DD294921A5 - Verwendung eines zeolithischen adsorptionsmittels mit verbesserter adsorptionskinetik - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines zeolithischen Adsorptionsmittels mit verbesserter Adsorptionskinetik, vor allem Anfangskinetik, und erhoehter Adsorptionskapazitaet fuer Wasser und Wasserdampf in Isolierglaesern und Verglasungseinheiten und Selektivitaet gegenueber den sich zur Waerme- und/oder Schalldaemmung darin befindlichen Daemmgasen. Erfindungsgemaesz wird ein NaA-Zeolith nach der Verformung und Kalzinierung entwaessert, in 10- bis 20%iger Kalilauge behandelt und nachaktiviert und der erzeugte KNaA-Zeolith mit einem haeufigsten Porenradius im Zwischenkornbereich von 20 bis 80 nm verwendet.

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, in Isoliergläsern und Verglasungseinheiten, die zur Verbesserung der Wärme- und/oder Schalldämmung Dämmgase wie N₂, Ar, R12, R22, SFg u.a. bzw. Gemische davon enthalten, zeolithische und andere Adsorptionsmittel zur Adsorption des sich in den Glasscheibenzwischenräumen befindlichen oder nachdiffundierenden Wasserdampfes einzusetzen. Von einem voll wirksamen Adsorptionsmittel werden dabei vor allem folgende Eigenschaften verlangt:

- hohe Adsorptionskapazität und Affinität für Wasserdampf

- hohe Selektivität, d. h. keine oder nur geringe Adsorption der Dämmgase

- gute Adsorptionskinetik, vor allem in der Anfangsphase nach dem Befüllen der Isoliergläser oder Verglasungseinheiten mit Dämmgasen, um möglichst rasch einen niedrigen Anfangstaupunkt zu erreichen.

Kieselgele und aktive Tonerde, wie in der DE-AS 2538489 beschrieben, erreichen keine der genannten Eigenschaften in befriedigendem Maße. Mit zeolithischen Molekularsieben des Typs 4 A (DE-AS 2 540997, DE-OS 3132 379) sowie mit Gemischen dieses Typs mit zeolithischen Molekularsieben der Typen X und Y bzw. Kieselgel (DD-PS 83111) werden zwar hohe Wasserdampfadsorptionskapazitäten erzielt, durch Koadsorption b/w. Desorption der Dämmgase in Abhängigkeit von der Temperatur kann es jedoch zu erheblichen Druckschwankungen und demzufolge zu Deflexionserscheinungen an den Isolierglösern kommen. Diese Erscheinungen sind auch nicht auszuschließen, wenn in den Zeolith ein Dämmgas deponiert ist (DD-PS 156 591, DD-PS 156 592). Bei Verwendung des engporigen Molekularsiebtyps 3 A (DE-AS 2 540997, DE-OS 2 559720) wird zwar eine selektive Wasserdampfadsorption erreicht, doch liegen dafür typonbedingt die Wasserdampfadsorptionskapazität und damit die Leistungsfähigkeit des Molekularsiebes niedriger. In der DD-PS 205411 wird ein KNaA-Molekularsieb mit einem im Vergleich zum Typ 3 A verringerten K⁺-Ionengehalt von 10 bis 15 Mol-% beschrieben, welches neben einer sehr guten Selektivität eine hohe, mit dem Typ 4 A vergleichbare Aufnahmefähigkeit für Wasserdampf aufweist. Wie die anderen erwähnten technischen Lösungen besitzt dieser Zeolith nicht die gewünschte hohe Adsorptionskinetik in der Anfangsphase nach dem Befüllen der Isoliergläser oder Verglasungseinheiten mit Dämmgasen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Adsorptionsmittel in vorzugsweise mit Dämmgasen gefüllten Isoliergläsern und Verglasungseinheiten zu verwenden, welches neben einer erhöhten Wasserdampfadsorptionskapazität und bei völliger Selektivität gegenüber den Dämmgasen eine verbesserte Adsorptionskinetik, vor allem Anfangskinetik, aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Adsorptionsmittel auf der Grundlage von mit Ton verformten und kalziniertem Zeolith KNaA bei der Herstellung der Regenerierung von vorzugsweise zur Verbesserung der Wärme- und/oder Schalldämmung mit Dämmgasen gefüllten Isoliergläsern und Verglasungseinheiten zu verwenden, welches eine erhöhte Adsorptionskapazität für Wasser und Wasserdampf und eine verbesserte Adsorptionskinetik, vor allem Anfangskinetik, besitzt und ein selektives Verhalten gegenüber den Dämmgasen aufweist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem mit Ton verformten! und kalziniertem NaA-Zeolith dadurch gelöst, daß dieser Zeolith nach der Kalzinierung durch Hydratisierung auf a 16Ma.-% Wasser bei einer Hydratisierungsgeschwindigkeit £0,8 g H₂O/100 g Zeolith und Stunde entwässert, einer 12- bis 24stündigen Behandlung in 10- bis ?0%iger Kalilauge bei 343,15 bis 373,15 K behandelt und bei 623,15 bis 723,15 K nachaktiviert wird und der erzeugte KNaA-Zeolith als Adsorptionsmittel mit einem häufigsten Porenradius im Zwischenkornbereich von 20 bis 80nm verwendet wird. Das erfindungsgemäß eingesetzte Adsorptionsmittel der Granulatgröße 0,5 bis 3,0mm zeichnet sich durch eine

hohe Adsorptionskapazität für Wasser und Wasserdampf aus und hat überraschenderweise eine gegenüber den nach üblicher Technologie hergestellten KNaA-Molekularaiebgranulaten eine herausragende Anfangekinetik. Das Erreichen einer bestimmten Wass'erdampfadsorptionskapazrtät geht dadurch erheblich schneller vonstatten, wodurch u.a. ein mögliches anfängliches Kondensieren von Wasser bei der Fertigung von IsolierglMsern mit Dämmgasen vermieden bzw. weitgehend eingeschränkt werden kann. Gegenüber den Dämmgasen weist das Adsorptionsmittel die gewünschte Selektivität tiuf.

Ausführungsbelsplel Für vergleichende Untersuchungen werden folgende drei Zeolithchargen hergestellt:

- KNaA-Zeolith mit einem häufigsten Porenradius im Zwischenkornbereich von 320 nm aus einem Zeolithpulver mit 20 Mol-% K⁺-Ionen, bei dem der Ionenaustausch nach bekannten Methoden erfolgt, durch Verformung mit 20Ma.-% BiandiserTon zu einem Kugelgranulat mit Korngrößen von 1,0 bis 1,6 mm und durch Kalzinierung über 5 h bei 823,15 K (Charge I)

- NaA-Zoolith aus einem Zeolithpulver (NaA) durch Verformung mit 20Ma.-% Brandiser Ton zu einem Kugelgranulat mit Korngrößen von 1,0 bis 1,6mm und durch Kalzinierung über 5h bei 823,15K (Charge II)

- KNaA-Zeolith mit einem häufigsten Porenradius im Zwischenkornbereich von 40nm aus einem Zeolithpulver (NaA) durch Verformung mit 20Ma.-% Brandiser Ton zu einem Kugelgranulat mit Korngrößen von 1,0 bis 1,6mm, Kalzinierung über 5 h bei 823,15 K, Hydratisierung über einer Wasserdampfatmosphäre über 36 h auf 16,5 Ma.-% Wasser, Behandlung in 12%iger KOH über 12h und Nachaktivierung bei 723,15K über 3h (Charge III, erfindungsgemäß).

Beispiel 1 Bestimmung der Gleichgewichtsadsorptionskapazität von Wasserdampf In einer statischen Adsorptionsapparatur werden die Charge I und III auf ihre Gleichgewichtsadsorptionskapazität für Wasserdampf in g H₂O/100g Zeolithcharge bei einem Wasserdampfpartialdruck von 80Pa und bei einer Temperatur von

293,15K mit folgenden Ergebnissen bestimmt:

- Charge I 16,8

- Charge III 18,5

Die Adsorptionskapazität des Zeoliths der Charge III ist gegenüber dem der Charge I erheblich höher, bei Verwendung in Isoliergläsern wird damit ein tieferer und sich auf die Lebensdauer günstig auswirkender Taupunkt erreicht.

Beispiel 2 Bestimmung der Adsorption von Wasserdampf in Abhängigkeit von der Zeit In einer statischen Adsorptionsapparatur und unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 wird an den Chargen I und ill der zeltliche Verlauf der Adsorption von Wasserdampf mit folgenden Ergebnissen bestimmt:

Adsorptionszeit	Adsorptionskapazität von Wasserdampf	Charge III
inh	ing H2OVIOOg Zeolith	2,25
	Charge I	8,63
1	1,74	13,35
5	6,81	16,75
8	10,50	18,50
14	12,80	18,50
20	14,50	18,50
24	15,60	18,50
48	16,60
72	16,80

Die Wasserdampfadsorption des Zeoliths der Charge III erfolgt gegenüber dem der Charge I erheblich schneller bzw. wird die höhere Gleichgewichtsadsorptionskapazität beim Zeolith der Charge III bereits nach 20h erreicht, beim Zeolith der Charge I erst nach 72 h. Der Endtaupunkt bei Verwendung in Isoliergläsern stellt sich somit erheblich rascher ein, die Möglichkeit eines anfänglichen Konsensierens von Wasser wird verhindert bzw. stark eingeschränkt.

Beispiel 3 Bestimmung der Adsorption von Stickstoff In einer statischen Adsorptionsapparatur werden jeweils 150g der Zeolithchargen I, Il und III nach einer Absenkung des Druckes

auf 1 kPa über eine Zeit von 15min mit einem N₂-Volumen von 800cm³ In Berührung gebracht und in Abhängigkeit von der Zeitdie Druckdifferenz ΔΡ zwischen dem Gleichgewichtsdruck in der Adsorptionsapparatur und dem Außendruck verfolgt, nach 12hwerden folgende Ergebnisse ermittelt:

Zeolith-Charge Druckdifferenz ΔΡ in kPa

Charge I -1,3

Charged -18

Charge III -0,5

Die Zeolithe der Chargen I und III zeigen praktisch keine N₂-Adsorption an, haben also ein gutes selektives Verhalten un J führen bei Verwendung in Isoliergläsern mit Dämmgasen zu keinen Deflexionserscheinungen, der Zeolith der Charge Il verhält sich dagegen unselektiv.

Claims (1)

1. Verwendung eines zeolithischen Adsorptionsmittels mit verbesserter Adsorptionskinetik, vor allem Anfangskinetik, und erhöhter Adsorptionskapazität für Wasser ur.d Wasserdampf in Isoliergläsern und Verglasungseinheiten und Selektivität gegenüber den sich zur Wurme- und/oder Schalldämmung darin befindlichen Dämmgasen auf der Grundlage von mit Ton verformten! und kalziniertem NaA-Zeolith, gekennzeichnet dadurch, daß ein nach der Kalzinierung durch Hydratisierung auf > 16Ma.-% Wasser bei einer Hydratisierungsgeschwindigkeit ^0,8g H₂O/100g Zeolith und Stunde entwässerter, in 10- bis 20%iger Kalilauge bei 343,15 bis 373,15K über 12 bis 24 Stunden behandelter und bei 623,15 bis 723,15 K nachaktivierter KNaA-Zeolith mit einem häufigsten Porenradius im Zwischenkornbereich von 20 bis 80 nm verwendet wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft die Verwendung von Zeolithgranalien für die selektive Trocknung von Flüssigkeiten und Gasen, insbesondere von N₁, Ar, R12, R22, SF₆ u.a. bzw. Gemischen davon, die bei der Herstellung und/oder Regenerierung von Isoliergläsern und Verglasungseinheiten zwecks Verbesserung der Wärme- und/oder Schalldämmeigenschaften verwendet werden, oder von mit Luft gefüllten Isoliergläsern und Verglasungseinheiten zwecks Beschlagfreihaltung der Glasscheibeninnenflächen.