozimetrií ** parametr stanovený fyzisorpcí N2
Tabulka 10 - Chemické složení získané zeolitové pěny po žíhání
Příklad 5
Způsob výroby zeolitové pěny z přírodního zeolitu s dealuminací a impregnací roztokem T1O2 v roztoku H2O2 a roztoku NH3:
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 a následně 3 s tím rozdílem, že je 5 g získané dealuminavané zeolitové pěny (směs č. 2) impregnováno třetinou roztoku, který je připravený rozpuštěním 1 g T1O2 v 10 ml 30% roztoku H2O2 a 1,5 ml 25% roztoku NH3. Poté je zeolitová pěna vyjmuta z roztoku a ponechána po dobu dvou hodin sušit v sušárně při teplotě 65 °C. Tento krok je následně ještě dvakrát opakován se zbylými dvěma třetinami impregnačního roztoku. Po ukončení impregnace je zeolitová pěna s povlakem T1O2 sušena ještě po dobu dalších 12 hodin a následně žíhána při teplotě 540 °C po dobu 6 hodin s nárůstem teploty 1 °C za minutu.
Tabulka 11 - Stanovené parametry získané zeolitové pěny
* parametry stanovené rtuťovou porozimetrií ** parametr stanovený fyzisorpcí N2
Tabulka 12 - Chemické složení získané zeolitové pěny
Příklad 6
Způsob výroby zeolitové pěny z přírodního zeolitu s dealuminací a impregnací roztokem dusičnanu hlinitého a roztokem močoviny:
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 a následně 3 s tím rozdílem, že je 5 g získané dealuminované zeolitové pěny umístěno do 50 ml 0,2 M roztoku dusičnanu hlinitého, ke kterému je pod refluxem přidáván v intervalu jedné hodiny 5 M roztok močoviny s dávkou po 2 ml. Přídavek je opakován celkem pětkrát. Poté je zeolitová pěna vyjmuta z roztoku a opláchnuta demineralizovanou vodou. Po ukončení homogenní pre-cipitace je zeolitová pěna s povlakem AI2O3 sušena ještě po dobu 12 hodin při teplotě 65 °C a následně žíhána při teplotě 540 °C po dobu 6 hodin s nárůstem teploty 1 °C za minutu.
Tabulka 13 - Stanovené parametry získané zeolitové pěny
* parametry stanovené rtuťovou porozimetrií ** parametr stanovený fyzisorpcí N2
Tabulka 14 - Chemické složení získané zeolitové pěny
Příklad 7
Způsob výroby zeolitové pěny z přírodního zeolitu s dealuminací a impregnací roztokem pro syntézu SBA-15:
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 a následně 3 s tím rozdílem, že je 5 g získané dealuminované zeolitové pěny (směs č. 2) ponořeno do 20 ml roztoku pro syntézu materiálu SBA-15, který je připraven smísením jednotlivých složek v molámím poměru TEOS : HC1: P123 : H2O = 1 : 6,1 : 0,017 :165, kde TEOS je tetraethyl orthosilikát, HC1 je kyselina chlorovodíková, PÍ23 je kopolymer Pluronic P-123 a H2O demi-neralizovaná voda, a ponecháno v sušárně po dobu 24 hodin při teplotě 35 °C a poté po dobu 48 hodin při teplotě 95 °C. Poté je zeolitová pěna vyjmuta z roztoku, opláchnuta vodou, ponořena do 100 ml vody pro vymytí přítomné kyseliny (tento krok je třikrát opakován) a poté je zeolitová pěna ponechána sušit v sušárně při teplotě 80 °C po dobu 12 hodin. Po ukončení sušení je zeolitová pěna s povlakem a dutinami vyplněnými porézním S1O2 materiálem žíhána při teplotě 540 °C po dobu 6 hodin s nárůstem teploty 1 °C za minutu.
Tabulka 15 - Stanovené parametry získané zeolitové pěny
* parametry stanovené rtuťovou porozimetrií ** parametr stanovený fyzisorpcí N2
Tabulka 16 - Chemické složení získané zeolitové pěny
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby zeolitové pěny je průmyslově využitelný při výrobě heterogenních katalyzátorů, katalyzátorových nosičů, filtračních vrstev ochraňujících katalytické lože nebo sorpčních a filtračních materiálů pro plyny a kapaliny.
Claims (6)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby zeolitové pěny, vyznačující se tím, že se přírodní zeolit aktivuje alkalickým aktivátorem, jehož silikátový modul je 1,2 až 1,8, k alkalicky aktivované směsi, jejíž vodní součinitel je 0,4 až 1,0, celkový obsah alkálií obecného vzorce Μβ2θ, přičemž Me je kov vybraný ze skupiny zahrnující NaaK, je5až 15% hmota, a mo-lámí poměr Na20 : K2O je 0,3 až 0,9 : 1, se přidá alespoň pěnotvomá přísada, směs se nechá napěnit a při teplotě 20 až 80 °C aktivovat po dobu až 24 hodin, pak se ponechá zrát po dobu 7 až 28 dní a poté se alespoň suší při teplotě 80 až 150 °C.
- 2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačující se tím, že alkalický aktivátor obsahuje směs křemičitanů a hydroxidů alkalických kovů vybraných ze skupiny zahrnující Na aK.
- 3. Způsob výroby podle některého z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že se k alkalicky aktivované směsi přidá další složka vybraná ze skupiny zahrnující mikro-, mezo- a makroporézní materiály vybrané ze skupiny zahrnující zeolity, AI2O3, S1O2, T1O2, Zr02, hlinitokřemičitany, hydroxidy, směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku, a to v množství až 70 % hmota, vzhledem k množství přírodního zeolitu.
- 4. Způsob výroby podle některého z nároků 1 a 3, vyznačující se tím, že jako pěnotvomá přísada se přidá alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující roztok obsahující 1 až 50 % hmota. H2O2 a alespoň jeden kov vybraný ze skupiny zahrnující hliník a hořčík ve formě vybrané ze skupiny zahrnující prášek a pastu, a to v množství 0,01 až 2,0 % hmota, celkového množství zeolitové pěny.
- 5. Způsob výroby podle některého z nároků 1 a 4, vyznačující se tím, že se zeolitová pěna po sušení upravuje alespoň jedním způsobem vybraným ze skupiny zahrnující žíhání, dealuminaci, desilikanizaci, iontovou výměnu, impregnaci a srážení.
- 6. Použití zeolitové pěny^prcTpřípravu povlaků a vrstev mikro-, mezo- a makroporézních materiálů vybraných ze skupiny zahrnující zeolity, AI2O3, S1O2, T1O2, Ζ1Ό2, hlinitokřemičitany, hydroxidy, směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-755A CZ306230B6 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Způsob výroby zeolitové pěny |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-755A CZ306230B6 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Způsob výroby zeolitové pěny |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2015755A3 true CZ2015755A3 (cs) | 2016-10-12 |
| CZ306230B6 CZ306230B6 (cs) | 2016-10-12 |
Family
ID=57203770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-755A CZ306230B6 (cs) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | Způsob výroby zeolitové pěny |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306230B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307957B6 (cs) * | 2018-06-29 | 2019-09-11 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Způsob výroby zeolitové pěny |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6843977B2 (en) * | 2000-05-25 | 2005-01-18 | Board Of Trustees Of Michigan State University | Ultrastable porous aluminosilicate structures and compositions derived therefrom |
| CN103274623B (zh) * | 2013-05-27 | 2014-09-24 | 许盛英 | 粉状沸石发泡剂 |
| CN103466654B (zh) * | 2013-08-29 | 2015-04-22 | 华南理工大学 | 一种zsm-5型中微双孔复合分子筛的制备方法 |
-
2015
- 2015-10-26 CZ CZ2015-755A patent/CZ306230B6/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307957B6 (cs) * | 2018-06-29 | 2019-09-11 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Způsob výroby zeolitové pěny |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ306230B6 (cs) | 2016-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Alzeer et al. | Porous aluminosilicate inorganic polymers (geopolymers): a new class of environmentally benign heterogeneous solid acid catalysts | |
| Grand et al. | Mechanism of zeolites crystal growth: new findings and open questions | |
| CN100408476C (zh) | 无粘结剂zsm型分子筛的制备方法 | |
| Cioffi et al. | Optimization of geopolymer synthesis by calcination and polycondensation of a kaolinitic residue | |
| US9242236B2 (en) | Catalytic composition for producing olefins by catalytic cracking | |
| KR102171666B1 (ko) | 제올라이트계 물질의 제조 및 옥시게네이트의 올레핀으로의 전환 공정을 위한 용도 | |
| KR20100085112A (ko) | 제어된 다공성 지오폴리머의 제조 방법 및 그 방법으로 생성된 지오폴리머 및 이의 다양한 용도 | |
| CN101134169A (zh) | 制备异烯烃的催化剂和方法 | |
| CN101491773A (zh) | 含磷铝结构单元的mcm-41分子筛催化剂、制备方法及其应用 | |
| Mackenzie | Innovative applications of inorganic polymers (geopolymers) | |
| JPH06503798A (ja) | 主として無機成分からなる微細孔フォームを製造する方法 | |
| CN105669152A (zh) | 室内墙基底层用具有净化功能性找平泥及制备、施工方法 | |
| CN106747261B (zh) | 一种介孔复合材料及其制备方法和在制备耐中低温隔热保温材料中的用途 | |
| BR102021018318A2 (pt) | Processo de obtenção de geopolímeros sintéticos e geopolímeros síntéticos | |
| CZ2015755A3 (cs) | Způsob výroby zeolitové pěny | |
| CN101767797B (zh) | 介孔沸石的合成方法 | |
| PL226104B1 (pl) | Tworzywo geopolimerowe oraz sposob wytwarzania tworzywa geopolimerowego | |
| JP7709303B2 (ja) | ガス吸着フィルター | |
| CZ2018318A3 (cs) | Způsob výroby zeolitové pěny | |
| JPH01171554A (ja) | 脱臭剤 | |
| US9180441B2 (en) | Method of forming zeolite shaped body with silica binder | |
| CN105366688A (zh) | 无粘结剂丝光沸石的制备方法 | |
| JP2008502637A (ja) | メチルアミン類を連続的に合成する方法 | |
| JP2555627B2 (ja) | 合成ゼオライト成形体の製造方法 | |
| Alzeer et al. | Alkali-activated materials as photocatalysts for aqueous pollutant degradation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20201026 |