CZ307957B6 - Způsob výroby zeolitové pěny - Google Patents
Způsob výroby zeolitové pěny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ307957B6 CZ307957B6 CZ2018-318A CZ2018318A CZ307957B6 CZ 307957 B6 CZ307957 B6 CZ 307957B6 CZ 2018318 A CZ2018318 A CZ 2018318A CZ 307957 B6 CZ307957 B6 CZ 307957B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- group
- zeolite
- foam
- weight
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 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 62
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 16
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 12
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 3
- 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 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012255 powdered metal Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 235000019788 craving Nutrition 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 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
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 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
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 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
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 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
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004801 process automation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/061—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing metallic elements added to the zeolite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
- C01B33/28—Base exchange silicates, e.g. zeolites
- C01B33/2807—Zeolitic silicoaluminates with a tridimensional crystalline structure possessing molecular sieve properties; Isomorphous compounds wherein a part of the aluminium ore of the silicon present may be replaced by other elements such as gallium, germanium, phosphorus; Preparation of zeolitic molecular sieves from molecular sieves of another type or from preformed reacting mixtures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Způsob výroby zeolitové pěny, při kterém se 85 až 99 % hmotn. přírodního zeolitu a 1 až 15 % hmotn. práškového oxidu hořečnatého 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 MeO je 5 až 15 % hmotn., přičemž Me je kov vybraný ze skupiny zahrnující Na a K, a molární poměr NaO : KO je 0,3 až 0,9 : 1, se přidá alespoň pěnotvorná 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.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby anorganických zeolitových pěn s vyšší pevností a lepšími textumími vlastnostmi.
Dosavadní stav techniky
Porézní materiály na bázi napěněných přírodních zeolitů mohou být využívány jako katalyzátory, katalyzátorové nosiče, filtrační vrstvy ochraňující katalytické lože nebo sorpční a filtrační materiály pro plyny i kapaliny.
V současné době se alkalicky aktivované materiály, které jsou však na bázi metakaolinu nebo jiných surovin (popílku a strusky) využívají především jako konstrukční materiály ve stavebnictví (betony a pojivá) nebo jako termoizolační materiály (žároizolace).
Vzhledem k vysokému obsahu Al ve struktuře a priměsných minerálech je u přírodního zeolitu možné provést alkalickou aktivaci pomocí směsi aktivátorů (křemičitanů, tzv. vodních skel, a hydroxidů, nejčastěji sodných a draselných) a získat tak velmi pevný, tvarově a teplotně odolný materiál. Přidáním plynotvomé složky, např. práškových kovů nebo roztoku peroxidů, 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.
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 - Al, Mg, Zn, peroxidy, křemičitý úlet atd. (např. US 4133691), čímž následně dojde k napěnění směsi. Lze též využít templát z jiného materiálu (např. US 6777364), 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., Geopolymer synthesis using alkaline activation of natural zeolite, Construction and Building Materials 24 (2010) 2084-2090) a pro využití jako iontoměničů (V. K. Jha a S. Hayashi, Utilization of Akitďs Clinoptilolite Zeolite for the Production of Cation Exchangers and Geopolymers, 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 zkompozitů na bázi geopolymerů, fa. REÁL ECO SYSTÉM, 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 VSCHT Praha (F. Škvára, Z. Tišler a kol. Preparation and properties offly ash-based geopolymer foams, Ceramics-Silikáty 58(3) (2014) 188-197), kde bylo jako pěnotvomých přísad využíváno práškových kovů (Al, 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.
- 1 CZ 307957 B6
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 Conference on Functional Materials and Devices 2008 (ICFMD 2008), 16-19 June 2008, Kuala Lumpur). Obdobné postupy využívající metodu slinování a polymerové templáty k dosažení makroporézní struktury jsou popsány v patentech CN 101700487 A, CN 101519316 A, CN 101575218 A, CN 101700486 A. Nevýhodou těchto způsobů je energetická náročnost pro slinování materiálu.
Způsob přípravy zeolitové pěny je popsán v patentu CZ 306230. Nevýhodou tohoto způsobu výroby je nižší pevnost připravených materiálů a materiály obsahují méně mezopórů, které jsou důležité v katalytických a sorpčních aplikacích.
Uvedené způsoby výroby zeolitové pěny dle dosavadního stavu techniky využívají rozdílné postupy a obsahují méně mezopórů.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje způsob výroby zeolitové pěny, charakterizovaný tím, že se 85 až 99 % hmota, přírodního zeolitu a 1 až 15 % hmota, práškového oxidu hořečnatého 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 Mc2O je 5 až 15 % hmota., přičemž Me je kov vybraný ze skupiny zahrnující Na a K, a molámí poměr Na2() : 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.
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, AI2O3, S1O2, Ί1Ο2, ZrO2, 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. 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 % 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, loužení, desilikanizaci, iontovou výměnu, impregnaci a srážení.
Další výhodný způsob výroby zeolitové pěny je charakterizován tím, že se úprava zeolitové pěny loužením nejprve kyselinou o koncentraci do 0,lM a pak kyselinou o koncentraci 2M až 4M.
Další výhodný způsob výroby zeolitové pěny je charakterizován tím, že se úprava zeolitové pěny loužením kyselinou provede při teplotě 50 až 90 °C.
Použití zeolitové pěny pro přípravu povlaků a vrstev mikro-, mezo- a makroporézních materiálů vybraných ze skupiny zahrnující zeolity, AI2O3, S1O2, Ί1Ο2, ΖτΟ2, hlinitokřemičitany, hydroxidy,
-2CZ 307957 B6 směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku.
Způsob výroby zeolitové pěny podle vynálezu spočívá v tom, že se k 85 až 99 % hmota, aluminosilikátové složky, tj. přírodnímu zeolitu, přidá 1 až 15 % hmota, práškového oxidu hořečnatého, pak se tato směs alkalicky aktivuje a pak se ponechá zrát. Přídavek oxidu hořečnatého výrazným způsobem zvyšuje pevnost pěny vyrobené způsobem výroby zeolitové pěny podle vynálezu. Oxid hořečnatý, na rozdíl od oxidu vápenatého, který s alkalickým aktivátorem reaguje téměř okamžitě za vzniku křemičitanů vápenatých, nezkracuje dobu zpracovatelnosti směsi, což je důležité pro další zpracování zeolitové směsi, např. litím do forem a dalším tvarováním za účelem získání zeolitové pěny vhodných tvarů použitelných v katalytických a sorpčních aplikacích (pelety apod.). Metakaolin, který se běžně u alkalicky aktivovaných materiálů přidává jako zdroj aluminosilikátové složky a který jinak vytváří velmi pevné materiály, vede v tomto případě k poklesu pevnosti zeolitové směsi a zejména poklesu její chemické odolnosti ke kyselému prostředí.
V případě použití zeolitové pěny jako katalyzátoru nebo katalyzátorového nosiče má přítomnost makro a mezopórů ve struktuře příznivý vliv na transport látek a vlastní katalytickou aktivitu v dané reakci, způsobenou snadnějším přístupem reaktantů k aktivním centrům katalyzátoru. Přídavek oxidu hořečnatého v matrici umožňuje připravit materiály s lepší prostupností a vyšším objemem mezopórů pomocí působení roztoků kyselin na zeolitovou pěnu, při němž dojde k jeho vyloužení z pojivové matrice a vzniku odpovídajících pórů.
Z hlediska výsledných vlastností zeolitové pěny je nejvýhodnější loužení jako součást způsobu výroby zeolitové pěny podle vynálezu provádět dvoustupňové, tzn. nejprve provést loužení kyselinou s malou koncentrací do 0,lM a poté s vyšší koncentrací 2M až 4M. Loužení v kyselině s malou koncentrací zneutralizuje a odstraní volné alkálie a zprůchodní část pórů, loužení v koncentrovanější kyselině vyčistí zbylé póry, otevře a zprůchodní mikropóry zeolitu a pojivové matrice a zároveň sníží obsah hliníku a odstraní priměsné prvky obsažené v surovině jako Fe, Ca, Mg, což má za následek vznik dalších pórů. Teplota kyselého loužení je 50 až 90 °C, nej výhodnější v rozmezí 70 až 80 °C.
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, známá zařízení a automatizaci postupu 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
K navážce 48,75 g aluminosilikátové složky - přírodního zeolitu zn. Klinofeed (viz Tabulka 1) je v množství odpovídající 2,5 % hmota., tj. 1,25 g, přimíšen práškový oxid hořečnatý. K práškové směsi 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 přidána pěnotvomá přísada (viz Tabulka 1) a směs je ponechána tuhnout ve formě požadovaného tvaru a velikosti po dobu 30 minut. Po ukončení procesu napěnění je směs ponechána aktivovat po dobu 24 h při teplotě 50 °C. Po ukončení aktivace je připravená zeolitová pěna ponechána vychladnout a uložena ke zrání po dobu jednoho měsíce při laboratorní teplotě.
-3 CZ 307957 B6
Tabulka 1 - Parametry směsi
| Hmotnost alumino silikátové složky [g] | Hmotnost alkalického aktivátoru [g] | Silikátový modul směsi Ms | Vodní součinitel směsi w | Obsah alkálií ve směsi [% hmotn.] | Mol. poměr Na2O/K2O ve směsi | Pěnotvomá přísada/obsah [% hmotn.] ve směsi |
| 48,75 | 46,5 | 1,52 | 0,70 | 8,18 | 0,56 | 30 % H2O2/0,5 |
Příklad 2
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že obsah oxidu hořečnatého ve směsi je 6,25 % hmotnostních.
Příklad 3
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že obsah oxidu hořečnatého ve směsi je 12,5 % hmotnostních.
Příklad 4
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že je následně 30 g získané zeolitové pěny louženo 0,lM roztokem kyseliny chlorovodíkové v poměru pěna : roztok = 1 : 20, při teplotě 80 °C po dobu 5 hodin. Vzniklý produkt je propláchnut demineralizovanou vodou do neutrálního pH a následně je zeolitová pěna sušena při teplotě 120 °C po dobu 6 hodin.
Příklad 5
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 4 s tím rozdílem, že se loužení provádí 3M roztokem kyseliny chlorovodíkové.
Příklad 6
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 4 s tím rozdílem, že je loužení provedeno dvoustupňové, nejprve 0,lM roztokem kyseliny chlorovodíkové, následované propláchnutím demineralizovanou vodou do neutrálního pH, následované loužením 3M roztokem kyseliny chlorovodíkové.
Příklad 7
Způsob výroby zeolitové pěny se provádí stejným způsobem jako v příkladu 6 s tím rozdílem, že je loužení provedeno v prvním kroku 0,05M roztokem kyseliny chlorovodíkové, ve druhém 4M roztokem kyseliny chlorovodíkové, a to při teplotě 60 °C.
-4CZ 307957 B6
Tabulka 2 - Pevnost v britu získaných zeolitový pěn [N]
| Přídavek MgO [%] | Připravená pěna | Pěna loužená O,1MHC1 | Pěna loužená 3M HC1 | Pěna loužená dvoustupňové (0,1Μ + 3M HC1) |
| 0 | 46,43 | 16,69 | 16,07 | 14,25 |
| 2,5 | 135,80 | 68,23 | 33,11 | 25,25 |
| 6,25 | 186,50 | 61,08 | 25,52 | 15,43 |
| 12,5 | 156,35 | 56,40 | 12,47 | 9,83 |
Tabulka 3 - Celkový intruzní objem získaných zeolitový pěn [cm3/g]
| Přídavek MgO [%] | Připravená pěna | Pěna loužená O,1MHC1 | Pěna loužená 3M HC1 | Pěna loužená dvoustupňové (0,1Μ + 3M HC1) |
| 0 | 0,47 | 0,50 | 0,56 | 0,57 |
| 2,5 | 0,53 | 0,60 | 0,60 | 0,62 |
| 6,25 | 0,50 | 0,50 | 0,69 | 0,72 |
| 12,5 | 0,58 | 0,54 | 0,68 | 0,79 |
Tabulka 4 - Objem mezopórů získaných zeolitový pěn [cm3/g]
| Přídavek MgO [%] | Připravená pěna | Pěna loužená O,1MHC1 | Pěna loužená 3M HC1 | Pěna loužená dvoustupňové (0,1Μ + 3M HC1) |
| 0 | 0,05 | 0,05 | 0,07 | 0,06 |
| 2,5 | 0,06 | 0,09 | 0,12 | 0,14 |
| 6,25 | 0,05 | 0,07 | 0,10 | 0,12 |
| 12,5 | 0,05 | 0,08 | 0,12 | 0,14 |
Tabulka 5 - Zdánlivý měrný povrch získaných zeolitový pěn [m2/g]
| Přídavek MgO [%] | Připravená pěna | Pěna loužená O,1MHC1 | Pěna loužená 3M HC1 | Pěna loužená dvoustupňové (0,1Μ + 3M HC1) |
| 0 | 9,8 | 15,8 | 101,3 | 137,7 |
| 2,5 | 19,9 | 70,1 | 110,8 | 158,2 |
| 6,25 | 56,3 | 120,4 | 125,6 | 131,8 |
| 12,5 | 20,6 | 146,1 | 141,6 | 142,0 |
Tabulka 6 - Chemické složení získaných zeolitový pěn
| Přídavek MgO [%] | Chemické složení (% hmota.) | Způsob toužení | |||||||
| SiO2 | AI2O3 | K2O | Fe2O3 | CaO | Na2O | MgO | TÍO2 | ||
| 0 | 71,20 | 10,5 | 8,71 | 1,37 | 3,25 | 3,84 | 0,72 | 0,16 | není |
| 0 | 78,60 | 11,20 | 5,36 | 1,40 | 1,88 | 0,56 | 0,55 | 0,19 | 0,lMHCl |
| 0 | 89,50 | 6,84 | 1,26 | 0,95 | 0,62 | 0,25 | 0,33 | 0,19 | 3M HC1 |
| 0 | 88,20 | 7,54 | 1,55 | 1,10 | 0,71 | 0,23 | 0,34 | 0,22 | 0,1Μ + 3M HC1 |
| 2,5 | 69,90 | 10,30 | 8,45 | 1,24 | 3,07 | 3,61 | 3,11 | 0,17 | není |
| 2,5 | 74,90 | 10,9 | 6,31 | 1,36 | 2,57 | 0,92 | 2,69 | 0,18 | 0,lMHCl |
| 2,5 | 91,30 | 5,18 | 1,36 | 0,89 | 0,53 | 0,24 | 0,26 | 0,18 | 3M HC1 |
| 2,5 | 92,20 | 4,67 | 1,15 | 0,81 | 0,50 | 0,23 | 0,22 | 0,18 | 0,1Μ + 3M HC1 |
| 6,25 | 67,10 | 9,83 | 8,52 | 1,28 | 2,94 | 3,46 | 6,45 | 0,16 | není |
| 6,25 | 72,60 | 10,5 | 6,33 | 1,35 | 2,53 | 1,01 | 5,26 | 0,18 | 0,lMHCl |
| 6,25 | 92,00 | 4,57 | 1,28 | 0,86 | 0,49 | 0,27 | 0,30 | 0,19 | 3M HC1 |
| 6,25 | 92,60 | 4,31 | 1,12 | 0,80 | 0,49 | 0,23 | 0,22 | 0,18 | 0,1Μ + 3M HC1 |
| 12,5 | 63,50 | 9,32 | 8,05 | 1,16 | 2,63 | 3,42 | 11,5 | 0,15 | není |
| 12,5 | 69,10 | 9,93 | 6,11 | 1,27 | 2,52 | 1,06 | 9,69 | 0,17 | 0,lMHCl |
| 12,5 | 92,30 | 4,25 | 1,26 | 0,88 | 0,52 | 0,22 | 0,36 | 0,18 | 3M HC1 |
| 12,5 | 93,00 | 3,88 | 1,13 | 0,79 | 0,49 | 0,20 | 0,25 | 0,18 | 0,1Μ + 3M HC1 |
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.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (8)
1. Způsob výroby zeolitové pěny, vyznačující se tím, že se 85 až 99 % hmota, přírodního zeolitu a 1 až 15 % hmota, práškového oxidu hořečnatého aktivuje alkalickým aktivátorem, jehož silikátový modul je 1,2 až 1,8; k takto alkalicky aktivované směsi, jejíž vodní součinitel je 0,4 až 1,0, celkový obsah alkálií obecného vzorce Mc2O je 5 až 15 % hmota., přičemž Me je kov vybraný ze skupiny zahrnující Na a K, a molámí poměr Na2O : K2O je 0,3 až 0,9 : 1, se přidá alespoň pěnotvomá přísada; tato 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 a K.
3. Způsob výroby podle některého z nároků 1 až 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, Zr()2, hlinitokřemičitany,
-6CZ 307957 B6 hydroxidy, směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku, a to v množství až 70 % hmotn. vzhledem k množství přírodního zeolitu.
4. Způsob výroby podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že jako pěnotvomá přísada se přidá alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující roztok obsahující 1 až 50 % hmotn. 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 % hmotn. celkového množství zeolitové pěny.
5. Způsob výroby podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že se zeolitová pěna po sušení upravuje alespoň jedním způsobem vybraným ze skupiny zahrnující žíhání, loužení, desilikanizaci, iontovou výměnu, impregnaci a srážení.
6. Způsob výroby podle nároku 5, vyznačující se tím, že loužení se provádí nejprve kyselinou o koncentraci do 0,lM a pak kyselinou o koncentraci 2M až 4M.
7. Způsob výroby podle nároku 6, vyznačující se tím, že loužením kyselinou provádí při teplotě 50 až 90 °C.
8. Použití zeolitové pěny, vyrobené způsobem podle nároků 1 až 7, pro přípravu povlaků a vrstev mikro-, mezo- a makroporézních materiálů vybraných ze skupiny zahrnující zeolity, AI2O3, S1O2, T1O2, ZrC>2, hlinitokřemičitany, hydroxidy, směsné oxidy, směsné hydroxidy a materiály na bázi uhlíku.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-318A CZ2018318A3 (cs) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Způsob výroby zeolitové pěny |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-318A CZ2018318A3 (cs) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Způsob výroby zeolitové pěny |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307957B6 true CZ307957B6 (cs) | 2019-09-11 |
| CZ2018318A3 CZ2018318A3 (cs) | 2019-09-11 |
Family
ID=67845439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-318A CZ2018318A3 (cs) | 2018-06-29 | 2018-06-29 | Způsob výroby zeolitové pěny |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2018318A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ310257B6 (cs) * | 2022-05-05 | 2025-01-08 | ORLEN UniCRE a.s. | Způsob výroby havarijního adsorbentu na těžké kovy a adsorbent vyrobený tímto způsobem |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103274623A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-09-04 | 许盛英 | 粉状沸石发泡剂 |
| CN104338528A (zh) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 江苏瑞丰科技实业有限公司 | 常温甲醛催化剂的制备 |
| CZ2015755A3 (cs) * | 2015-10-26 | 2016-10-12 | Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. | Způsob výroby zeolitové pěny |
| CN106902742A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-06-30 | 中南大学 | 一种多孔活性炭负载氧化镁复合材料及其制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-06-29 CZ CZ2018-318A patent/CZ2018318A3/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103274623A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-09-04 | 许盛英 | 粉状沸石发泡剂 |
| CN104338528A (zh) * | 2013-07-30 | 2015-02-11 | 江苏瑞丰科技实业有限公司 | 常温甲醛催化剂的制备 |
| CZ2015755A3 (cs) * | 2015-10-26 | 2016-10-12 | Unipetrol Výzkumně Vzdělávací Centrum, A. S. | Způsob výroby zeolitové pěny |
| CN106902742A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-06-30 | 中南大学 | 一种多孔活性炭负载氧化镁复合材料及其制备方法和应用 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ310257B6 (cs) * | 2022-05-05 | 2025-01-08 | ORLEN UniCRE a.s. | Způsob výroby havarijního adsorbentu na těžké kovy a adsorbent vyrobený tímto způsobem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2018318A3 (cs) | 2019-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| De Rossi et al. | In-situ synthesis of zeolites by geopolymerization of biomass fly ash and metakaolin | |
| KR101314741B1 (ko) | 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용한 상온 무기발포 성형체의 제조방법 | |
| CN107021783B (zh) | 一种介孔陶瓷的制备方法 | |
| KR101687349B1 (ko) | 제올라이트 및 그의 제조방법 | |
| CN101827786A (zh) | 具有受控孔隙度的地聚合物的制备方法、所得的地聚合物及其各种应用 | |
| US20230109878A1 (en) | Process for obtaining synthetic geopolymers and synthetic geopolymers | |
| 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 | |
| JP2018514495A (ja) | 機能化ジオポリマー発泡体の調製方法、この機能化発泡体及びその使用 | |
| Mucsi et al. | Raw materials for geopolymerisation | |
| KR101300772B1 (ko) | 산화마그네슘과 이의 경화제를 이용한 경량의 무발포 무기성형체의 상온 제조방법 | |
| CN112279637A (zh) | 氧化铝纤维-镁铝尖晶石多孔陶瓷及其制备方法 | |
| JP2011230979A (ja) | 多孔体およびその製造方法 | |
| CZ307957B6 (cs) | Způsob výroby zeolitové pěny | |
| CZ306230B6 (cs) | Způsob výroby zeolitové pěny | |
| CN118545955A (zh) | 一种用于新型成品墙体填充的超轻质、快速固化水泥基泡沫材料及其制备方法 | |
| CN106219567A (zh) | 一种以高岭土为原料制备高比表面积纯硅mcm‑41分子筛的方法 | |
| CN113896207B (zh) | 一种微孔的zsm-5分子筛及其制备方法和应用 | |
| KR101621263B1 (ko) | 천연 소재 함유 모르타르 및 그 제조방법 | |
| RU2825809C1 (ru) | Способ изготовления пеностекла с повышенным содержанием ионов меди | |
| Kawai et al. | Highly esthetic, deodorant, and antibacterial tile with natural zeolite set via a blast furnace slag-based geopolymer | |
| CN117463286B (zh) | 一种磷酸基地聚物-斜发沸石泡沫co2吸附剂的制备方法及其应用 | |
| JP2005029453A (ja) | 表面をゼオライト化したガラスの製造方法 | |
| JP4812149B2 (ja) | ベータ型バインダーレスゼオライト成型体およびその製造方法 | |
| US11904304B2 (en) | Zeolite-like material, and preparation method and use thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20180629 |