CZ303889B6 - Zpusob výroby suseného polotovaru pro syntézu zeolitu - Google Patents

Zpusob výroby suseného polotovaru pro syntézu zeolitu Download PDF

Info

Publication number
CZ303889B6
CZ303889B6 CZ20100762A CZ2010762A CZ303889B6 CZ 303889 B6 CZ303889 B6 CZ 303889B6 CZ 20100762 A CZ20100762 A CZ 20100762A CZ 2010762 A CZ2010762 A CZ 2010762A CZ 303889 B6 CZ303889 B6 CZ 303889B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
synthesis
zeolites
dried
silica sol
mixture
Prior art date
Application number
CZ20100762A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2010762A3 (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 suseného polotovaru pro syntézu zeolitu spocívá v tom, ze se pripraví smes smícháním nejméne trí slozek, a to kremicitého solu obsahujícího 2 az 6 % hmotn. SiO.sub.2.n., zdroje Al v mnozství odpovídajícím 1/20 az 1/12 látkového mnozství Si a mléka jako porogenu v mnozství 25 az 150 ml na 1000 g kremicitého solu. Pak se tato smes susí v rozprasovací susárne. Vysusený prásek se smíchá s 200 ml 4 az 8% hmotn. roztoku kyseliny octové na 100 g suseného prásku a pak se promyje a vysusí. Jako zdroj Al lze pouzít polyaluminiumchlorid hlinitý a do smesi lze téz 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, v jejichž 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 reakční 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 Al v molámím poměru potřebném pro syntézu žádaného typu zeolitů. Výhodou těchto polotovarů je obecně homogenita rozložení Si a Al. 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 [US 4 847 055 a US5 427 765]. 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 Si a Al jako prekurzor pro syntézu zeolitů bez přítomnosti kationtů alkalických kovů v reakční směsi lze připravit srážením vodného skla roztokem kyseliny sírové a síranu hlinitého, filtrací, promytím a iontovou výměnou roztokem amonné soli, nejčastěji dusičnanu amonného [CZ 291 568],
Stejný typ prekurzoru, avšak bez následné iontové výměny, byl též použit pro syntézu zeolitů ZSM-5 s řízenou velikostí krystalů [CZ 299 372],
Je popsán také způsob syntézy zeolitů ZSM-5 s molámím poměrem Si:Al rovným nebo větším než 10:1 s použitím amorfního aluminosilikátového nukleačního gelu [EP 150 256].
Homogenní směsi Si a Al 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 Al 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 [CZ-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- 1 CZ 303889 B6
41, MCM-48 a další nejprve s čistě křemiěitanovou strukturou, později i se zabudovanými dalšími prvky (nejen Al, 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 Al 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 kompozitu, 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 s mezopóry 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.
Existuji též postupy, při nichž se mezopóry vytvářejí již při syntéze zeolitů. Dle těchto postupů se pracuje s kapalnými zdroji Si i Al (TEOS, Al-isopropoxid), k nimž je kromě kvartémí amoniové báze 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 mezopórézního ZSM-5 [Yousheng Tao, Hirofumi Kanoh, Lloyd Abrams, Katsumi Kaneko: Mesopore-Modified Zeolites: Preparation, Characterization, and Applications, Chemlnform Volume 37, Issue 21]. Nevýhodou tohoto postup syntézy zeolitů 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 vtom, že se připraví směs smícháním nejméně tří složek, a to křemičitého sólu obsahujícího 2 až 6 % hmotn. SiO2, zdroje Al 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 spočívá v tom, že se jako zdroj Al použije polyaluminiumchlorid hlinitý obsahující 9% hmotn. Al 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, kterýje vhodnou surovinou pro syntézu zeolitů s mezopóry, je výhodný v tom, že kromě základních stavebních prvků zeolitů (Si, Al) obsahuje též porogen, tj. homogenně rozptýlenou látku organického či biologického původu takové chemické povahy, že při následné syntéze zeolitů se ze sušeného polotovaru významně nevyluhuje a alespoň část této látky zůstává přítomna po syntéze ve finálním krystalickém zeoli-2CZ 303889 B6 tu. V tomto vynálezu je jako porogen použito mléko, v němž jsou po vysušení polotovaru vysrážení bílkoviny okyselením kyselinou octovou, čímž se zabraňuje vyluhování během syntéze 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.
Příklady provedení vynálezu
Příprava sušeného polotovaru pro syntézu zeolitů, a to s trvanlivým mlékem jako porogenem a poiyaluminiumchloridem jako zdrojem Al:
Ke 3000 g křemičitého sólu stabilizovaného amoniakem na pH = 10 s obsahem 3,6% hmotn. SiO2 bylo za míchání přidáno 18,2 g NH4HF2, pomalu během 15 minut přikapáno 51,3 PAX-18 (tj. polyaluminiumchloridu hlinitého obsahujícího 9% hmotn. Al a 21 % hmotn. chloridových iontů) a nakonec bylo přilito 400 ml nízkotučného trvanlivého mléka (0,5 % hmotn. tuku). Tato směs byla sušena v rozprašovací sušárně. Ve vysušeném polotovaru byl molární poměr Si:Al = 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.Al = 61,3 : 1, což znamená, že více než 80 % hmotn. Al se ze sušeného polotovaru při této úpravě vyloužilo 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. Vzniklý dobře krystalický zeolit ZSM-5 s krystalinitou 108 %, v zeolitu byl molámí poměr Si : Al = 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 použitelný k syntéze zeolitů, které mají ve svých krystalech kromě mikropórů přítomny též mezopóry.

Claims (2)

  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 Al 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 Al použije polyaluminiumchlorid hlinitý obsahující 9 % hmotn. Al 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.
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 CZ2010762A3 (cs) 2012-06-27
CZ303889B6 true 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)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306416B6 (cs) * 2015-09-03 2017-01-11 Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. Způsob výroby dutých kulových částic zeolitu ZSM-5

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1249270A (zh) * 1998-09-25 2000-04-05 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
CN101353171A (zh) * 2007-07-26 2009-01-28 中国石油化工股份有限公司 一种β沸石的合成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1249270A (zh) * 1998-09-25 2000-04-05 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
CN101353171A (zh) * 2007-07-26 2009-01-28 中国石油化工股份有限公司 一种β沸石的合成方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ306416B6 (cs) * 2015-09-03 2017-01-11 Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. Způsob výroby dutých kulových částic zeolitu ZSM-5

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2010762A3 (cs) 2012-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104321280B (zh) β型沸石及其制造方法
Grand et al. Mechanism of zeolites crystal growth: new findings and open questions
KR102356362B1 (ko) Scm-15 분자체, 이의 제조 방법 및 이의 용도
CN109081360B (zh) 分子筛scm-14、其合成方法及其用途
KR101614544B1 (ko) 나노 크기의 결정성 zsm-5 핵을 사용한 zsm-5의 제조 방법
CN100522810C (zh) 具有分层次孔隙度的含硅材料
Xue et al. Eco-friendly and cost-effective synthesis of ZSM-5 aggregates with hierarchical porosity
JP6290374B2 (ja) Emm−25モレキュラーシーブ材料、その合成および使用
JP4626845B2 (ja) 結晶固体im−12及びその調製方法
CN103384644B (zh) 一种mww型沸石的制备方法
US8444952B2 (en) IM-20 crystalline solid and process for its preparation
CN112585092B (zh) 分子筛和制造分子筛的方法
JP2016512191A (ja) ゼオライト結晶および/またはゼオライト様結晶を生成するための方法
CN107428549A (zh) β型沸石的制造方法
CN101855170B (zh) 结晶固体im-18及其制备方法
JP2010534185A (ja) Im−16結晶固体およびその調製方法
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
Wang et al. Nature and acidity of aluminum species in AlMCM-41 with a high aluminum content (Si/Al= 1.25)
Ren et al. One-step synthesis of zeolite ZSM-5 from perlite tailings by crystal seed solution assisted method
US8361436B2 (en) IM-17 crystalline solid and process for its preparation
CZ303889B6 (cs) Zpusob výroby suseného 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
RU2740667C1 (ru) Способ получения высокомодульного цеолита мсм-22 с высокой степенью кристалличности
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