DE2951192A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF SODIUM ALUMINOSILICATE ZEOLITES OF SMALL AND UNIFORM PARTICLE SIZE, THE ZEOLITES OBTAINED THEREOF AND THEIR USE - Google Patents
METHOD FOR THE PRODUCTION OF SODIUM ALUMINOSILICATE ZEOLITES OF SMALL AND UNIFORM PARTICLE SIZE, THE ZEOLITES OBTAINED THEREOF AND THEIR USEInfo
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Description
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Prof. Representative· before the European Patwrt Office - Mandatalrw «greet pres !'Office european des brevet* Prof. Representative · before the European Patwrt Office - Mandatalrw «greet pres ! 'Office european des brevet *
f 9. Dez. 1979f Dec. 9, 1979
Case: O38-O64
tM/thCase: O38-O64
tM / th
J.M.HUBER CORPORATION,J.M.HUBER CORPORATION,
Navesink & River Road, City of Locust, State of New Jersey, United States of AmericaNavesink & River Road, City of Locust, State of New Jersey, United States of America
Verfahren zur Herstellung von Natriumaluminosilikat-Zeolithen von kleiner und einheitlicher Teilchengröße, die dabei erhaltenen Zeolithe und ihre Verwendung.Process for the production of sodium aluminosilicate zeolites of smaller and more uniform Particle size, the zeolites obtained and their use.
Prioritäten: 20. Dezember 1978, USA, Nr. 971,584 21. November 1979, USA, Nr. 093,345Priorities: December 20, 1978, USA, No. 971,584 November 21, 1979, USA, No. 093,345
030028/0721030028/0721
SYNTHESE VON ZEOLITEN KLEINER UND EINHEITLICHER GROSSESYNTHESIS OF ZEOLITES SMALLER AND UNIFORM SIZE
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Zeoliten und insbesondere Verfahren zur Herstellung von Zeolit-A und -X und von Mischungen von -Λ und -X, bei welchen es sich um Zeolite kleiner und einheitlicher Grosse handelt, die eine hohe Magnesiumaustauschkapazität besitzen, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Zeolit-Y.The invention relates to the preparation of zeolites and more particularly Process for the preparation of Zeolite-A and -X and mixtures of -Λ and -X, which are zeolites smaller and more uniform Big ones, which have a high magnesium exchange capacity, and a method for producing zeolite-Y.
Natürlich vorkommende, hydratisierte Metallaluminiumsilikate werden als Zeolite bezeichnet und sind als synthetische Absorber wohlbekannt. Die häufigsten dieser Zeolite sind Natriumaluminozeolite. Zeolite bestehen grundsätzlich aus einem dreidimensionalen Netzwerk aus SiO,- und AlO.-Tetraedern. Die Tetraeder sind durch Teilhaben an Sauerstoffatomen miteinander vernetzt, so dass das Verhältnis der Sauerstoffatome zur Gesamtheit der Aluminium- und Siliziumatome gleich zwei ist oder O/(A1+Si)=2. Die Elektrovalenz jedes Aluminium enthaltenden Tetraeders wird ausgeglichen durch den Einschluss eines Kations, zum Beispiel eines Natriumions, in das Kristall. Dieser Ausgleich kann durch die Formel Al„/Na„ = 1 ausgedrückt werden. Die Zwischenräume zwischen den Tetraedern werden durch sich vor der Dehydratisierung befindende Wassermoleküle eingenommen. Die Haupterzeugnisse dieser Formen sind in der Technik als Zeolit-A, Zeolit-X und Zeolit-Y bekannt.Naturally occurring, hydrated metal aluminum silicates are used referred to as zeolites and are well known as synthetic absorbers. The most common of these zeolites are sodium aluminozeolites. Zeolites basically consist of a three-dimensional network from SiO, - and AlO.-tetrahedra. The tetrahedra are linked by sharing oxygen atoms, so that the ratio the oxygen atoms to the totality of the aluminum and silicon atoms equals two or O / (A1 + Si) = 2. The electrovalence of each aluminum-containing tetrahedron is balanced by the inclusion a cation, for example a sodium ion, into the crystal. This balance can be expressed by the formula Al "/ Na" = 1 will. The spaces between the tetrahedra are created by water molecules that are in the process of being dehydrated taken. The main products of these forms are known in the art as Zeolite-A, Zeolite-X, and Zeolite-Y.
Die Zeolite-Α, -X und -Y unterscheiden sich von anderen Zeoliten und Silikaten aufgrund ihrer Röntgen-Pulververbeugungsdiagramme und gewisser physikalischer Merkmale. Die Zusammensetzung und die Dichte gehören zu den Merkmalen, die zur IdentifizierungThe zeolites-Α, -X and -Y differ from other zeolites and silicates due to their X-ray powder diffraction patterns and certain physical characteristics. The composition and the density are among the features that are used for identification
030028/0721030028/0721
dieser Zeolite wichtig sind. these zeolites are important.
Die Grundformel für alle kristallinen Natriumzeolite kann wie folgt dargestellt werden: The basic formula for all crystalline sodium zeolites can be represented as follows :
worin die Werte fur χ und y in einen bestimmten Bereich fallen. Der x—Wert fur einen bestimmten Zeoliten variiert etwas, da die Aluainiumatcne und die Siliziumatome wesentlich gleichwertige Stellungen in dem Netzwerk einnehmen. Kleinere Unterschiede in Bezug auf die relativen Mengen dieser Atome ändern die Kristallstruktur oder die physikalischen Eigenschaften dieser Zeolite nicht wesentlich. Für Zeolit-A ist der Durchschnittswert für χ ungefähr 1,85, so dass der x-Wert in den Bereich von 1,85 + 0,5 fallt. Für Zeolit-X fällt der x-Wert in den 2,5 + 0,5 Bereich. where the values for χ and y fall within a certain range. The x value for a given zeolite varies somewhat, since the aluminum atoms and the silicon atoms occupy essentially equivalent positions in the network. Minor differences in the relative amounts of these atoms do not significantly change the crystal structure or physical properties of these zeolites. For zeolite-A, the average value for χ is approximately 1.85, so the x value falls in the range of 1.85 + 0.5. For zeolite-X, the x value falls in the 2.5 + 0.5 range.
Die Formel für Zeolit-A kann wie folgt ausgedrückt werden: 1,0 + 0,2 Na2OiAl2O3:1,85 + 0,5 SiO^yH2O.The formula for Zeolite-A can be expressed as follows: 1.0 + 0.2 Na 2 OiAl 2 O 3 : 1.85 + 0.5 SiO ^ yH 2 O.
Die Formel für Zeolit-X kann wie folgt ausgedrückt werden: 0,9 + 0,2 Na20:Al20 :2,5 + SiO^yH2O.The formula for zeolite X may be expressed as follows: 0.9 + 0.2 Na 2 0: Al 2 0: SiO ^ 2.5 + yH 2 O.
Die Formel für Zeolit-Y kann wie folgt ausgedrückt werden: 0,9 + O,2 Na2O:Al2O3:4,5 + 1,5 SiO2:yH2O,The formula for zeolite-Y can be expressed as follows: 0.9 + O, 2 Na 2 O: Al 2 O 3 : 4.5 + 1.5 SiO 2 : yH 2 O,
worin y jeder Wert bis zu 6 für Zeolit-A sein kann, jeder Wert bis where y can be any value up to 6 for zeolite-A, any value up to
zu B für Zeolit-X und jeder Wert bis zu 9 für Zeolit-Y.to B for zeolite-X and any value up to 9 for zeolite-Y.
Zeolit-A wird in der U.S.-Patentschrift Nr. 2 882 243 ausführlich beschrieben. Zeolite-A is fully described in U.S. Patent No. 2,882,243.
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Zeolit-X wird in der U.S.-Patentschrift Nr, 2 882 244 ausführlich beschrieben. Zeolit-Y wird in der U.S.-Patentschrift Nr. 3 130 007 ausführlich beschrieben. Die Herstellungsverfahren werden in diesen Patenten ebenfalls beschrieben. Andere, sich mit Zeolit-A befassende frühere Patente sind-U.S.-Patentschriften 2 982 619, 3 058 805, 3 101 251, 3 119 659 und 4 041 135, die verschiedene Verfahren für die Herstellung von Zeolit-A beschreiben. Andere frühere Patente, die sich mit Zeolit-X befassen, sind U.S.Patentschriften 2 979 381, 3 341 284, 3 692 475, 3 594 121, 3 690 823 und 4 016 246.Zeolite-X is detailed in U.S. Patent No. 2,882,244 described. Zeolite-Y is described in U.S. Patent No. 3,130,007 described in detail. The manufacturing processes are in these Patents also described. Other prior patents relating to Zeolite A include U.S. Patents 2,982,619, 3,058,805, 3,110,251, 3,119,659 and 4,041,135, which describe various processes for the preparation of zeolite-A. Other previous patents dealing with Zeolite-X are U.S. patents 2 979 381, 3 341 284, 3 692 475, 3 594 121, 3 690 823 and 4 016 246.
Diese Erfindung befasst sich mit der Herstellung von Zeolit-A, Zeolit-X und von Gemischen aus -A und -X von kleiner und einheitlicher Grosse durch ein einzigartiges Verfahren, in dem Molverhältnisse der Umsetzungsstoffe benutzt werden, die sich von denen früherer Erfindungen unterscheiden.This invention is concerned with making zeolite-A, zeolite-X, and mixtures of -A and -X of smaller and more uniform size Big thanks to a unique process in which the molar ratios of the reaction substances are used differ from those of previous inventions.
Das Ziel dieser Erfindung ist die Herstellung von Zeoliten mit sehr hoher Austauschkapazität für Kalzium- sowie für Magnesiumionen und sehr hoher Kalziumabreicherungsgeschwindigkeit, die den ähnlichen, bereits vorhandenen Zeoliten überlegen sind.The aim of this invention is to produce zeolites with a very high exchange capacity for calcium and magnesium ions and very high rate of calcium depletion superior to similar zeolites already present.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Herstellung von Zeoliten von gesteuerter Teilchengrosse, die als Ionenaustauschraaterial bei Wasserenthurtungs- und Reinigungsmitteln nützlich sind, sowie als Füllerstoff in Papier, Gummi und Kunststoffen und als sich nicht absetzende Mattierungsstoffe.Another object of this invention is the manufacture of Controlled particle size zeolites used as ion exchange material useful in water loosening and cleaning products as well as filler in paper, rubber and plastics and as non-settling matting substances.
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Von einem Gesichtspunkt aus befasst sich die Erfindung mit Herstellungsverfahren für Zeolite von kleiner und einheitlicher Grosse mit hohen Magnesiumaustauschkapazitäten, die durch die folgenden Schritte gekennzeichnet sind:In one aspect, the invention is concerned with manufacturing methods for zeolites of small and uniform size with high magnesium exchange capacities caused by the the following steps:
a) Die Bildung einer wässerigen Natriuraaluminatlösung;a) The formation of an aqueous sodium aluminate solution;
b) Die Bildung einer wässerigen Natriumsilikat lösung;b) The formation of an aqueous sodium silicate solution;
c) Die Mischung der Natriumaluminatlösung und der Natriuasilikatlösung bei einer Temperatur von 40 bis 120°C;c) The mixture of the sodium aluminate solution and the sodium silicate solution at a temperature of 40 to 120 ° C;
d) Die Umsetzung des gemischten Natriumsilikats und Natriumaluminats bei einer Temperatur, die etwas hoher als die Mischtemperatur liegt, wobei das Umsetzungs-Gemisch die folgenden Molverhältnisse der Bestandteile aufweist:d) The reaction of the mixed sodium silicate and sodium aluminate at a temperature slightly higher than the mixing temperature, the reaction mixture having the following molar ratios of the components having:
(1) Wasser zu Natriumoxyd 10:1 bis 35:1(1) Water to Sodium Oxide 10: 1 to 35: 1
(2) Natriuraoxyd zu Kieselsäure 1:1 bis 4:1(2) Sodium oxide to silica 1: 1 to 4: 1
(3) Kieselsäure zu Tonerde 1:1 bis 10:1(3) silica to alumina 1: 1 to 10: 1
e) Die Fortsetzung der Umsetzung mit diesen Molverhältnissen zur Bildung des Zeolits, wobei die Molverhältnisse und die Umsetzungszeit so reguliert werden, dass kleinförmiges Zeolit erhalten wird, dessen DurchschnittsteilchengrBsse kleiner als 2 Mikrone im Durchmesser ist; unde) Continuing the reaction with these molar ratios to form the zeolite, the molar ratios and the Reaction time can be regulated so that small-form zeolite is obtained, the average particle size of which is less than 2 microns in diameter; and
f) die Gewinnung des Zeolits.f) the recovery of the zeolite.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das kleine und gleichförmige Zeolit-A mit hoher Magnesiumaustauschkapazität gebildet, wennIn one embodiment of the invention, the becomes small and uniform Zeolite-A with high magnesium exchange capacity is formed when
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das Umsetzungsgemisch in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd ein Molverhältnis von zwischen 10:1 und 35:1 hat, vorzugsweise zwischen 15:1 und 20:1, am besten ungefähr bei 20:1; das Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure müsste in diesem Falle zwischen 1:1 und 4:1 liegen, vorzugsweise zwischen 1:1 und 2,5:1, besser zwischen 1,5:1 und 2:1 und am besten bei ungefähr 2:1; und das Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde musste zwischen 1:1 und 10:1 liegen, vorzugsweise zwischen 1,4:1 und 10:1, besser zwischen .über 2,0:1 und 4,5:1, besser zwischen 3:1 und 8:1 und am besten bei 3:1. Bei einer getrennten Ausführungsform, bei der das Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure weniger als 4:3 ist, ist das Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde mindestens 3:1. Wenn das Molverhältnis in Bezug auf Natriumo^yd/Kieselsäure mindestens 4:3 ist, ist das Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Tonerde mindestens 4:1. Ausserdem ist, wenn das SiO-:Al-O3 Molverhältnis 2.0:1 oder weniger ist, die Höchstumsetzungstemperatur ungefähr 80 C. Ausserden. folgt, dass, wenn sich dieses Verhältnis vermindert, vermindert sich die Anzahl der Zusammensetzungen der Variablen.the reaction mixture has a water / sodium oxide molar ratio of between 10: 1 and 35: 1, preferably between 15: 1 and 20: 1, most preferably about 20: 1; the molar ratio in relation to sodium oxide / silicic acid should in this case be between 1: 1 and 4: 1, preferably between 1: 1 and 2.5: 1, better between 1.5: 1 and 2: 1 and best around 2: 1; and the molar ratio in relation to silica / alumina had to be between 1: 1 and 10: 1, preferably between 1.4: 1 and 10: 1, better between .above 2.0: 1 and 4.5: 1, better between 3: 1 and 8: 1 and preferably 3: 1. In a separate embodiment where the sodium oxide / silica molar ratio is less than 4: 3, the silica / alumina molar ratio is at least 3: 1. When the sodium oxide / silica molar ratio is at least 4: 3, the sodium oxide / alumina molar ratio is at least 4: 1. In addition, when the SiO: Al-O 3 molar ratio is 2.0: 1 or less, the maximum reaction temperature is about 80 C. Outer earth. it follows that as this ratio decreases, the number of compositions of the variables decreases.
Die Teilchengrösse des Zeolits-A kann durch die Anpassung des Molverhältnisses in Bezug auf Kieselsaure/Tonerde reguliert werden, wobei die Teilchengrösse abnimmt, wenn das Molverhaltnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde zunimmt, und die Teilchengrosse ztmiamt, wenn das Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde abnimmt. The particle size of Zeolite-A can be regulated by adjusting the molar ratio in relation to silica / alumina, with the particle size decreasing when the molar ratio in relation to silica / alumina increases, and the particle size ztmiamt when the molar ratio in relation to silica / alumina increases. Clay decreases.
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AlAl
Die Teilchengrosse kann auch reguliert werden, Indem man entweder das Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Tonerde oder die Tonerdekonzentration reguliert, wobei die TeiIchengrosse abnimmt, wenn das Molverliältnls in Bezug auf Natriumoxyd/Tonerde zuniunt oder die Tonerdekonzentration abnimmt, und die Teilchengrosse zunimmt, wenn das Molverhältnis Natriumoxyd/Tonerde abnirat oder die Tonerdekonzentration zunimmt.The particle size can also be regulated by either regulates the molar ratio in terms of sodium oxide / alumina or the alumina concentration, the particle size decreasing when the molar ratio in relation to sodium oxide / alumina is reduced or the alumina concentration decreases and the particle size increases, as the sodium oxide / alumina molar ratio decreases or the alumina concentration increases.
Dieses Zeolit-A hat eine Kalziumkarbonataustauschkapazität, die hoher ist als 230 mg Kalziumkarbonat pro Gramm Zeolit, und eine Magnesiumkarbonataustauschkapazität, die höher ist als 90, und vorzugsweise höher als 120 mg Magnesiumkarbonat pro Gramm Zeolit. Die erhaltenen Teilchen weisen eine knappe differentielle Gausssche Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente auf, mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von nicht mehr als 2,1 Mikronen mit mindestens 90% des Gewichtes zwischen 0,1 und 4,0 Mikronen, worin die kumulative-prozentuale Population mindestens 35% weniger als ein Mikron aufweist und nicht über 5% mehr als 5 Mikronen.This zeolite-A has a calcium carbonate exchange capacity that is higher than 230 mg calcium carbonate per gram of zeolite, and a magnesium carbonate exchange capacity higher than 90, and preferably higher than 120 mg magnesium carbonate per gram zeolite. The particles obtained have a narrow differential Gaussian frequency distribution in terms of percentages by weight, having an average particle size no greater than 2.1 microns with at least 90% by weight between 0.1 and 4.0 microns, wherein the cumulative percentage population is at least 35% less than one micron and not over 5% more than 5 microns.
Dieses Zeolit-A hat vorzugsweise eine Kalziumkarbonataustauschkapazität, die höher als 250 mg Kalziumkarbonat pro g Zeolit ist, und eine Magnesiumaustauschkapazität, die höher ist als 140 mg Karbonat pro g Zeolit. 90% seiner Teilchen sind kleiner als 2 Mikronen. Die erhaltenen Zeolitteilchen haben vorzugsweiseThis zeolite-A preferably has a calcium carbonate exchange capacity which is higher than 250 mg calcium carbonate per g zeolite, and a magnesium exchange capacity higher than 140 mg Carbonate per gram of zeolite. 90% of its particles are smaller than 2 microns. The zeolite particles obtained preferably have
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eine knappe differentielle Gauss'sehe Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente mit einer durchschnittlichen Teilchengrosse von nicht mehr als 1,6 Mikronen mit mindestens 9OZ des Gewichtes zwischen 0,1 und 4,0 Mikronen, worin die kumulativeprozentuale Population mindestens 64% weniger als ein Mikron aufweist, und nicht über 1% mehr als 2,0 Mikrone. Es ist verwendbar als lonenaustauschmaterial in Wasserenthärtungs- und Reinigungsmitteln; als Füllerstoff in Papier, Gummi und Kunststoffen und als sich nicht absetzender Mattierungsstoff.a tight differential Gaussian see frequency distribution in In terms of weight percentages with an average particle size of not more than 1.6 microns with at least 9OZ des Weight between 0.1 and 4.0 microns, where the cumulative percentage Population is at least 64% less than one micron, and not more than 1% more than 2.0 microns. It is usable as ion exchange material in water softeners and cleaning agents; as a filler in paper, rubber and plastics and as a non-settling matting agent.
Bei einer weiteren Ausführunjsf ortn wird Zeolit-X von kleiner und einheitlicher Grosse mit einer hohen Magnesiumaustauschkapazität gebildet, wenn das Umsetzungsgemisch ein Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd von zwischen 25:1 und 90:1 hat, vorzugsweise zwischen 30:1 und 60:1, am besten bei ungefähr 30:1; das Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure müsste in diesem Falle zwischen 1:1 und 3:1 liegen, vorzugsweise zwischen 1,2:1 und 1,7:1, am besten bei ungefähr 1,6:1; und das Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde müsste zwischen 5:1 und 10:1 liegen, vorzugsweise zwischen 6:1 und 8:1, am besten bei ungefähr 7,3:1.In a further embodiment, zeolite-X becomes smaller and of uniform size with a high magnesium exchange capacity when the reaction mixture is related to a molar ratio on water / sodium oxide of between 25: 1 and 90: 1, preferably between 30: 1 and 60: 1, most preferably about 30: 1; the In this case, the molar ratio in relation to sodium oxide / silica should be between 1: 1 and 3: 1, preferably between 1.2: 1 and 1.7: 1, most preferably about 1.6: 1; and the molar ratio With regard to silica / alumina, it should be between 5: 1 and 10: 1, preferably between 6: 1 and 8: 1, ideally at about 7.3: 1.
Dieses Zeolit-X hat eine Kalziumkarbonataustauschkapazität, die höher ist als 205 mg Kaliumcarbonat pro Gramm Zeolit, und eine Magnesiumaustauschkapazität, die grosser ist als 130 mg Magnesiumkarbonat pro Gramm Zeolit, wobei die erhaltenen ZeolitteilchenThis zeolite-X has a calcium carbonate exchange capacity higher than 205 mg of potassium carbonate per gram of zeolite, and a Magnesium exchange capacity greater than 130 mg magnesium carbonate per gram of zeolite, the zeolite particles obtained
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eine knappe differentielle Gauss'sehe Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente aufweisen, mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von nicht mehr als 2,2 Mikronen, wobei mindestens 90% des Gewichtes zwischen 0,1 und 5,0 Mikronen liegt, worin die kumulativ-prozentuale Population mindestens Al% weniger als ein Mikron aufweist, und nicht über 5% mehr als 3,2 Mikronen.a tight differential Gaussian see frequency distribution in In terms of weight percentages, with an average Particle size no greater than 2.2 microns, with at least 90% by weight is between 0.1 and 5.0 microns, wherein the cumulative percentage population is at least Al% less than one micron, and not more than 5% more than 3.2 microns.
Bei diesem Zeolit-X sind vorzugsweise 90% der Teilchen weniger als 2 Mikronen. Es hat vorzugsweise eine Kalziumkarbonataustauschkapazität, die grosser ist als 230 mg Kalziumkarbonat pro g Zcolit und eine Magncsiunkarbonataustauschkapazität, die grosser ist als 135 mg Magnesiumkarbonat pro g Zeolit. Es ist verwendbar als Ionenaustauschmaterial in Wasserenthärtungs- und Reinigungsmitteln; als ein Füllerstoff in Papier, Gummi und Kunststoffen; und als sich nicht absetzender Mattierungsstoff.For this zeolite-X, preferably 90% of the particles are less than 2 microns. It preferably has a calcium carbonate exchange capacity, that is greater than 230 mg calcium carbonate per g of Zcolit and a Magncsiun carbonate exchange capacity that is greater is as 135 mg magnesium carbonate per g zeolite. It can be used as an ion exchange material in water softeners and detergents; as a filler in paper, rubber and plastics; and as a non-settling matting agent.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Zusammensetzung aus von 20 bis 80% Zeolit-X und von 20 bis 80% Zeolit-A gebildet, wenn das Umsetzungsgemisch ein Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd von zwischen 10:1 und 60:1 hat, vorzugsweise zwischen 20:1 und 50:1, besser zwischen 25:1 und 35:1 und am besten bei ungefähr 30:1; das Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure ■msste in diesem Falle zwischen 0,5:1 und 3:1 liegen, vorzugsweise zwischen 1,4:1 und 3:1, besser zwischen 1,6:1 und 2:1, und am besten bei ungefähr 1,7:1; und das Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Toaerde müsste zwischen 2:1 und 15:1 liegen,In another embodiment, a composition is made from 20 to 80% zeolite-X and from 20 to 80% zeolite-A formed if the reaction mixture has a water / sodium oxide molar ratio of between 10: 1 and 60: 1, preferably between 20: 1 and 50: 1, better between 25: 1 and 35: 1, and best around 30: 1; the molar ratio in terms of sodium oxide / silica In this case, it should be between 0.5: 1 and 3: 1, preferably between 1.4: 1 and 3: 1, better between 1.6: 1 and 2: 1, and best at about 1.7: 1; and the molar ratio in terms of silica / clay should be between 2: 1 and 15: 1,
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vorzugsweise zwischen 2:1 und 10:1, besser zwischen 2;1 und 8:1, an besten bei ungefähr 5,3:1.preferably between 2: 1 and 10: 1, more preferably between 2; 1 and 8: 1, at best around 5.3: 1.
Diese Zusammensetzung von Zeolit-A und Zeolit-X hat eine Kalziumkarbonataustauschkapazität, die grosser ist als 220 mg Kalziumkarbonat pro Gramm Zeolit und eine Magnesiumaustauschkapazität, die grosser ist als 115 mg Magnesiumkarbonat pro Gramm Zeolit, wobei die erhaltenen Zeolitteilchen eine knappe differentielle Gauss'sehe Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente aufweisen, mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von nicht mehr als 5,4 Mikronen, wobei mindestens 90% des Gewichtes zwischen 0,1 und 10,0 Mikronen liegt, worin die kumulativ-prozentuale Population mindestens 37% weniger als ein Mikron aufweist, und nicht über 5% mehr als 5 Mikronen.This composition of Zeolite-A and Zeolite-X has a calcium carbonate exchange capacity, which is greater than 220 mg calcium carbonate per gram zeolite and a magnesium exchange capacity, which is greater than 115 mg magnesium carbonate per gram zeolite, the zeolite particles obtained having a narrow differential Gaussian frequency distribution in terms of percent by weight have, with an average particle size of not greater than 5.4 microns with at least 90% by weight between 0.1 and 10.0 microns, wherein the cumulative percentage population is at least 37% less than one micron, and not more than 5% more than 5 microns.
Bei dieser Zusammensetzung von Zeolit-A und Zeolit-X sind vorzugsweise 90% der Teile weniger als 2 Mikronen. Sie hat vorzugsweise eine KalziumkarbonataustauschkapazitäL, die höher ist als 230 mg KalziumKarbonat pro g Zeolit,und eine Hagnesiumaustauschkapazität, die höher ist als 135 mg Magnesiumkarbonat pro g Zeolit. Sie ist verwendbar als Ionenaustauschmaterial in Wasserenthärtungs- und Reinigungsmitteln; als ein Füllerstoff in Papier, Gusni und Kunststoffen und als ein sich nicht absetzender Mattierungsstoff.With this composition of Zeolite-A and Zeolite-X, preferably 90% of the parts are less than 2 microns. It preferably has a calcium carbonate exchange capacity which is higher than 230 mg calcium carbonate per g zeolite and a magnesium exchange capacity which is higher than 135 mg magnesium carbonate per g zeolite. It can be used as an ion exchange material in water softeners and cleaning agents; as a filler in paper, cast iron and plastics and as a non-settling matting agent.
In einer weiteren Ausführungsfora dieser Erfindung wird Zcolit-Y hergestellt, indem Sand in einer Natriumhydroxydlosung bei einen In another embodiment of this invention, Zcolit-Y is made by adding sand in a sodium hydroxide solution to a
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Druck von mindestens 100 psig, vorzugsweise 140 psig aufgelöst, und auf mindestens 130 C erhitzt wird, wobei das so gebildete Natriumsilikat mit Tonerde aktiviert wird, wobei eine Natriumaluminatlösung gebildet wird und die Natriuraaluminatlösung zur Natriumsilikatlösung gegeben wird, so dass die gesamte Natriumalurainatlösung innerhalb von 30 Sekunden zugegeben wird, um ein Umsetzungsgeraisch zu bilden, dass aus einer Mutterlauge aus Natriumsilikat und einem amorphen Natrlumaluminosilikat-Farbstoff besteht, das in seiner Gesamtheit eine gewisse Zusammensetzung hat, wobei das Gemisch auf eine Temperatur von 80 bis 120 C erhitzt wird, dann das Geraisch bei einer Temperatur von 80 bis 120 C umgesetzt wird,und das hergestellte Zeolit gewonnen wird. Die Natriumsilikatlösung hat ein Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Natriumoxyd von zwischen 2,4:1 und 2,8:1, vorzugsweise von ungefähr 2,4:1. Das Natriumsilikat wird aktiviert mit von 50 bis 2 000 ppm Tonerde bei einer Temperatur von 15 bis 100 C für einen Zeitraum von mindestens 10 Minuten, vorzugsweise mit von 400 bis 600 ppm Tonerde bei Zimmertemperatur, besser mit ungefähr 500 ppm Tonerde. Die Natriumsilikatlösung wird auf eine Temperatur von zwischen 80 und 120 C, vorzugsweise 90 C, erhitzt. Die Natriumaluminatlösung wird ebenfalls auf eine Temperatur von zwischen 80 und 120°C, vorzugsweise auf 90°C, erhitzt· Die Zusammensetzung des Umsetzungsgemisches hat ein Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure von zwischen 0,5 und 1,0:1, vorzugsweise von ungefähr 0,56:1. Sie hat ein Molverhältnis in Bezug auf Kiesel-Pressure of at least 100 psig, preferably 140 psig, is released and heated to at least 130 ° C, the sodium silicate so formed is activated with clay, whereby a sodium aluminate solution is formed and the sodium aluminate solution to the sodium silicate solution is given so that all of the sodium alurainate solution is added within 30 seconds to avoid a reaction to form that consists of a mother liquor of sodium silicate and an amorphous sodium aluminosilicate dye that in its entirety has a certain composition, the mixture being heated to a temperature of 80 to 120 C, then the Geraisch implemented at a temperature of 80 to 120 C. and the zeolite produced is recovered. The sodium silicate solution has a silica / sodium oxide molar ratio of between 2.4: 1 and 2.8: 1, preferably about 2.4: 1. That Sodium silicate is activated with from 50 to 2,000 ppm of clay at a temperature of 15 to 100 C for a period of at least 10 minutes, preferably with from 400 to 600 ppm alumina at room temperature, more preferably with about 500 ppm alumina. The sodium silicate solution is heated to a temperature of between 80 and 120.degree. C., preferably 90.degree. The sodium aluminate solution is also heated to a temperature of between 80 and 120 ° C, preferably to 90 ° C. The composition of the reaction mixture has a sodium oxide / silica molar ratio of between 0.5 and 1.0: 1, preferably about 0.56: 1. It has a molar ratio in terms of silica
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säure/Tonerde von zwischen 7:1 und 30:1, vorzugsweise zwischen 7:1 und 10:1 und besser von ungefähr 7,8;1, Ausserdem hat das Umsetzungsgemisch ein Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natrium oxyd von zwischen 10:1 und 90:1, vorzugsweise zwischen 20:1 und 40:1 und an besten von ungefähr 20:1. Das Umsetzungsgemisch wird umgesetzt bei einer Temperatur von 80 bis 120 C, bis sich kristallines Zeolit-Y bildet, vorzugsweise bei einer Tem peratur von 80 bis 100 C, besser bei einer Temperatur von ungefähr 100 C. Die Natriumsilikatmutterlauge kann als eine quelle der Natriumsilikatlösung zurückgeführt werden.acid / alumina of between 7: 1 and 30: 1, preferably between 7: 1 and 10: 1 and more preferably about 7.8; 1, In addition, the reaction mixture has a molar ratio with respect to water / sodium oxide of between 10: 1 and 90: 1, preferably between 20: 1 and 40: 1, and most preferably about 20: 1. The reaction mixture is reacted at a temperature of 80 to 120 C until crystalline zeolite Y forms, preferably at a temperature of 80 to 100 C, better at a temperature of about 100 C. The sodium silicate mother liquor can be recycled as a source of the sodium silicate solution will.
Auf ihrer breitesten Ebene beruht diese Erfindung auf vier verschiedenen Entdeckungen: (1) Auf der Entdeckung, dass die gebildete Art des Zeolits dadurch bestimmt wird, wielange es dauert, bis das Zeolit bei einer gegebenen Umsetzungstemperatur gebildet wird; (2) auf der Entdeckung, dass die Umsetzungszeit, die benötigt wird um einen Zeoliten bei einer gegebenen Temperatur zu kristallisieren, hauptsächlich eine Funktion des Molverhältnisses in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd ist, während die Molverhältnisse in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure und Kieselsäure/Tonerde eine schwächere Wirkung auf die Umsetzungszeit haben; (3) auf der Entdeckung, dass die Magnesiumaustauschkapazität des Zeolit-A eine Funktion der Teilchengrösse des Zeolits ist; und (4) auf der Entdeckung, dass die Teilchengrösse eines Zeoliten eine Funktion des Molverhältnisses in Bezug aufAt its broadest level, this invention is based on four distinct discoveries: (1) the discovery that the type of zeolite formed is determined by how long it takes for the zeolite to form at a given reaction temperature; (2) on the discovery that the reaction time required to crystallize a zeolite at a given temperature is mainly a function of the molar ratio in terms of water / sodium oxide, while the molar ratios in terms of sodium oxide / silica and silica / alumina have a weaker effect on implementation time; (3) on the discovery that the magnesium exchange capacity of zeolite-A is a function of the particle size of the zeolite ; and (4) on the discovery that the particle size of a zeolite is a function of the molar ratio in relation to
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Kieselsäure/Tonerde, Natriumoxyd/Tonerde und der Tonerde Konzentration ist.Silica / alumina, sodium oxide / alumina and the alumina concentration is.
Die Zeolite von kleiner und einheitlicher Teilchengrosse dieser Erfindung werden hergestellt,indem diese vier Entdeckungen in einem Umsetzungsgemisch benutzt werden, das ein hohes Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde hat, während die anderen Oxydmolverhältnisse so reguliert sind, dass sie den gewünschten Zeolit hervorbringen. In den bekannten Verfahren zur Herstellung von Zeoliten wird ein Umsetzungsgemisch von Natrium-Aluminium-Silikat-Wasser zubereitet, das eine bestimmte Zusammenzetzung aufweist. Dieses Gemisch wird bei einer bestimmten Temperatur gehalten, bis sich Kristalle bilden. Dann werden die Kristalle von dem Umsetzunggemissch abgetrennt. Für Kolverhältnisse in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde, die höher als zwei sind, besteht das Urasetzungsgemisch aus Natriumsilikatmutterlauge und einem amorphen Natriumaluminosilikat-Farbstoff. Wenn dieses zweiphasige Umsetzungsgemisch bei erhöhten Temperaturen umgesetzt wird, tritt für einen bestimmten Zeitraum nichts visuell Wahrnehmbares ein, aber nach diesem Zeitraum tritt eine schnelle Kristallisierung des Zeolits ein, und der Zeolit kann von dem Umsetzungsgemisch abgetrennt werden.The zeolites of small and uniform particle size of these Invention are made using these four discoveries in a reaction mixture that has a high molar ratio in relation to silica / alumina, while the other oxide mole ratios are regulated to be the desired Produce zeolite. In the known process for the production of zeolites, a reaction mixture of sodium-aluminum-silicate-water prepared, which has a certain composition. This mixture is kept at a certain temperature, until crystals form. Then the crystals are separated from the reaction mixture. For crude ratios in relation on silica / alumina higher than two, the urea sedimentation mixture consists of sodium silicate mother liquor and an amorphous one Sodium aluminosilicate dye. When this two-phase reaction mixture is reacted at elevated temperatures, nothing visually perceptible occurs for a certain period of time, but afterwards During this period, rapid crystallization of the zeolite occurs and the zeolite can be separated from the reaction mixture will.
Diese Erfindung beruht teilweise auf der Entdeckung, dass für einzelne Quelle von Kieselsäure die Art des gebildeten ZeolitsThis invention is based in part on the discovery that for any single source of silica, the type of zeolite formed
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von der Umsetzungszeit bestimmt wird, die bei einer bestimmten Umsetzungstemperatur notwendig ist, so dass der Kristallisationsprozess einsetzt. Wenn die Umsetzungszeit kurz ist, bildet sich Uydroxysodalit, aber wenn die Umsetzungszeit langer ist, bildet sich Zeolit-A. Bei noch längerer Umsetzungszeit, bildet sich Zeolit-X. Wenn die Umsetzungszeit zwischen dem Zeitraum liegt, der für die Bildung von Zeolit-A notwendig ist und dem, der zur Bildung des Zeolit-X notwendig ist, bildet sich eine Zusammensetzung aus Zeolit-A und Zeolit-X. Die Umsetzungszeit hängt von der Quelle der Kieselsäure ab oder davon, ob die Kieselsäure aktiviert worden ist oder nicht. Die bevorzugte Umsetzungszeit für jede einzelne Quelle von Kieselsäure kann leicht durch Versuche festgestellt werden.is determined by the implementation time, which at a given Implementation temperature is necessary so that the crystallization process begins. If the reaction time is short, hydroxysodalite forms, but if the reaction time is longer, it forms Zeolite-A. With an even longer reaction time, zeolite-X is formed. If the implementation time is between the period which is necessary for the formation of Zeolite-A and that which is necessary for the formation of Zeolite-X, one forms Composition of Zeolite-A and Zeolite-X. The reaction time depends on the source of the silica or whether the Silica has been activated or not. The preferred reaction time for each individual source of silica can be can easily be determined by experiment.
Die zur Kristallisation bei einer gewissen Temperatur notwendige Umsetzungszeit kann auf verschiedene Weise reguliert werden, aber die Hauptmassnahme zur Regulierung der Umsetzungszeit ist die Regulierung des Molverhältnisses in Bezug auf Wasser Natriumoxyd des Umsetzungsgemisches. Die Umsetzungszeit, die notwendig ist, um ein Zeolit zu bilden,ist direkt proportional zum benutzten Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd. Wenn, zum Beispiel, die Quelle der Kieselsäure nicht mit Tonerde aktiviert ist, ist das bevorzugte Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriunoxyd zur Bildung von Zeolit A zwischen 15:1 und 20:1; zur Herstellung von Zeolit-X ist es zwischen 30:1 und 60:1 und zur Herstellung einerThe reaction time necessary for crystallization at a certain temperature can be regulated in various ways, but the main measure to regulate the conversion time is to regulate the molar ratio in relation to water sodium oxide of the conversion mixture. The reaction time required to form a zeolite is directly proportional to the molar ratio used in relation to water / sodium oxide. If for example, If the source of the silica is not activated with alumina, the preferred water / sodium oxide molar ratio is Formation of Zeolite A between 15: 1 and 20: 1; for the production of Zeolit-X it is between 30: 1 and 60: 1 and for the production of a
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Zusammensetzung von Zeolit-X und Zeolit-A ist es zwischen 25:1 und 35:1. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass ein höheres Verhältnis in Bezug auf Wasser / Natriuraoxyd bedeutet, dass die Lösung verdünnter ist, was bedeutet, dass es länger dauert, bevor die Umsetzungsstellen zusammenkommen, was zu einer längeren Umsetzungszeit führt. Daher würde man, um ein Zeolit-A in einem Umsetzungsgemisch mit einem Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure und Kieselsäure/Tonerde, bei dem normalerweise Zeolit-X gebildet würde, zu erhalten, das Wasser/Natriumoxydverliältnis verringern. Die Regulierung des Molverhältnisses in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd ist die Hauptmassnahme zur Bestimmung, welche Art von Zeolit gebildet wird, und ist analog zum Regulierungsablauf bei einer proportionalen automatischen Kegeleinrichtung.The composition of Zeolite-X and Zeolite-A is between 25: 1 and 35: 1. A possible explanation for this is that a higher ratio in terms of water / sodium oxide means that the solution is more dilute, meaning it takes longer before the conversion sites come together, resulting in a longer conversion time. Hence, one would get a zeolite-A in a reaction mixture with a molar ratio of sodium oxide / silica and silica / alumina at which zeolite-X would normally be formed reduce the water / sodium oxide ratio. The regulation of the molar ratio in relation to water / sodium oxide is the main measure for determining which type of zeolite is formed and is analogous to the regulation process for a proportional automatic cone device.
Diese Beziehung zwischen dem Molverhältnis in Bezug auf Wasser/ Natriumoxyd und der Art des gebildeten Zeolits ist bis jetzt nicht bekannt gewesen. Die früheren U.S.-Patentschriften 2 882 243 und 2 882 244, zum Beispiel, geben ein Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd von 35 bis 200 für die Herstellung von Zeolit-A an und ein Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd von 35 bis 60 für die Erzeugung von Zeolit-X. Dies würde bedeuten, dass das Umsetzungsgemisch zur Erzeugung von Zeolit-A ein höheres Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd haben müsste als das Umsetzungsgemisch zur Erzeugung von Zeolit-A, was nicht der Fall ist. In der U.S.-Patentschrift 3 119 659 ist das Molverhält-This relationship between the water / sodium oxide molar ratio and the kind of zeolite formed is not up to now been known. Prior U.S. Patents 2,882,243 and 2,882,244, for example, give a water / sodium oxide molar ratio of 35 to 200 for the manufacture of Zeolite-A an and a water / sodium oxide molar ratio of 35 to 60 for the production of zeolite-X. This would mean, that the reaction mixture for producing zeolite-A would have to have a higher molar ratio in terms of water / sodium oxide than the reaction mixture to produce zeolite-A, which is not the case. In U.S. Patent 3,119,659 the molar ratio is
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nis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd zur Erzeugung von Zeolit-^A von 20 bis 100, während das Molverhältnis in Bezug auf Wasser/ Natriumoxyd zur Erzeugung von Zeolit-X von 30 bis 60 ist. Keine der obigen Patentschriften geben an, dass das Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd zur Herstellung von Zeolit-X höher sein muss als zur Erzeugung von Zeolit-A.nis in relation to water / sodium oxide for the production of zeolite ^ A from 20 to 100 while the water / sodium oxide molar ratio to produce Zeolite-X is from 30 to 60. None of the above patents state that the water / sodium oxide molar ratio for the production of Zeolite-X must be higher than for the production of zeolite-A.
Eine weitere Methode der Regulierung der Umsetzungszeit, die bei einer gewissen Temperatur zur Kristallisierung notwendig ist, ist die Regulierung des Molverhältnisses in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure des Umsetzungsgemisches. Die zur Bildung eines Zeoliten notwendige Umsetzungszeit ist umgekehrt proportional zum benutzten Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure. Die Wirkung des Molverhältnisses in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure ist nicht so ausgeprägt wie das Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd.Another method of regulating the conversion time necessary for crystallization at a certain temperature is the regulation of the molar ratio in terms of sodium oxide / silica of the conversion mixture. The conversion time required to form a zeolite is inversely proportional to the molar ratio used in relation to sodium oxide / silica. The effect of the molar ratio on sodium oxide / silica is not as pronounced as the water / sodium oxide molar ratio.
Eine mögliche Theorie in Bezug auf die Frage, warum ein zunehmendes Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure die Umsetzungszeit vermindert, die notwendig ist,um ein Zeolit zu bilden, ist, dass die Erhöhung des Molverhältnisses Natriumoxyd/Kieselsäure für ein gegebenes Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd die Viskosität des Umsetzungsgemisches vermindert.One possible theory related to why an increasing The molar ratio of sodium oxide / silica reduces the reaction time, What is necessary to form a zeolite is that the increase in the sodium oxide / silica molar ratio for a given molar ratio Water / sodium oxide reduces the viscosity of the reaction mixture.
Die Regulierung des Molverhältnisses in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde des Umsetzungsgemisches wirkt sich auch auf die Umsetzungszeit aus,The regulation of the molar ratio in relation to silica / alumina of the conversion mix also affects the conversion time,
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die bei einer gegebenen Umsetzungstemperatur für die Kristallisation notwendig ist, aber die Wirkung ist viel geringer als die Wirkung des Molverhältnisses Natriumoxid/ Kieselsäure, die wiederum weit geringer ist als die Wirkung des Molverhältnisses Wasser/Natriumoxid. Für ein gegebenes Molverhältnis Wasser/Natriumoxid und ein gegebenes Molverhältnis Natriumoxid/Kieselsäure die Umsetzungszeit, die notwendig ist, um ein Zeolit zu bilden, ist direkt proportional zum Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde.those at a given reaction temperature for crystallization is necessary, but the effect is much less than the effect of the sodium oxide / Silica, which in turn is far less than the effect of the water / sodium oxide molar ratio. For a given Molar ratio of water / sodium oxide and for a given molar ratio of sodium oxide / silica the reaction time necessary to form a zeolite is straightforward proportional to the silica / alumina molar ratio.
Bei einer gegebenen Temperatur kann die Umsetzungszeit vermindert werden, indem die Natriumaluminatlösung schnell zur Natriumsilikatlösung gegeben wird, vorzugsweise auf eine Weise, daß die gesamte Natriumaluminatlösung innerhalb von 30 Sekunden zugegeben wird, und noch besser, wenn sie gleichzeitig zugegeben wird. Auf diese Weise kann die Umsetzungszeit, die für die Kristallisation bei einer gegebenen Umsetzungstemperatur notwendig ist, erhöht werden, indem das Verhältnis Wasser/Natriumoxid erhöht wird, das Molverhältnis Natriumoxid/Kieselsäure vermindert wird, das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde erhöht wird, und die beiden Substanzen langsam zugegeben werden.At a given temperature, the reaction time can be be reduced by quickly adding the sodium aluminate solution to the sodium silicate solution, preferably up a way that all of the sodium aluminate solution is within of 30 seconds is added, and even better when added at the same time. In this way, the Conversion time, which is necessary for crystallization at a given conversion temperature, can be increased, by increasing the water / sodium oxide ratio, decreasing the sodium oxide / silica molar ratio, the silica / alumina molar ratio is increased and the two substances are slowly added.
Unter Benutzung dieser Kriterien ist festgestellt worden, daß die bevorzugte Umsetzungszeit für die Bildung von Zeolit-A ungefähr 1/2 bis 8 Stunden ist; für Zeolit-X ist es ungefähr 1/2 bis 8 Stunden und für Mischungen aus Zeolit-A und -X ungefähr 4 bis 8 Stunden.Using these criteria, it has been determined that the preferred reaction time for the formation of Zeolite-A is about 1/2 to 8 hours; for zeolite-X it is about 1/2 to 8 hours and for mixtures of zeolite-A and -X about 4 to 8 hours.
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Diese Erfindung beruht ausserdem auf der Entdeckung, dass die Magnesiumaustauschkapazität des Zeolit-A eine Funktion der Zeolitteilchengrösse ist. Mit der Verminderung der Teilchengrösse steigt die Magnesiumaustauschkapnzität. Wenn im Falle von Zeolit-A der durchschnittliche Durchmesser 2,4 Mikronen ist, ist die Hagnesiuakapazität nur 62 mg/g, wenn der durchschnittliche Durchmesser 1,1 Mikronen ist, ist die Magnesiumkapazität ungefähr 124 mg/g, und wenn der durchschnittliche Durchmesser 0,8 Mikronen ist, ist die Magnesiumkapazität 159 mg/g.This invention is also based on the discovery that the magnesium exchange capacity of zeolite-A is a function of the zeolite particle size is. As the particle size decreases, the magnesium exchange capacity increases. If in the case of zeolite A the average diameter is 2.4 microns, is the Hagnesiua capacity only 62 mg / g, when the average diameter is 1.1 microns, the magnesium capacity is about 124 mg / g, and when the average diameter is 0.8 microns, the magnesium capacity is 159 mg / g.
Viel wichtiger als die Wirkung des Molverhältnisses Kieselsäure/ Tonerde auf die Umsetzungszeit ist die Wirkung des Molverhältnisses
Kieselsäure/Tonerde auf die Teilchengrösse. Der Grund dieser
Wirkung ist unbekannt, aber die Teilchengrösse des Zeolits nimmt zu mit der Abnahme des Molverhältnisses Kieselsäure/Tonerde des
Umsetzungsgemisches. Die Teilchengrösse nimmt ab, wenn das Molverhältnis
Kieselsäure/Tonerde in dem Umsetzungsgemisch zunimmt. Zum Beispiel ist das Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde
des Zeolit-A 1,85 + 0,5. Deshalb würde ein Zeolit-A, der in
einem Umsetzungsgemisch mit einen Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde
von 10.1 gebildet wird, eine kleinere Teilchengrösse haben als
ein Zeolit-A, der in eine« Umsetzungsgeaisch ait eine» Molverhaltnis
in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde von 2:1 gebildet wurde. Das bedeutet, dass man die Teilchengrösse eines Zeolits regulieren kann, indee »an
das Molverhaltnis Kieselsaure/Tonerde des UesetzungsgctiischesMuch more important than the effect of the silica / alumina molar ratio on the reaction time is the effect of the silica / alumina molar ratio on the particle size. The reason this
The effect is unknown, but the particle size of the zeolite increases with the decrease in the silica / alumina molar ratio
Conversion mixture. The particle size decreases as the silica / alumina molar ratio in the reaction mixture increases. For example, the silica / alumina molar ratio of zeolite-A is 1.85 + 0.5. Therefore, a zeolite-A formed in a reaction mixture with a silica / alumina molar ratio of 10.1 would have a smaller particle size than
a zeolite-A, which was formed into a "reaction mixture ait a" molar ratio in relation to silica / alumina of 2: 1. This means that the particle size of a zeolite can be regulated according to the molar ratio of silica / alumina of the reaction agent
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reguliert. Ifa die Teilchengrösse zu yergrössern, wurde man das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des Umsetzungsgemisches so regu lieren, dass es sich dem Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des gewünschten Produktes nähert. Für Zeolit-A ist dieses Verhältnis 1,85 + 0,5. Für Zeolit-X ist es 2,5 + 0,5. Un die Teilchengrösse zu verkleinern, wurde man das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des Uasetzungsgemisches so regulieren, dass es vom Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des gewünschten Produktes abrückt. regulated. If the particle size was to be increased, the silica / alumina molar ratio of the reaction mixture would be regulated so that it approximates the silica / alumina molar ratio of the desired product. For zeolite A this ratio is 1.85 + 0.5. For Zeolite-X it is 2.5 + 0.5. In order to reduce the particle size, the molar ratio of silica / alumina of the reaction mixture would be regulated in such a way that it differs from the molar ratio of silica / alumina of the desired product.
Im Falle von Zeolit-A hinunter bis zum SiO„:Al2O_-Verhältnis von 2 oder darüber und im Falle von Zeolit-X sind die in dieser Erfindung benutzten Molverhältnisse Kieselsäure/Tonerde der Umsetzungsgemische höher als die Molverhältnisse Kieselsäure/Tonerde des gewünschten Produktes. Daher würde man, um die Teilgrösse von entweder Zeolit-X oder Zeolit-A oder einer Zusammensetzung beider zu erhöhen, das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des Umsetzungsgemisches vermindern. Um die Teilchengrösse zu vermindern, würde man das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des Umsetzungsgemisches erhöhen. In the case of zeolite A down to the SiO 2 : Al 2 O ratio of 2 or above and in the case of zeolite X , the silica / alumina molar ratios of the reaction mixtures used in this invention are higher than the silica / alumina molar ratios of the desired product . Therefore, to increase the particle size of either Zeolite-X or Zeolite-A or a composition of both, one would decrease the silica / alumina molar ratio of the reaction mixture. To reduce the particle size, one would increase the silica / alumina molar ratio of the reaction mixture.
Andere Massnahmen zur Regulierung der Teilchengrösse des Endproduktes umfassen das Regulieren entweder des Molverhältnisses Natriumoxyd/ Tonerde oder der Tonerdekonzentration des Umsetzungjsgemisches. Die Teilchengrösse ist umgekehrt proportional zum Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Tonerde und direkt proportional zur Tonerdekonzentration. Die Wirkungen des Holverhältnisses Natriumoxyd /Tonerde und die Wirkungen der Tonerdekonzentration aufOther measures to regulate the particle size of the end product include regulating either the sodium oxide / Alumina or the alumina concentration of the reaction mixture. The particle size is inversely proportional to the molar ratio in terms of sodium oxide / alumina and directly proportional to the alumina concentration. The effects of the sodium oxide / alumina pickling ratio and the effects of the alumina concentration on
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auf die Teilchengrösse sind yon ähnlichem Ausmass wie die Wirkung des Holverhältnisses Kieselsäure/Tonerde. on the particle size are of a similar extent as the effect of the silica / alumina ratio.
Da das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde, Natriumoxyd/Tonerde und die Tonerdekonzentration alle in'Beziehung zueinander stehen, ist es zur Zeit unklar, welcher Faktor hier das Übergewicht hat, aber jede Variable oder eine Zusammensetzung dieser Variablen kann zur Regulierung der Teilchengrösse benutzt werden.Since the molar ratio of silica / alumina, sodium oxide / alumina and the alumina concentration are all related, it is currently unclear which factor is predominant here, but any variable or a combination of these variables can be used to regulate the particle size.
Das Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure des Umsetzungsgemisches beeinflusst ebenfalls die Teilchengrösse des Endproduktes, aber das Ausmass dieser Wirkung ist viel kleiner als die Wirkung des Molverhältnisses Kieselsäure/Tonerde. Im Falle eines konstanten Molverhältnisses Kieselsäure/Tonerde ist die Teilchengrösse umgekehrt proportional zum Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure. Mit der Erhöhung des Molverhältnisses Natriumoxyd/Kieselsäure nimmt die Teilchengrösse ab. Mit der Verminderung des Molverhältnisses Natriumoxyd/Kieselsäure, nimmt die Teilchengrösse zu. Daher kann die Wirkung des Molverhältnisses Natriumoxyd/Kieselsäure des Umsetzungsgemisches auf die Teilchengrösse in Verbindung mit der Wirkung des Molverhältnisses Kieselsäure/Tonerde des Umsetzungsgemisches auf die Teilchengrösse zur Regulierung der Teilchengrösse benutzt werden.The molar ratio of sodium oxide / silica in the reaction mixture also influences the particle size of the end product, but the extent of this effect is much smaller than the effect of the silica / alumina molar ratio. In the case of a constant In the molar ratio of silica / alumina, the particle size is inversely proportional to the molar ratio of sodium oxide / silica. As the sodium oxide / silica molar ratio increases, the particle size decreases. With the decrease in the molar ratio Sodium oxide / silica, the particle size increases. Hence the effect of the sodium oxide / silica molar ratio of the reaction mixture on the particle size in connection with the effect of the molar ratio silica / alumina of the reaction mixture on the particle size to regulate the particle size to be used.
Das Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd des Umsetzungsgemisches beein-The water / sodium oxide molar ratio of the reaction mixture affects
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flusst ebenfalls die Teilchengrösse des Endproduktes, aber diese Wirkung hat ein kleineres Ausmass als die Wirkung des Molverhältnisses Natriumoxyd/Kieselsäure. Die Umsetzungstemperatur beeinflusst die Teilchengrösse ebenfalls.the particle size of the end product also flows, but this does The effect is smaller than the effect of the molar ratio Sodium Oxide / Silica. The reaction temperature influences the particle size as well.
Obwohl die Chargenzusammensetzung und die Umsetzungstemperatur zur Regulierung der Teilchengrösse benutzt werden, gibt es Voraussetzungen, unter denen Anhäufung stattfinden kann. Anhäufung führt zu einem Produkt, das nicht die erwartete Teilchengrösse oder Eigenschaften aufweist. Die in den Patentbeispielen beschriebenen Verfahren zielen «auf optimale Voraussetzungen ab, unter denen eine Anhäufung nicht stattfindet. Wenn die Temperatur der Ausgangsstoffe zum Zeitpunkt der Mischung zu niedrig ist oder die Natriumoxyd- oder Wasserkonzentrationen in den benutzten Lösungen wesentlich verändert werden, kann man eine Anhäufung erwarten. Im extremen Fall kann eine bimodale Verteilung auftreten. Diese Wirkungen können überwunden werden durch Methoden wie längere Zugabezeiten, umgekehrte Zugabefolge, höhere Bewegungsgeschwindigkeiten, etc. Der wesentliche Punkt ist, dass diese Verfahren die unmittelbare Teilchengrösse nicht wirklich regulieren, sondern nur den Anhäufun^sgrad verändern. Nur die Chargenzusammensetzung und die Umsetzungstemperatur regulieren die unmittelbare Teilchengrösse und die Art des gebildeten Produktes.Although the batch composition and the reaction temperature are used Particle size regulation are used, there are conditions under which accumulation can take place. Accumulation leads to a product that does not have the expected particle size or properties. Those described in the patent examples Procedures aim “at optimal conditions under which accumulation does not take place. When the temperature of the raw materials at the time of mixing is too low or the sodium oxide or Water concentrations in the solutions used are significantly changed, an accumulation can be expected. In the extreme case, a bimodal distribution occur. These effects can be overcome by methods such as longer addition times, reverse addition sequence, higher movement speeds, etc. The essential point is that these processes do not really regulate the immediate particle size, but only change the degree of accumulation. Just that Batch composition and the reaction temperature regulate the immediate particle size and the type of product formed.
Gemäss dieser Erfindung werden Zeolite kleiner und einheitlicher Grosse mit hohen Magnesiumaustauschkapazitäten hergestellt, indemAccording to this invention, zeolites become smaller and more uniform Big ones with high magnesium exchange capacities produced by
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eine Natriumaluminatlösung und eine NatriumsilikatlBsung gebildet wird, und die Natriumaluminatlösung und die NatriumsilikatlBsung gemischt werden zur Herstellung eines Umsetzungsgemisches, Für SiO„:A120_-Molverhältnisse, die grosser als 2 sind, umfasst dieses Gemisch eine Natriumsilikatrautterlauge und einen amorphen Natriumaluminosilikatfarbstoff. Für Verhältnisse von 2 oder darunter enthält das Gemisch eine Natriumaluminatmutterlauge. Das Umsetzungsgemisch wird erhitzt und bei einer Temperatur von 40 bis 120 C, vorzugsweise 60 bis 100 C, umgesetzt, bis der gewünschte Zeolit gebildet ist, und der gewünschte Zeolit ist aus der Mutterlauge gewonnen. In einem bevorzugten Verfahren wird das Natriumsilikat und die Natriumsilikatlösung auf eine Temperatur von 50 bis 120 C vorerwärmt, vorzugsweise auf 60 bis 100 C, bevor die Mischung stattfindet. Nach der Mischung findet eine exotherme Umsetzung statt, die die Temperatur ungefähr 100C erhöht. Die Umsetzung findet dann bei dieser Temperatur Statt. Dann wird der Zeolit aus dem Umsetzungs— gemisch gewonnen, indem herkömmliche Verfahren zur Abtrennung fester Stoffe, wie zum Beispiel Filtrierung angewandt werden. Die Mutterlauge oder das Filtrat kann zurückgeführt werden zur Verfügungstellung gelöster Natrium-und Kieselsäure- oder Natrium- und Tonerdewerte.a sodium aluminate solution and a NatriumsilikatlBsung is formed, and mixing the sodium aluminate solution and the NatriumsilikatlBsung for producing a reaction mixture for SiO ": A1 2 0_-molar ratios greater than 2 are, this mixture comprises a Natriumsilikatrautterlauge aluminosilikatfarbstoff and an amorphous sodium. For ratios of 2 or less, the mixture contains a sodium aluminate mother liquor. The reaction mixture is heated and reacted at a temperature of 40 to 120 ° C., preferably 60 to 100 ° C., until the desired zeolite is formed and the desired zeolite is obtained from the mother liquor. In a preferred method, the sodium silicate and the sodium silicate solution are preheated to a temperature of 50 to 120 ° C., preferably to 60 to 100 ° C., before mixing takes place. After mixing, an exothermic reaction takes place which increases the temperature by approximately 10 ° C. The reaction then takes place at this temperature. The zeolite is then recovered from the reaction mixture using conventional solids separation techniques such as filtration. The mother liquor or the filtrate can be recycled to provide dissolved sodium and silicic acid or sodium and alumina values.
In einer Hinsicht kann die in diesem Verfahren benutzte Natriuasilikatlösung gebildet werden, indem Sand in einer Natriumhydroxydlösung bei einem Druck von mindestens 100 psig und einer Temperatur von mindestens 130°C aufgelöst wird, um eine Natriumsilikatlösung zu erzeugen, die ein Molverhältnis Kieselsäure/Natriumaxyd von zwischen 2,4:1 und 2,8:1 aufweist.In one aspect, the sodium silicate solution used in this process can be formed by dissolving sand in a sodium hydroxide solution at a pressure of at least 100 psig and a temperature of at least 130 ° C to produce a sodium silicate solution having a silica / sodium oxide molar ratio of between 2.4: 1 and 2.8: 1.
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Das Wort "Sand" wixd vXß folgt auf übliehe Weise definiert; "Eine lose Substanz, die aus. kleinen, aber leicht unteirscheidbaren Körnchen besteht, die meistens im Durchmesser kleiner als zwei Millimeter sind, in den meisten Fällen aus Quarz bestehen und aus Felsverwitterung entstanden sind. Sand wird hauptsächlich zur Herstellung von Mörtel und Glas, als Abreibungsmittel oder für Giessereiformen benutzt." Zur Auf lösung des Sandes wird eine Temperatur von mindestens 130 C benutzt, weil es schwieriger ist, Sand bei niedrigeren Temperaturen aufzulösen.The word "sand" wixd vXß follows defined in the usual way; "A loose substance, which consists of. Small, but easily indivisible granules, which are mostly less than two millimeters in diameter, consist in most cases of quartz and are formed from rock weathering. Sand is mainly used in the manufacture of mortar and glass, as Abrasives or used for foundry molds. " To dissolve the sand, a temperature of at least 130 C is used because it is more difficult to dissolve sand at lower temperatures.
Die Natriumsilikatlösung wird aktiviert mit vorzugsweise 50 bis 2 000 ppm Tonerde und wird auf eine Temperatur von zwischen 40 bis 120 C mindestens 10 Minuten lang erhitzt, vorzugsweise mit 400 bis 600 ppm Tonerde bei Zimmertenperatur. Tonerdekonzentrationen von weniger als 50 ppm Tonerde aktivieren die Kieselsäure nicht. Tonerdekonzentrationen von über 2 000 ppm verursachen die Ausfällung der Tonerde aus der Lösung als ein amorphes Natriumaluminosilikat. Vorzugsweise ist das Molverhältnis Kieselsäure/ Natriuraoxyd 2,4:1 bis 2,8:1, da diese Natriumsilikatlösung normalerweise billiger herzustellen ist als Lösungen mit höheren Verhältnissen in Bezug auf Kieselsäure/Natriumoxyd, wie zum Beispiel Wasserglas. Die Aktivierung der Natriumsilikatlösung ist notwendig bei der Herstellung von Zeolit-Y, aber freigestellt bei der Herstellung von Zeolit-A und -X und Mischungen von -A und -X.The sodium silicate solution is activated with preferably 50 to 2,000 ppm alumina and is heated to a temperature of between 40 to 120 C for at least 10 minutes, preferably with 400 to 600 ppm alumina at room temperature. Alumina concentrations Less than 50 ppm clay will not activate the silica. Cause alumina concentrations of over 2,000 ppm the precipitation of the clay from solution as an amorphous sodium aluminosilicate. Preferably the molar ratio silica / sodium oxide is 2.4: 1 to 2.8: 1, since this sodium silicate solution is normally cheaper to make than solutions with higher silica / sodium oxide ratios such as Water glass. The activation of the sodium silicate solution is necessary in the manufacture of zeolite-Y, but optional in the manufacture of zeolite-A and -X and mixtures of -A and -X.
Nachdem eine Natriumsilikatlösung gebildet und entweder aktiviert oder nicht aktiviert worden ist, wird eine Natriumaluminatlösung mit der Natriumsilikatlösung vermischt, wie durch ZusatzAfter a sodium silicate solution is formed and either activated or not activated, it becomes a sodium aluminate solution mixed with the sodium silicate solution, as if by addition
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- 23 zur Bildung eines Umsetzungsgeraisches.- 23 for the formation of a conversion device.
Wenn die Natriumsilikatquelle mit Tonerde aktiviert worden ist,hat die bevorzugte Urasetzungsmischung für die Bildung von Zeolit-A ein Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd vcn zwischen 25:1 und 35:1, ein Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure von zwischen 1,4:1 und 2:1 and ein Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde von zwischen 3:1 und 7:1. Venn die Natriumsilikatquelle nicht mit Tonerde aktiviert worden ist, hat das bevorzugte Umsetzungsgenisch ein Molverhältnis in Bezug auf Wasser/Natriumoxyd von zwischen 15:1 und 20:1, ein Molverhältnis in Bezug auf Natriuraoxyd/Kieselsäure von zwischen 1,5:1 und 2:1 und ein Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde von zwischen 2:1 und 4:1.When the sodium silicate source has been activated with clay, it has the preferred urea composition for the formation of zeolite-A The water / sodium oxide molar ratio is between 25: 1 and 35: 1 Molar ratio of sodium oxide / silica of between 1.4: 1 and 2: 1 and a molar ratio of silica / alumina of between 3: 1 and 7: 1. If the sodium silicate source has not been activated with clay, the preferred reaction mixture has a molar ratio in relation to each other on water / sodium oxide of between 15: 1 and 20: 1, a molar ratio in relation to sodium oxide / silica of between 1.5: 1 and 2: 1 and a silica / alumina molar ratio of between 2: 1 and 4: 1.
Wenn die Natriumsilikatquelle mit Tonerde aktiviert worden ist, hat die bevorzugte Urasetzungsmischung für die Bildung von Zeolit-X ein Wasser/ Natriumoxydraolverhältnis von zwischen 30:1 und 40:1, ein Molverhältnis in Bezug auf Natriumoxyd/Kieselsäure von zwischen 1:1 und 1,2:1 und ein Molverhältnis in Bezug auf Kieselsäure/Tonerde von zwischen 5:1 und 7:1. Wenn die Natriumsilikatquelle nicht mit Tonerde aktiviert worden ist, hat die bevorzugte Umsetzungsmischung ein Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd von zwischen 30:1 und 60:1, ein Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure von zwischen 1,2:1 und 1,7:1 und ein Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde von zwischen 6:1 und 8:1.When the sodium silicate source has been activated with clay, it has the preferred urea composition for the formation of Zeolite-X Water / sodium oxide ratio of between 30: 1 and 40: 1, a molar ratio with respect to sodium oxide / silica of between 1: 1 and 1.2: 1 and a silica / alumina molar ratio of between 5: 1 and 7: 1. If the sodium silicate source does not use clay has been activated, the preferred reaction mixture has a water / sodium oxide molar ratio of between 30: 1 and 60: 1, a molar ratio Sodium oxide / silica of between 1.2: 1 and 1.7: 1 and a molar ratio of silica / alumina of between 6: 1 and 8: 1.
Wenn die Natriumsilikatquelle mit Tonerde aktivier Chorden ist, hatIf the source of sodium silicate is chordes activated with clay, has
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das bevorzuge Umsetzungsgemisch zur Bildung einer Mischung von Zeolit-A und-X ein Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd von zwischen 15:1 und 60:1, ein Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure von zwischen 0,7:1 und 1,7:1 und ein Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde von zwischen 5:1 und 10:1. Wenn die Natriumsilikatquelle nicht mit Tonerde aktiviert worden ist, hat die bevorzugte Umsetzung ein Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd von zwischen 20:1 und 50:1, ein Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure von zwischen 1,4:1 und 3:1 und ein Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde von zwischen 2:1 und 10:1.the preferred reaction mixture to form a mixture of zeolite-A and -X has a water / sodium oxide molar ratio of between 15: 1 and 60: 1, a molar ratio of sodium oxide / silica of between 0.7: 1 and 1.7: 1 and a molar ratio of silica / alumina between 5: 1 and 10: 1. If the sodium silicate source has not been activated with clay, the preferred one has Implementation of a molar ratio of water / sodium oxide of between 20: 1 and 50: 1, a molar ratio of sodium oxide / silica of between 1.4: 1 and 3: 1 and a silica / alumina molar ratio of between 2: 1 and 10: 1.
Wenn das Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd unter 10:1 absinkt, besteht im Falle der Molverhältnisse Natriuraoxyd/Kieselsäure und Kieselsäure/Tonerde dieser Erfindung eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass Zeolit-A anstatt einer Zusammensetzung von Zeolit-A und Zeolit-X gebildet wird. Wenn sich das Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd 60:1 nähert>besteht im Falle der Molverhältnisse Natriumoxyd/ Kieselsäure und Kieselsäure/Tonerde dieser Erfindung eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass Zeolit-X statt einer Zusannensetzung von Zeolit-A und Zeolit-X gebildet wird.If the molar ratio of water / sodium oxide falls below 10: 1, there is a molar ratio of sodium oxide / silica and silica / alumina of this invention, an increased likelihood that zeolite-A instead of a composition of zeolite-A and Zeolite-X is formed. If the molar ratio of water / sodium oxide Approximately 60: 1> there is an increased molar ratios of sodium oxide / silica and silica / alumina of this invention Probability that Zeolite-X will be formed instead of an aggregation of Zeolite-A and Zeolite-X.
Zeolit-Y kann aus einer mit Tonerde aktivierten Natriumsilikatquelle gebildet werden, wenn das Umsetzungsgemisch ein Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure von zwischen 0,5:1 und 1:1 und ein Kieselsäure/Tonerdemolverhältnis von zwischen 7:1 und 30:1 hat. Das bevorzugte Umsetzungsgemisch hat ein Molverhältnis Natriuraoxyd/Zeolite-Y can be obtained from an alumina activated sodium silicate source be formed when the reaction mixture has a molar ratio of sodium oxide / silica of between 0.5: 1 and 1: 1 and a silica / alumina mol ratio of between 7: 1 and 30: 1. The preferred reaction mixture has a molar ratio of sodium oxide /
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Kieselsaure γοη zwischen 0,5:1 und 1:1 und ein Molverhältnis Kieselsaure/Tonerde von zwischen 7:1 und 10;1.Silicic acid γοη between 0.5: 1 and 1: 1 and a molar ratio Silica / alumina between 7: 1 and 10; 1.
Die groben Begrenzungen der Oxydmolverhältnisse zur Herstellung einer jeden Zeolitenart werden in Tabelle I dargestellt.The gross limits on the oxide molar ratios for making a each type of zeolite is shown in Table I.
NatriumoxydWater/
Sodium oxide
TonerdeSilica /
Clay
KieselsäureSodium oxide /
Silica
Die bevorzugten Begrenzungen der Oxydeolverhältnisse zur Herstellung einer jeden Zeolitenart unter Benutzung einer Natriunsilikatquelle, die nicht mit Tonerde aktiviert wurde,sind in Tabelle II dargestellt.The preferred limits on oxydeol ratios for manufacture of each zeolite species using a sodium silicate source that was not activated with alumina are shown in Table II.
BEVORZUGTE BEGRENZUNGEN ZUR HERSTELLUNG VON ZEOLITEN (nicht aktiviert)PREFERRED LIMITATIONS ON CREATING ZEOLITES (not enabled)
NatriuBioxydWater/
Sodium Oxide
KieselsäureSodium oxide /
Silica
TonerdeSilica /
Clay
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- aß -- ate -
einer jeden Zeolitenart unter Benutzung einer Natriumsilikatquelle, die mit Tonerde aktiviert wurde, sind in Tabelle III dargestellt. of each zeolite species using a source of sodium silicate activated with alumina are shown in Table III.
BEVORZUGTE BEGRENZUNGEN ZUR HERSTELLUNG VON ZEOLITENPREFERRED LIMITATIONS ON CREATING ZEOLITES
(aktiviert)(activated)
Hat riumoxydWater/
Has rium oxide
KieselsäureNatriuBoxyd /
Silica
TonerdeSilica /
Clay
Zur Sicherung eines hohen Ertrages in Bezug auf das gewünschte Zeolitprodukt ist es notwendig, dass die Umsetzung des Zeolitengemisches einen bestimmten Zeitraum übersteigt. Aber wenn die Umsetzung zu lange fortgesetzt wird, beginnt das Produkt, Kieselsäure zu verlieren, das heisst, dass das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde zu sinken beginnt, und wenn die Umsetzung noch weiter fortgesetzt wird, ist es möglich, dass sich das Produkt in eineunerwünschte zeolitische Substanz zurückkristallisiert. Es besteht eine optimale Umsetzungszeit, die teilweise bestimmt wird durch die Verhältnisse und Konzentrationen des ursprünglichen Umsetzungsgemisches, durch die Chargengrösse, die für die Mischung der Bestandteile erforderliche Zeit und die Erwärmungsgeschwindigkeit. Die optimale Umsetzungszeit für bestimmte Molverhältnisse kann leicht durch Tests festgestellt werden. Im Allgemeinen betragen jedoch die Umsetzungszeiten für die Herstellung von Zeolit-A von 0,5 bis 8 Stunden und für Zeolit-X 2 bis 8 Stunden.To ensure a high yield in relation to the desired zeolite product it is necessary that the conversion of the zeolite mixture exceeds a certain period of time. But if the implementation continued for too long the product begins to lose silica, that is, the silica / alumina molar ratio begins to decrease, and if the reaction is continued it is possible that the product will recrystallize into an undesirable zeolitic substance. There is an optimal conversion time, which is determined in part by the proportions and concentrations of the original reaction mixture, the batch size, the time required to mix the ingredients and the rate of heating. The optimal conversion time for certain molar ratios can easily be determined by testing. In general, however, the conversion times for the production are for zeolite-A from 0.5 to 8 hours and for zeolite-X 2 to 8 hours.
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Wenn der Zeolit von der Mutterlauge abgetrennt worden ist, kann die Kutterlauge zurückgeführt werden. Die Rückführung der Mutterlauge löst das Problem der Beseitigung der Mutterlauge. Obwohl es Möglich ist, das Verfahren gemäss dieser Erfindung ohne Rückführung der Mutterlauge zu benutzen,könnte ein Unterlassen der Rückführung das Verfahren zu teuer machen.When the zeolite has been separated from the mother liquor, can the cutter liquor can be returned. The recycling of the mother liquor solves the problem of eliminating the mother liquor. Although it is possible to use the process of this invention without recycle Using the mother liquor could be an omission of the Repatriation make the procedure too expensive.
Das Holverhältnis Kieselsäure/Tonerde des Zeolit-X ist ungefähr 2,5:1, 4ind das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des Zeolit-A ist ungefähr 1,85:1. Wie oben erwähnt, ist die Teilchengrösse des Zeolites kleiner, wenn das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde des Umsetzungsgemisches höher ist als das Molverhältnis Kieselsäure/ Tonerde des gewünschten Zeolites bei Molverhältnissen Kieselsäure/ Tonerde, die höher sind als 2. Deshalb haben der Zeolit-X und der Zeolit-A dieser Erfindung kleinere Teilchengrössen als die früherer Erfindungen.The silica / alumina pickling ratio of Zeolite X is approximate The silica / alumina molar ratio of zeolite-A is 2.5: 1.4 about 1.85: 1. As mentioned above, the particle size of the zeolite is smaller when the molar ratio of silica / alumina des Reaction mixture is higher than the molar ratio silica / alumina of the desired zeolite at molar ratios silica / Alumina higher than 2. Therefore, the zeolite-X and the zeolite-A of this invention have smaller particle sizes than that previous inventions.
Wegen ihrer kleinen Teilchengrösse haben der Zeolit-X, der Zeolit-A und Mischungen dieser Erfindung vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, wie zum Beispiel als Ionenaustauschmaterial in Wasserenthärtungs- und Reinigungsmitteln, als Füllerstoffe in Papier, Gummi und Kunststoffen, und als sich nicht absetzender Mattierungsstoff. Zeolit-Y kann als Adsorbens verwandt werden.Because of their small particle size, zeolite-X and zeolite-A and mixtures of this invention have a wide range of uses, such as, for example, as ion exchange material in water softening and Cleaning agents, as fillers in paper, rubber and plastics, and as a non-settling matting agent. Zeolite-Y can be used as Adsorbent can be used.
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Der Zeolit-A mit einer kleineren Teilchengrosse hat eine höhere Magnesiuraaustauschkapazität als der Zeolit-A mit einer grösseren Teilchengrosse geraäss den früheren Erfindungen. Diese erhöhte Magnesiumionenaustauschkapazität erhöht die Verwendbarkeit dieses Zeolit-A als Ionenaustauschmaterial in Wasserenthärtungs- und Reinigungs sitteIn.The zeolite-A with a smaller particle size has a larger one Magnesia exchange capacity than the zeolite-A with a larger one Particle size according to earlier inventions. This increased magnesium ion exchange capacity increases the usefulness of this Zeolite-A as an ion exchange material in water softening and Cleaning custom.
Ein weiterer Faktor, die die Verwendbarkeit der Zeoliten as Ionenaustauschmaterial erhöht, ist ihre erhöhte Geschwindigkeit in Bezug auf Kalziumkarbonatabreicherung. Diese Zeolite entfernen Kalziumione schneller als Zeolite mit grössern Teilchengrössen. Der Zeolit— A mit der kleineren Teilchengrösse tauscht die KaIziumione schneller aus als die Zeolite-Α mit grösserer Teilchengrösse.Another factor that increases the usefulness of zeolites as ion exchange material is their increased speed in relation to them on calcium carbonate depletion. These zeolites remove calcium ions faster than zeolites with larger particle sizes. The zeolite- A with the smaller particle size exchanges calcium ions faster than the Zeolite-Α with a larger particle size.
Wie Tabellen I, II und III zeigen, überschneiden sich die Begrenzungen der Molverhältnisse Wasser/Natriumoxyd, die zur Herstellung von Zeolit-X, Zeolit-A, einer Zusammensetzung von Zeolit-X und Zeolit-A oder Zeolit-Y benötigt werden. Das Molverhältnis Wasser/Natritntoxyd ist der wichtigste Faktor, der die Umsetzungszeit bestimmt, die benötigt wird, um die Kristallisation bei einer gegebenen ümsetzungstemperatur durchzuführen, was wiederum die Art des gebildeten Zeolites bestimmt. Aber wie oben angegeben, bestehen noch anderen Faktoren, die eine kleinere Wirkung auf die Umsetzungszeit haben, wie das Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure, Kieselsäure/Tonerde, der Bewegungsgrad und die Geschwindigkeit der Zugabe der Natritmaltnninatlösung zur Natriumsilikatlösung. Diese zusätzlichen FaktorenAs Tables I, II and III show, the limits on the water / sodium oxide molar ratios that are used to produce Zeolite-X, Zeolite-A, a composition of Zeolite-X and Zeolite-A or zeolite-Y are required. The water / sodium oxide molar ratio is the most important factor that determines the conversion time is required to carry out the crystallization at a given conversion temperature, which in turn determines the type of zeolite formed certainly. But as stated above, there are other factors which have a smaller effect on the conversion time, such as the molar ratio sodium oxide / silica, silica / alumina, the Degree of movement and the speed at which the sodium maltninate solution is added to the sodium silicate solution. These additional factors
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die Wirkung des MolverhSltnisses Wasser/Natriumoxyd entweder erhohen oder vermindern.either increase the effect of the water / sodium oxide molar ratio or decrease.
Zum Beispiel kann entweder Zeolit-X oder Zeolit-A aus eines Vmsetzungsgemisch «it einem Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd von 30:1 gebildet werden. In diesem Falle wurden die zusätzlichen Faktoren bestimmen, welche Art von Zeolit erzeugt wird. Wenn das Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure 1,2:1 ist und das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde 8:1, wird Zeolit-X gebildet. Aber wenn das Molverhältnis Natriumoxyd/Rieselsäure 2:1 ist und das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde 3:1, wird Zeolit-A gebildet. Die Art des gebildeten Zeolites hängt von der Gesantwirkung des Verhältnisses Uasser/Natriunoxyd ab und von allen oben erwähnten zusätzlichen Faktoren.For example, either zeolite X or zeolite A may consist of a reduction mixture Vm "it to a molar ratio water / sodium oxide of 30: are formed. 1 In this case the additional factors would determine what type of zeolite is produced. When the sodium oxide / silica molar ratio is 1.2: 1 and the silica / alumina molar ratio is 8: 1, zeolite-X is formed. But when the molar ratio of sodium oxide / trickle acid is 2: 1 and the molar ratio of silica / alumina is 3: 1, zeolite-A is formed. The type of zeolite formed depends on the overall effect of the water / sodium oxide ratio and on all the additional factors mentioned above.
Ein Ergebnis der Benutzung der erfindungsgemässen Grundsätze ist die Fähigkeit, eine regulierte Zusammensetzung von Zeolit-X und Zeolit-A in derselben Umsetzung herzustellen. Eine Zusammensetzung von 20 bis 80% Zeolit-X und 20 bis 8OZ Zeolit-A kann gebildet werden, indea die fur die Kristallisierung notwendige Umsetzungszeit so reguliert wird, dass sie zwischen dem Zeitraum liegt, der für die Herstellung von Zeolit-X benotigt wird, und dem Zeitraum, der für die Herstellung von Zeolit-A benotigt wird. Der Aufbau der Zusammensetzung hangt von der Umsetzungszeit ab. Wenn die Umsetzungszeit nahe bei der Umsetzungszeit liegt, die zur Herstellung von Zeolit-X benötigt wird, wird wesentlich mehr Zeolit-X als Zeollt-AOne result of using the principles of the invention is the ability to produce a regulated composition of Zeolite-X and Zeolite-A in the same reaction. A composition from 20 to 80% zeolite-X and 20 to 80% zeolite-A can be formed by regulating the reaction time necessary for crystallization so that it lies between the period of time is required for the production of Zeolite-X, and the period of time that is required for the production of Zeolite-A. The structure of the Composition depends on the implementation time. When the turnaround time is close to the turnaround time required to make Zeolite-X is needed, there will be significantly more Zeolite-X than Zeollt-A
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gebildet. Wenn sich andererseits die Umsetzungszeit: der des Zeolit-A nähert, wird mehr Zeolit-A als Zeolit-X gebildet. Durch die Regulierung der Umsetzungszeit kann jede gewünschte Zusammensetzung von Zeolit-X und Zeolit-A hergestellt werden. educated. On the other hand, as the reaction time approaches that of zeolite-A, more zeolite-A than zeolite-X is formed. By regulating the reaction time, any desired composition of zeolite-X and zeolite-A can be produced.
Die Zusammensetzung von Zeolit-X und Zeolit-A hat eine durchschnittliche Teilchengrösse, die weniger als 2 Mikronen im Durchmesser betragt. Wegen ihrer kleinen Teilchengrösse ist sie brauchbar als Ionenaustauschmaterial in Wasserenthärtungs- und Reinigungsmitteln, als Füllerstoff in Papier, Gummi und Kunststoffen und als sich nicht absetzender Mattierungsstoff,The composition of Zeolite-X and Zeolite-A is average Particle size that is less than 2 microns in diameter. Because of its small particle size, it is useful as an ion exchange material in water softeners and detergents, as Filler in paper, rubber and plastics and as a non-settling matting substance,
Jede Quelle von Natriumsilikat kann in dieser Erfindung benutzt werden, aber eine besonders erwünschte Natriumsilikatquelle ist in einem Atzmittel aufgelöster Sand. Der Vorteil dieser Quelle ist ihr niedriger Preis. Der Sand wird in einer Natriumhydroxydlösung bei einem Druck von mindestens 100 psig und einer Temperatur von mindestens 130 C aufgelöst zur Herstellung einer Natriumsilikatlösung mit einem Molverhältnis Kieselsäure/Natriumoxyd von zwischen 2,4:1 und 2,8:1. Vorzugsweise sollte der Druck ungefähr 140 psig betragen, wodurch eine Natriumsilikatlösung gebildet wird, die ein Molverhältnis Kieselsäure/Natriumoxyd von ungefähr 2,4:1 aufweist. Bei der Herstellung von Zeolit-Y wird die Kieselsäure immer aktiviert.Any source of sodium silicate can be used in this invention but a particularly desirable source of sodium silicate is sand dissolved in an etchant. The advantage of this source is lower Price. The sand is soaked in a sodium hydroxide solution at a pressure of at least 100 psig and a temperature of at least 130C dissolved to produce a sodium silicate solution with a silica / sodium oxide molar ratio of between 2.4: 1 and 2.8: 1. Preferably the pressure should be about 140 psig, thereby forming a sodium silicate solution having a molar ratio Silica / sodium oxide of approximately 2.4: 1. During the production of Zeolite-Y, the silica is always activated.
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Die Zeit, die benötigt wird, um ein gewisses Produkt aus Chargen mit identischer chemischer Zusammensetzung herzustellen, hängt von der Quelle des Siliziumdioxyds ab. Jede Art von Kieselsäurequelle hat ihren eigenen Zeitplan, der die Umsetzungszeiten angibt, die zur Bildung einer jeden Art von Zeoliten benötigt werden. Eine der Entdeckungen, auf der diese Erfindung beruht, ist die Tatsache, dass dieser Zeitplan verändert werden kann, indem die Kieselsäurequelle, wie oben beschrieben, mit Tonerde aktiviert wird. Die Tonerdekonzentrationsgrenzen von 50 bis 2000 ppm Tonerde sind kritische Werte, da Tonerdekonzentrationen unter 50 ppm die Natriumsilikatlösung nicht aktivieren.The time it takes to make a certain product from batches Manufacture with identical chemical composition depends on the source of the silicon dioxide. Any type of silica source has its own schedule indicating the conversion times required to form each type of zeolite. One one of the discoveries on which this invention is based is the fact that this schedule can be altered by changing the silica source, as described above, activated with clay. The alumina concentration limits are from 50 to 2000 ppm alumina critical values, since alumina concentrations below 50 ppm the sodium silicate solution not activate.
Die zur Aktivierung der Natriumsilikatlösung benutzte Tonerde kann auf angemessene Weise durch eine lösliche Aluminiumverbindung geliefert werden, wie zum Beispiel Natriumaluminat, oder ein wasserlösliches Tonerdesalz, wie schwefelsaure Tonerde. Natriumaluminat ist allerdings das bevorzugte Reaktionsmittel, da es die Tendenz, fremde Ionen in das Zeolitnetzwerk einzuführen, begrenzt.The clay used to activate the sodium silicate solution can appropriately supplied by a soluble aluminum compound such as sodium aluminate or a water soluble one Alumina salt, such as sulfuric clay. Sodium aluminate, however, is the preferred reactant because it has a tendency to introducing foreign ions into the zeolite network is limited.
Es besteht ein bedeutender Unterschied zwischen der Wirkung der Aktivierung und der Wirkung der die Umsetzungszeit regulierenden Faktoren, wie dem Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd, Natriumoxyd/ Kieselsäure, Kieselsäure/Tonerde und der Beigabegeschwindigkeit. Die die Umsetzungszeit regulierenden Faktoren werden benutzt zur Regulierung der für die Kristallisation notwendigen Umsetzungszeit, so dass sie der Umsetzungszeit in einem Zeitplan zur Her stellung eines gewissen Zeolits angepasst ist. Die AktivierungThere is an important difference between the effect of activation and the effect of regulating the conversion time Factors such as the water / sodium oxide molar ratio, sodium oxide / silica, silica / alumina and the rate of addition. The factors regulating the conversion time are used to regulate the conversion time necessary for the crystallization so that they position the conversion time in a schedule for manufacture a certain zeolite is adapted. Activation
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verändert den Zeitplan, Daher ändern sich die bevorzugten Oxydmolverhältnisse zur Erzeugung eines gewünschten Zeoliten, wenn eine Kieselsäurenquelle entweder aktiviert oder nicht aktiviert ist (siehe Tabelle II und III oben).changes the schedule, therefore the preferred oxide mole ratios change to produce a desired zeolite when a silica source is either activated or not activated (see Tables II and III above).
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert, die besonders vorteilhafte Verfahren und Ausführungen der Zusammensetzungen darstellen. Während die Beispiele diese Erfindung erläutern, begrenzen sie sie nicht. In den Beispielen und in der gesamten Beschreibung, beziehen sich alle Angaben in Teilen auf Gewicht, wenn nichts anderes angegeben wird.The invention is explained in more detail using the following examples, the particularly advantageous methods and embodiments of the compositions represent. While the examples include this invention explain, do not limit them. In the examples and throughout the description, all data relate to parts on weight, unless otherwise stated.
Die folgenden Beispiele wurden, wie oben beschrieben, ausgeführt, indem die Silikat— und Aluminatlösungen gebildet wurden, die entsprechende Lösung auf die angegebene Temperatur vorerwärmt wurde, und die Aluminatlösung in der vorgegebenen Zeit der Silikatlösung beigegeben wurde. Das entstandene Gel wurde durch Rühren in Teile aufgelöst, bis eine homogene Aufschlämmung erhalten wurde, und die Charge wurde dam bei der angegebenen Temperatur während der Umsetzungszeit ungesetzt. Das entstandene Produkt war gekennzeichnet durch seine Kalziumionenaustauschkapazität auf 4er Grundlage von mg Kalziumkarbonat/g Zeolit, und seine Magnesiumionenaustauschkapazität auf der Grundlage von mg Magnesiumkarbonat/g Zeolit. Die entstandenen Zeolitteilchen sind gekennzeichent durch eine differentielle Gauss'sehe Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente mit einer in Mikronen angegebenen durchschnittlichenThe following examples were carried out as described above by forming the silicate and aluminate solutions which corresponding solution was preheated to the specified temperature, and the aluminate solution in the specified time of the silicate solution was added. The resulting gel was dissolved into parts by stirring until a homogeneous slurry was obtained, and the batch was then set at the specified temperature during the reaction time. The resulting product was labeled by its calcium ion exchange capacity on a 4 mg calcium carbonate / g zeolite basis, and its magnesium ion exchange capacity based on mg magnesium carbonate / g zeolite. The resulting zeolite particles are identified by a differential Gaussian frequency distribution in terms of weight percent with an average expressed in microns
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Teilchengros.se und einer Gewichtsangabe zwischen 0,1 und 2,5 Mikronen, Die kumulativ—prozentuale Population wird ebenfalls beschrieben. Diese Kriterien werden in den folgenden Tabellen angegeben.Particle size and a weight between 0.1 and 2.5 Microns, the cumulative percentage population is also described. These criteria are given in the tables below.
In den Beispielen wurde die Kalziumkarbonataustauschkapazität festgestellt, indem man den Zeoliten in eine Austauschlösung gab, fünfzehn Minuten lang rührte, den Zeoliten herausfilterte und das Filtrat mit EDTA-(Rthylendiamintetraazetylsäure)-Lösung titrierte, um festzustellen, wieviele Kalziumione entfernt wurden. Die Austauschlösung wurde aus Kalziumchlorid hergestellt, um eine Konzentration zu erhalten, die gleich 122 g Kalziumkarbonat pro Liter war. Das Filtrat wurde auf pH 10 abgepuffert, dann wurde dem Filtrat vor der EDTA-Titrierung Erichrome Black T Indikator (3-hydroxy-4-((l-hydroxy-2-Naphthyl)azo)-7-Nitrol-Naphthalen-Sulfosäure-Natriumsalz) beigegeben.In the examples, the calcium carbonate exchange capacity was determined by placing the zeolite in an exchange solution gave, stirred for fifteen minutes, filtered out the zeolite and the filtrate with EDTA (rthylenediaminetetraacetic acid) solution titrated to see how many calcium ions were removed. The exchange solution was made up of calcium chloride to have a concentration equal to 122 g of calcium carbonate per liter was. The filtrate was buffered to pH 10, then the filtrate was given Erichrome Black T before the EDTA titration Indicator (3-hydroxy-4 - ((l-hydroxy-2-naphthyl) azo) -7-nitro-naphthalene-sulfonic acid, sodium salt) added.
Die Magnesiumkarbonataustauschkapazität wurde festgestellt, indem man den Zeoliten in eine Austauschlösung gab, fünfzehn Minuten lang rührte, den Zeoliten herausfilterte und das Filtrat mit EDTA-Lösung titrierte, um festzustellen, wieviele Magnesiumione entfernt wurden. Die Austauschlösung wurde aus Magnesiumchlorid hergestellt, um eine Konzentration zu erhalten, die gleich 1000 ppm Magnesiumkarbonat war. Das Filtrat wurde auf pH 10 abgepuffert, dann wurde dem Filtrat vor der EDTA-Titrierung Erichrome Black T-Indikator beigegeben.The magnesium carbonate exchange capacity was determined by the zeolite was placed in an exchange solution, stirred for fifteen minutes, the zeolite was filtered out and the filtrate with EDTA solution titrated to see how many magnesium ions were removed became. The exchange solution was made from magnesium chloride, to get a concentration equal to 1000 ppm magnesium carbonate. The filtrate was buffered to pH 10, then was Erichrome Black T indicator added to the filtrate before the EDTA titration.
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Messungen der Teilchengrosse wurden mit dem Coulterzähler (Modell TAU) durchgeführt. Die Analyse der TeilchengrBsse mit dem Coulterzähler misst das Probevolumen sowie die Anzahl der Teilchen in bestimmten Grossen. Da Volumprozent und Gewichtsprozent gleichsinnig sind, wenn alle Teilchen die gleich? Dichte haben, wird Gewichtsprozent benutzt, da es sich dabei um die herkömmliche Weise handelt, in der Angaben über Teilchengrössen ausgedrückt werden.Particle size measurements were made with the Coulter counter (model TAU) carried out. The analysis of the particle size with the Coulter counter measures the sample volume and the number of particles in certain sizes. Since volume percent and weight percent are the same are if all the particles are the same? Density, weight percent is used as this is the conventional one Acts in the manner in which information about particle sizes is expressed.
Die folgenden Ausdrücke wurden zur Beschreibung der Teilchengrosse der gegenwärtigen Erfindung benutzt:The following terms were used to describe particle size of the present invention uses:
Gauss'sche Häufigkeitsverteilung: Die Häufigkeitskurven der Gaussschen Häufigkeitsverteilung, die auch als symmetrische oder glockenförmige Häufigkeitslcurven bekannt sind, werden gekennzeichnet durch die Tatsache, dass Beobachtungen, die gleichweit von dem zentralen Maximum sind, die gIeieheHäufigkeit haben.Gaussian frequency distribution: The frequency curves of the Gaussian Frequency distribution, also called symmetrical or bell-shaped Frequency curves that are known are indicated by the fact that observations that are equidistant from the central Are maximum that have the same frequency.
Durchschnittliche Teilchengrösse: Die durchschnittliche Teilchengrösse ist die Grosse, bei der 50% des Gesamtgewichtes erklärt ist. Die Ergebnisse wurden durch das Scanning-Electron-Mikroskop bestätigt. Average particle size: The average particle size is the size that explains 50% of the total weight. The results were confirmed by the scanning electron microscope.
Kumulativ-prozentuale Population: Die kumulativ-prozentuale Population ist der Prozentanteil aller gezählten Teilchen.Cumulative percentage population: The cumulative percentage population is the percentage of all particles counted.
Die folgenden Beispiele befassen sich mit der Herstellung von Zeolit-A und der Kennzeichnung des Produktes. In diesen Beispielen beziehen sich die Austauschzahlen auf Zeolit auf anhydrischer Basis.The following examples deal with the preparation of Zeolite-A and the labeling of the product. In these examples the exchange numbers refer to zeolite on an anhydrous basis.
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TABELLK IVTABLE IV
ZUSAMMENSETZUNG DES UMSETZUNGSGEMISCHES ZUR HERSTELLUNG VON ZEOLIT-ACOMPOSITION OF THE MIXTURE FOR THE PRODUCTION OF ZEOLITE-A
2.L
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46 4 y
46
030028/0721030028/0721
030028/0721030028/0721
MSMS
2J.
2
g«J
G
7VJ
7th
η /
η
11 XV /
11
12X JL
12th
18JL I
18th
20JL- J
20th
O O OO O O
60
10080
60
100
9fl • Ca /
9fl
3030th
30th
100100
100
50
9070
50
90
50
9070
50
90
4.0
0.51.5
4.0
0.5
9090
90
9090
90
30
30
3030th
30th
30th
30th
100
60
80100
100
60
80
2.02.0
2.0
19 • J X.
19th
90
50
7090
90
50
70
90
50
7090
90
50
70
2.0
4.0
3.01.0
2.0
4.0
3.0
14«JJ
14th
Ifi • YY
Ifi
38
3937
38
39
41 40
41
44
45
4643
44
45
46
030028/0721030028/0721
- 38 -- 38 -
030028/0721030028/0721
TABELLE VI AUSTAUSCUKAPAZITÄT FUR ZEOHT-ATABLE VI REPLACEMENT CAPACITY FOR ZEOHT-A
ιι
säure/acid/
TonerdeClay
oxyd/oxide/
.Tonerde.Clay
Durchmes.Average
Diameter
Kapazität. calcium
capacity
Kapazitätcapacity
22
CC.
(L(L
77th
Q 9
Q
qq
11 J. SJ
11
12 J. JL
12th
τ -ιτ -ι
1414th
KK
1 &1 &
1 7 X Θ
1 7
lfllfl
Ί Q XU
Ί Q
9090
9191
9999
91 ζ ζ
91
94 ZJ
94
9S9S
9fi9fi
9797
9R ζ #
9R
?Q ZW
? Q
•J-J• J-J
ICIC
~ift~ ift
17 ■ J V
17th
IRIR
-IQ-IQ
Λ "JΛ "J
0300287072103002870721
030028/0721030028/0721
Aufgrund der obigen Angaben wurde eine Analyse der linearen Regression vorgenommen, wobei die Korrelationskoeffizienten (r) für bestimmte Variablen berechnet wurden. Diese Analyse ergab eine klare Korrelation zwischen der Magnesiumaustauschkapazität und der durchnittlichen Teilchengrösse ( r = -0,581). Aufgrund dieser Probe besteht eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 1%, dass zwischen diesen beiden Variablen keine Korrelation besteht. Es besteht eine Wahrscheinlichkeit von unter 1%, dass zwischen dem Molverhältnis Kieselsäure/ Tonerde und der durchnittlichen Teilchengrösse keine Korrelation besteht (r = - 0,405) sowie zwischen dem Molverhältnis Natriumoxyd/ Tonerde und der durchschnittlichen Teilchengrösse (r = -0,469) und zwischen der Tonerdekonzentration und der durchschnittlichen Teilchengrösse (r = +0,465). Daher kann die durchschnittliche Teilchengrösse und die Magnesiumaustauschkapazität reguliert werden, indem entweder das Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde oder das Molverhält— nis Natriumoxyd/Tonerde oder die Tonerdekonzentration reguliert werden.Based on the above information, a linear regression analysis was carried out made, the correlation coefficient (r) for certain Variables were calculated. This analysis showed a clear correlation between the magnesium exchange capacity and the average Particle size (r = -0.581). Because of this sample, there is a Less than 1% probability that these two variables will not be correlated. There's a chance of less than 1%, that there is no correlation between the silica / alumina molar ratio and the average particle size exists (r = - 0.405) and between the molar ratio of sodium oxide / alumina and the average particle size (r = -0.469) and between the alumina concentration and the average particle size (r = +0.465). Therefore, the average particle size and the magnesium exchange capacity can be regulated by either the silica / alumina molar ratio or the molar ratio- nis sodium oxide / alumina or the alumina concentration can be regulated.
030G28A0721030G28A0721
1 nPf ^ P '* ^
1
030028/0721030028/0721
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
60
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
9247
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
60
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
0.870.87
1.71.7
1.01.0
1.01.0
0.90.9
0.840.84
1.11.1
1.11.1
0.920.92
1.31.3
2.02.0
0.90.9
1.11.1
0.950.95
1.11.1
1.21.2
1.01.0
1.71.7
1.11.1
0.90.9
1.21.2
1.51.5
1.41.4
1.41.4
1.71.7
1.11.1
0.950.95
1.41.4
1.21.2
2.02.0
1.31.3
1.21.2
2.22.2
1.61.6
1.41.4
1.31.3
1.01.0
1.2.1.2.
1.61.6
0.920.92
1.41.4
1.61.6
1.971.97
1.21.2
1.41.4
1.81.8
0.1-2.0 0.1-4.0 0.1-2.0 0.1-1.6 0.1-1.6 0.1-1.6 0.1-2.0 0.1-2 .-5 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-5.0 0.1-2.0 0.1-2.0 0.1-2.5 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-2.5 0.1-4.0 0.1-2.0 0.1-2.0 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-4.0 0.1-3.2 0.1-2.0 .1-3.2 .1-3.20.1-2.0 0.1-4.0 0.1-2.0 0.1-1.6 0.1-1.6 0.1-1.6 0.1-2.0 0.1-2.-5 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-5.0 0.1-2.0 0.1-2.0 0.1-2.5 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-2.5 0.1-4.0 0.1-2.0 0.1-2.0 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-4.0 0.1-3.2 0.1-2.0 .1-3.2 .1-3.2
0. θ,0. θ,
0.1-5.0 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-5.0 0.1-4.0 0.1-4.0 0.1-3.2 0.1-5.0 0.1-3.2 0.1-4.0 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-4.0 0.1-2.5 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-4.00.1-5.0 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-5.0 0.1-4.0 0.1-4.0 0.1-3.2 0.1-5.0 0.1-3.2 0.1-4.0 0.1-2.0 0.1-3.2 0.1-4.0 0.1-2.5 0.1-3.2 0.1-3.2 0.1-4.0
96 54 86 80 90 95 97 86 95 71 40 96 96 95 95 80 92 56 95 97 85 53 51 54 62 91 95 95 80 48 76 76 34 80 95 79 57 86 80 98 77 71 91 95 67 5396 54 86 80 90 95 97 86 95 71 40 96 96 95 95 80 92 56 95 97 85 53 51 54 62 91 95 95 80 48 76 76 34 80 95 79 57 86 80 98 77 71 91 95 67 53
Die folgenden Beispiele für die Herstellung von ZeoliC-A mit kleiner Teilchengrösse wurden ausgeführt, um den Gebrauch der Holverhältnisse SiO, ' Al 0. im Bereich 1:1 bis 1,5:1 zu veranschaulichen. $30028/0721 The following examples of the preparation of small particle size ZeoliC-A were carried out to illustrate the use of the SiO, 'Al 0 . $ 30028/0721
Zusammensetzung des Umsetzungsgemisches zur Herstellung von Zeolit-AComposition of the reaction mixture for the preparation of Zeolite-A
Bei- Hasser/ Natrium? Kiesel- Kieselsäurelösung Tonerdelösung spiel Natrium- oxid/ säure By- haters / sodium? Silica silica solution Alumina solution play sodium oxide / acid
oxid Kiesel- Tonerde % Na„O % SiO„ säure oxide silica alumina% Na "O% SiO" acid
Tonerde % Na_OAlumina% Na_O
Tabelle IX Umsetzungsvoraussetzungen -Zeolit-ATable IX Implementation Requirements -Zeolite-A
spiel Kiesel- Temp. 0C Beigabe- Umsetzungs- Umsetzungssäure. Tonerde zeit-Sek. temp, CC zeit -Std. play silica temp. 0 C addition conversion conversion acid. Clay time-sec. temp, C C time -hours
Tabelle X Eigenschaften der Teilchen -Zeolit-ATable X Properties of the particles - Zeolite-A
030028/0721030028/0721
5t»5t »
Austauschkapazität für Zeolit-AExchange capacity for zeolite-A
298 93298 93
296 111296 111
294 100294 100
311 134311 134
291 93291 93
270 96270 96
289 121289 121
270 114270 114
030028/0721030028/0721
Vie die Beispiele 1 bis 92 zeigen, verden die folgenden Molverhältnisse for die Herstellung von Zeolit-A bei Umsetzungstemperaturen von 60° bis IiX)0C bevorzugt:As Examples 1 to 92 show, the following molar ratios are preferred for the preparation of zeolite A at reaction temperatures of 60 ° to 1X) 0 C:
Hasser/Natriumoxyd 15,0 bis 30,0Haters / Sodium Oxide 15.0 to 30.0
Natriuaoxyd/Kieselsäure 1,2 bis 3,0Sodium oxide / silica 1.2 to 3.0
Kieselsäure/Tonerde 2,0 bis 7,3Silica / alumina 2.0 to 7.3
Ausserdem zeigen die Beispiele 93-100 eine weitere bevorzugte Kombination von Voraussetzungen für die Herstellung von Zeolit-A alt kleiner Teilchengrösse: Die Benutzung von Umsetzungstemperaturen von 60° bis 80°C, Umsetzungszeiten von 1,5 bis 7,0 Stunden, und die folgenden Molverhältnisse:In addition, Examples 93-100 show a further preferred combination of prerequisites for the production of zeolite-A old small particle size: The use of reaction temperatures from 60 ° to 80 ° C, conversion times from 1.5 to 7.0 hours, and the following molar ratios:
Wasser/Natriumoxyd 15,0 bis 25,0Water / sodium oxide 15.0 to 25.0
Natriumoxyd/Kieselsäure 1,6 bis 2,4Sodium oxide / silica 1.6 to 2.4
Kieselsäure/Tonerde 1,0 bis 1,5Silica / alumina 1.0 to 1.5
Die Tabellen XII, XIII, XIV und XV zeigen Beispiele für die Herstellung von Zeolit-X und die Eigenschaften der Produkte.Tables XII, XIII, XIV and XV show examples of the preparation of Zeolit-X and the properties of the products.
Danach zeigen die Tabellen XVI, XVII, XVIII und XIX Beispiele für die Herstellung von Geraischen von Zeolit-A und Zeolit-X und dieThereafter, Tables XVI, XVII, XVIII and XIX show examples of the preparation of Geraischen of zeolite-A and zeolite-X and the
Eigenschaften der Produkte.Properties of the products.
Diese Tabellen zeigen ebenfalls die Austauschkapazitäten dieserThese tables also show the exchange capacities of these
Produkte.Products.
030028/0721030028/0721
5%5%
axyd/Hatriura
axyd /
UMSETZUNGSVORAUSSETZUNGEN- ZEOLIT-X Temperatur CREQUIREMENTS FOR IMPLEMENTATION - ZEOLIT-X temperature C
EIGENSCHAFTEN DER ZEOLITTEILCHENPROPERTIES OF THE ZEOLITE PARTICLES
030028/0721030028/0721
ZUSAMMENSETZUNG DES UMSETZUNGSGEMISCHES FÜR DIE HERSTELLUNG VON ZEOLIT-A UND ZEOLIT-XCOMPOSITION OF THE REPRODUCTION MIXTURE FOR THE PRODUCTION OF ZEOLITE-A AND ZEOLITE-X
Natrium-Wasser/ oxyd/ KieselSodium water / oxide / pebbles
Natrium Kiesel- säure/ %Natrium-Sodium silicic acid /% sodium
oxyd säure Tonerde ^Wasser oxyd %Kieselsäureoxide acid clay ^ water oxide% ki es els acid e
%Tonerde% Clay
UMSETZUNGSVORAUSSETZUNGEN - ZEOLIT-A UND -XREQUIREMENTS FOR IMPLEMENTATION - ZEOLIT-A AND -X
Tenperaturen C
Beispiel Kieselsäure Tonerde Beigabezeit (Sek.)Temperatures C
Example silica alumina addition time (sec. )
107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117
90 90 90 90 90 90 90 95 90 90 9090 90 90 90 90 90 90 95 90 90 90
90 90 90 90 90 90 90 95 90 90 9090 90 90 90 90 90 90 95 90 90 90
3030th
3030th
3030th
3030th
3030th
3030th
30 300*30 300 *
3030th
30 30030 300
* Silikat- und Tonerdelösungen gleichzeitig beigefügt.* Silicate and clay solutions added at the same time.
030028/0771030028/0771
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
TABELLE XVIII
ZEOLITE-Α UND -X - EIGENSCHAFTEN DER TEILCHENTABLE XVIII
ZEOLITE-Α AND -X - PROPERTIES OF PARTICLES
AUSTAUSCHKAPAZITÄT FUR EINE ZUSAMMENSETZUNG VON ZEOLIT-A UND ZEOLIT-XEXCHANGE CAPACITY FOR A COMPOSITION OF ZEOLIT-A AND ZEOLIT-X
030028/0721030028/0721
Die folgenden Beispiele zeigen die Aktivierung der Silikatlösung alt Tonerde,The following examples show the activation of the silicate solution old clay,
Eine Matrlunsilikatlösung mit der Zusammensetzung 3,4% Natriuaoxyd und 8,5Z Kieselsäure wurde nit 600 ppm Tonerde aus einer Natriwnaluminatlösung aktiviert. Bei einer Temperatur von 70 C wurde eine Natriuaaluminatlösung, ebenfalls 70 C, alt der Zusammensetzung von 24,21 Natriumoxyd und 8,32 Tonerde, dea Natriuasilikat innerhalb von dreissig Sekunden beigegeben. Das entstandene Gel wurde durch Ruhren in Teile aufgelost, bis eine homogene Aufschlämmung erhalten wurde. Die Charge wurde dann bei einer Temperatur von 80 C 2,5 Stunden lang umgesetzt. Die gesamte Chargenzusammensetzung hatte ein Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd von 25:1, ein Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure von 2:1 und ein Molverhältnis Kieselsäure/ Tonerde von 3:1. Das entstandene Produkt war Zeolit-A, welches eine Kalziuraionenaustauschkapazität von 277 und eine Magnesiumaustauschkapazität von 175 aufwies. Die entstandenen Zeolitteilchen wiesen eine knappe differentielle Gauss'sehe Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente auf mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 1,1 Mikronen, wobei mindestens 90% des Gewichtes zwischen 0,1 und 2,0 Mikronen lag. Die kumulativ-prozentuale Population wies 78% weniger als eine Mikrone auf und nicht mehr als 2% mehr als 1,6 Mikronen.A matrix silicate solution with the composition 3.4% sodium oxide and 8.5Z silica was obtained from a sodium aluminate solution with 600 ppm alumina activated. At a temperature of 70 C, a sodium aluminate solution, also 70 C, became old of the composition of 24.21 sodium oxide and 8.32 clay, dea sodium silicate within added by thirty seconds. The resulting gel was dissolved into parts by stirring until a homogeneous slurry was obtained became. The batch was then reacted at a temperature of 80 ° C. for 2.5 hours. The entire batch composition had a water / sodium oxide molar ratio of 25: 1, a molar ratio Sodium oxide / silica of 2: 1 and a molar ratio of silica / 3: 1 clay. The resulting product was Zeolite-A, which had a calcium ion exchange capacity of 277 and a magnesium exchange capacity of 175. The resulting zeolite particles had a narrow differential Gaussian frequency distribution in terms of weight percent to having an average particle size of 1.1 microns, being at least 90% by weight was between 0.1 and 2.0 microns. The cumulative percentage population was 78% less than a micron and no more than 2% more than 1.6 microns.
Eine Natriumsilikatlösung mit der Zusammensetzung aus 4,0% Natriumoxyd und 10,0% Kieselsäure wurde mit 600 ppm Tonerde aus einerA sodium silicate solution with the composition of 4.0% sodium oxide and 10.0% silica was made with 600 ppm alumina from a
030028/0721030028/0721
wurde. Die Charge wurde dann bei einer Temperatur von 80 C sechs Stunden lang umgesetzt. Die gesarate Chargenzusajmensetzung hatte ein Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd von 25:1, Natriumoxyd/ Kieselsäure von 1,7:1 und Kieselsäure/Tonerde von 7:1. Das entstandene Produkt war eine Zusammensetzung von 40% Zeolit-X und 60Z Zeolit-A. Das Produkt wies eine Kalziumionenaustauschkapazität von 284 und eine Magnesiumaustauschkapazitat von 139 auf. Die entstandenen Zeolitteilchen wiesen eine knappe differentielle Gauss'sehe Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente auf mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 0,8Mikronen, wobei mindestens 90% des Gewichtes zwischen 0,1 und 3,2 Mikronen lag. Die kumulativ-prozentuale Population wies 90% weniger als eine Mikrone auf und nicht mehr als 1% mehr als 1,3 Mikronen.became. The batch was then reacted at a temperature of 80 ° C. for six hours. The total batch composition had a water / sodium oxide molar ratio of 25: 1, sodium oxide / silica 1.7: 1 and silica / alumina 7: 1. The resulting The product was a composition of 40% Zeolite-X and 60Z zeolite-A. The product had a calcium ion exchange capacity of 284 and a magnesium exchange capacity of 139. The resulting zeolite particles showed a scarce differential Gaussian frequency distribution in terms of weight percent with an average particle size of 0.8 microns with at least 90% by weight between 0.1 and 3.2 microns lay. The cumulative percent population was 90% less than one micron and no more than 1% more than 1.3 microns.
Eine Natriumsilikatlosung mit der Zusammensetzung 11,2% Natriumoxyd und 27,15% Kieselsäure wurde mit 500 ppm Tonerde aus einer Natriumaluminatlösung aktiviert. Das Natriumsilikat wurde dann dreissig Minuten lang auf 90 C erwärmt. Zu den Zeitpunkt wurde eine Natriumaluminatlösung, ebenfalls 90 C, der Zusammensetzung 10,4% Natriumoxyd und 14,6% Tonerde dem Natriumsilikat beigegeben, und zwar innerhalb von dreissig Sekunden. Das entstandene Gel wurde durch Rühren in Teile aufgelöst, bis eine homogene Aufschlämmung erhalten wurde. Die Charge wurde dann bei einer Temperatur von 100°C 24 Stunden lang umgesetzt. Die gesamte Chargenzusamaensetzung hatte ein Molverhältnis Natriumoxyd/Kieselsäure von ungefähr 0,56:1, Kieselsäure/Tonerde von ungefähr 7,8 und Wasser/Natriumoxyd von ungefähr 20:1. Das entstandene Produkt war Zeolit-YA sodium silicate solution with the composition 11.2% sodium oxide and 27.15% silica was activated with 500 ppm alumina from a sodium aluminate solution. The sodium silicate was then Heated to 90 ° C for thirty minutes. At the time it was a sodium aluminate solution, also 90 C, of the composition 10.4% sodium oxide and 14.6% clay added to the sodium silicate within thirty seconds. The resulting gel was dissolved in parts by stirring until a homogeneous slurry was obtained. The batch was then reacted at a temperature of 100 ° C for 24 hours. The entire batch composition had a sodium oxide / silica molar ratio of approximately 0.56: 1, silica / alumina of approximately 7.8 and water / sodium oxide of about 20: 1. The resulting product was zeolite-Y
030028/Q72T030028 / Q72T
Hatriumalueinatlösung aktiviert. Bel einer Temperatur von 70 C wurde eine Natrlumalunlnatlösung, ebenfalls 70 C, mit der Zusammensetzung aus 25,6% Natriumoxyd und 7,5Z Tonerde, dem Natriumsilikat innerhalb von dreissig Sekunden beigegeben. Das entstandene Gel wurde durch Rühren in Teile aufgelöst, bis eine homogene Aufschlämmung erhalten wurde. Die Charge wurde dann bei einer Temperatur von 800C 22 Stunden lang umgesetzt. Die gesamte Chargenzusanraensetzung hatte ein Molverhältnis Wasser/Natriumoxyd von 30:1, Natriumoxyd/ Kieselsäure von 1·2 und Kieselsäure/Tonerde von 7:1. Das entstandene Produkt war Zeolit-X, welches eine Kalziumaustauschkapazität von 252 und eine Magnesiumaustauschkapazität von 147 aufwies. Die entstandenen Zeolitteilchen wiesen eine knappe different ielie Gauss' seile Häufigkeitsverteilung in Bezug auf Gewichtsprozente auf alt einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 2,0 Mikronen, wobei ■indestens 90Z des Gewichtes zwischen 0,1 und 3,2 Mikronen lag. Die kumulativ-prozentuale Population wies 52% weniger als eine Mikrone auf und nicht mehr als 1% mehr als 4,0 Mikronen. Activated sodium alueinate solution. At a temperature of 70 ° C., a sodium aluminate solution, also 70 ° C., with a composition of 25.6% sodium oxide and 7.5% clay, was added to the sodium silicate within thirty seconds. The resulting gel was dissolved into parts by stirring until a homogeneous slurry was obtained . The batch was then reacted at a temperature of 80 ° C. for 22 hours. The total batch composition had a water / sodium oxide molar ratio of 30: 1, sodium oxide / silica of 1 × 2 and silica / alumina of 7: 1. The resulting product was Zeolite-X, which had a calcium exchange capacity of 252 and a magnesium exchange capacity of 147. The resulting zeolite particles had a slightly different Gaussian frequency distribution in terms of percentages by weight on an average particle size of 2.0 microns, with at least 90% of the weight being between 0.1 and 3.2 microns. The cumulative percent population was 52% less than one micron and no more than 1% more than 4.0 microns.
Eine Natriumsilikatlösung mit der Zusammensetzung 3,6% Natriumoxyd und 9,OZ-Kieselsäure wurde mit 600 ppm Tonerde aus einer Natriumaluminatlösung aktiviert. Das Natriumsilikat wurde dann dreissig Minuten lang auf 70°C erhitzt. Zu dem Zeitpunkt wurde eine Natriumaluminatlösung, ebenfalls 70 C, der Zusammensetzung 29,5% Natriumoxyd und 5,3% Tonerde dem Natriumsilikat innerhalb von dreissig Sekunden beigegeben. Das entstandene Gel wurde durch Rühren in Teile aufgelöst, bis eine homogene Aufschlämmung erhaltenA sodium silicate solution with the composition 3.6% sodium oxide and 9, OZ silicic acid was activated with 600 ppm clay from a sodium aluminate solution. The sodium silicate was then heated to 70 ° C for thirty minutes. At that point in time, a sodium aluminate solution, also at 70 ° C., with a composition of 29.5% sodium oxide and 5.3% alumina was added to the sodium silicate within thirty seconds. The resulting gel was dissolved into parts by stirring until a homogeneous slurry was obtained
030028/0721030028/0721
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
- 5* mit einem Molverhältnis Kieselsäure/Tonerde von 5,2;1,- 5 * with a silica / alumina molar ratio of 5.2; 1,
Auf diese Weise kann in dem Arbeitsgang entweder Zeolit-Oi, Zeolit-A eine Zusammensetzung von -X und -A oder Zeolit-Y gebildet werden, indem Sand in einer Natriumhydroxydlösung zur Bildung einer Natriumsilikatlösung aufgelöst wird, diese mit Tonerde aktiviert wird, eine Natriumaluminatlösung gebildet wird und die Natriumalutninatlösung schnell der aktivierten Natriumsilikatlösung beigegeben wird.In this way, either Zeolite-Oi, Zeolite-A A composition of -X and -A or zeolite-Y can be formed by adding sand in a sodium hydroxide solution to form a sodium silicate solution is dissolved, this is activated with clay, a sodium aluminate solution is formed and the sodium aluminate solution is quickly added to the activated sodium silicate solution.
ZUSAMMENSETZUNGEN ZUR WASSERENTHÄRTUNGCOMPOSITIONS FOR WATER SOFTENING
Wie oben angegeben, sind Zeolite mit kleiner Teilchengrösse gemäss dieser Erfindung brauchbar in mehreren Anwendungsbereichen. Es kann zum Beispiel eine wasserlösliche Enthärtungszusammensetzung gebildet werden, die ein Bindemittel, ein Solubilisationsmittel, Wasser und die Zeolite dieser Erfindung enthält. Zeolit-A, Zeolit-X oder eine Kombination beider Zeolite kann dazu benutzt werden. In diesen Zusammensetzungen kann Natriumsilikat als Bindemittel benutzt werden, wobei das Molverhältnis Kieselsäure/Natriumoxyd zwischen 1:1 und 3,3:1 liegt, vorzugsweise bei ungefähr 2,5:1, weil es sich dabei uo das üblichste Molverhältnis in Reinigunjsmittelformeln handelt. Mindestens IZ Natriumsilikat werden benotigt, um die Perlen zu binden, aber über 2OZ Natriuasilikat begrenzt die Menge an Natriuasilikat, die dem System beigegeben werden kann ohne genügende Verbesserung in der Perlenstärke, vm die niedrigem Aluainosilikathohen zu rechtfertigen. Das am meisten bevorzugte Bindemittel wäre ein Natriumpolysilikat mit eine« Kieselsäure/Natriunaxydverhältnis von 2,5:1. Ausserdea benotigt werden IZ bis 2OZ eines geeigneten Solubilisationsaittels, einschliesslieh lösliche« As indicated above, small particle size zeolites in accordance with this invention are useful in a number of applications. For example, a water-soluble softening composition can be formed containing a binder, a solubilizing agent, water, and the zeolites of this invention. Zeolite-A, Zeolite-X or a combination of both zeolites can be used for this purpose. Sodium silicate can be used as a binder in these compositions, the silica / sodium oxide molar ratio being between 1: 1 and 3.3: 1, preferably about 2.5: 1 because this is the most common molar ratio in detergent formulas. At least 10% sodium silicate is required to bind the pearls, but above 20% sodium silicate limits the amount of sodium silicate that can be added to the system without sufficient improvement in pearl strength to warrant the low aluainosilicate levels. The most preferred binder would be a sodium polysilicate with a silica / sodium oxide ratio of 2.5: 1. In addition, IZ to 20Z of a suitable solubilizing agent, including soluble "
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Natriumphosphate, Karbonate, Bikarbonate, Tetraborate und Natriumsulfate. Das bevorzugte SolubiWsationsmittel ist Natriumsulfat.Sodium phosphates, carbonates, bicarbonates, tetraborates and sodium sulfates. The preferred solubilizing agent is sodium sulfate.
In den Wasserenthärtungsperlen wird etwas Wasserbenötigt. Sonst wird die Ionenaustauschkapazität des Natriumsilikats reduziert. In einer bevorzugten Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung werden mindestens 66% Gewichtsprozent einer wasserfreien Base von erfindungsgemässem Zeolit 1 bis 20% Gewichtsprozent Natriumsulfat beigegeben, und der Rest ist Wasser. Diese Aufschwämmung wird dann durch Düsenzerstäubung in einem Spritztrockner bei einer Einlasstemperatur von unter 540 C getrocknet zur Herstellung von Perlen. Wenn die Perlen bei einer Temperatur von über 540 C getrocknet werden, kann Ionenaustauschkapazität verlorengehen.Some water is required in the water softening pearls. Otherwise will the ion exchange capacity of the sodium silicate is reduced. In In a preferred embodiment of the present invention, at least 66% by weight of an anhydrous base of the present invention Zeolite added 1 to 20% weight percent sodium sulfate, and the remainder is water. This suspension is then sprayed using a nozzle in a spray dryer at an inlet temperature of Dried under 540 C for the production of pearls. If the beads are dried at a temperature above 540 C, ion exchange capacity can be achieved get lost.
Es kann eine Reinigungsmittelzusammensetzung gebildet werden, die eine , hohe Magnesiumaustauschkapazität enthält. Zeolit-A, Zeolit-X oder ,' eine Kombination dieser Zeoliten können erfindungsgemässvorzugsweise benutzt werden, indem ein flüssiger Schaumerzeuger auf den Zeoliten gespritzt wird zur Bildung eines fliessfähigen Pulvers oder von Kügelchen. Es muss darauf geachtet werden, dass die Saugfähigkeitsgrenzen des Pigments nicht überschritten werden. Das Pulver oder die Kügelchen werden dann den Reinigungsmittelgenischen ohne weiteres Trocknen beigefügt. Das Pulver oder die Kügelchen werden trocken in das trockene Reinigungsmittelgemisch vermischt.It can be made a detergent composition which contains a high magnesium exchange capacity. Zeolite A, zeolite X or 'a combination of these zeolites may be used according to the invention preferably by a liquid foaming agent is sprayed onto the zeolite to form a flowable powder or beads. Care must be taken that the absorptive capacity of the pigment is not exceeded. The powder or beads are then added to the detergent mixes without further drying. The powder or beads are dry blended into the dry detergent mixture.
Der Schaumerzeuger kann anionisch,nicht-ionisch oder amphoter sein, obwohl die Schaumerzeuger die höheren Alkylary!sulfosäuren und ihre Alkalimetall- und alkalischen Erdsalze einschliessen, wie zumThe foam generator can be anionic, nonionic, or amphoteric, although the foam generators include the higher alkyl aryl sulfonic acids and their alkali metal and alkaline earth salts, such as the
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Beispiel Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumtridecylsulfonat, Magnesiuadodecylbenzolsulfonat, Kaliumtetradecylbenzolsulfonat, Aauoniuadodecy ltoluensulf onat, Lithiumpentadecylbenzolsulfonat, Natriundioctylbenzolsulfonat, Dinatriumdodecylbenzoldisulfonat, Dinatriuadiisopropylnaphthalindisulfonat und dergleichen, sowie die Alkalieetallsalze fettiger Alkoholester von Schwefel- und Sulfosäuren, die Alkalimetallsalze der Alkylaryl-( Sulfothio - Säure) Ester und der Alkylthioschwefelsäure.Example sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium tridecylsulfonate, Magnesiuadodecylbenzenesulfonat, Potassium tetradecylbenzenesulfonat, Aauoniuadodecy ltoluensulfonat, Lithiumpentadecylbenzenesulfonat, Sodium dioctylbenzenesulfonate, disodium dodecylbenzenesulfonate, Dinatriuadiisopropylnaphthalindisulfonat and the like, as well as the alkali metal salts of fatty alcohol esters of sulfur and sulfonic acids, the alkali metal salts of the alkylaryl (sulfothio - acid) Esters and alkylthiosulfuric acid.
Nicht-ionische, an der Oberfläche wirkende Bestandteile, wie jene Produkte, die durch die Kondensation einer oder mehrerer relativ niedriger Alkylalkoholamine hergestellt werden, wie Methanolamine, Xthanolamine, Propanolamine, mit einer Fettsäure, wie Laurinsäure, Cety!säure, Tallölfettsäure, Abietinsäure, zur Herstellung der entsprechenden Amide können auch benutzt werden. Ausserdera können auch an der Oberfläche wirkende amphotere Verbindungen, wie -Natrium-N-cocobetaaminopirbpiona'C, Natrium-N-Talg-beta-aminodipropionat, Natrium-N-laürylbetaiminodipropionat und andere -benutzt werden.Non-ionic surface-acting ingredients such as those Products made by the condensation of one or more relatively lower alkyl alcohol amines, such as methanol amines, Xthanolamine, propanolamine, with a fatty acid such as lauric acid, Cety! Acid, tall oil fatty acid, abietic acid, for the production of corresponding amides can also be used. Apart from that, you can also amphoteric compounds that act on the surface, such as -sodium-N-cocobetaaminopirbpiona'C, sodium-N-tallow-beta-aminodipropionate, sodium-N-laurylbetaiminodipropionate and others -to be used.
Der Gebrauch von Zeolit-A mit kleiner Teilchengrösse wurde ausgewertet, indem es Phosphat in den Grundgemischen der Reinigungsmittel ersetzte. Waschproben wurden ausgeführt in einer Terg-o-tcmeter -Maschine, Modell 7243. Die Probewäschen wurden ausgeführt mit 0,152 Waschmittelkonzentration in 120 und 240 ppm-harten Wasser (Ca:Mg»2:l) bei 120°F". Eine Waschzeit von fünfzehn Minuten bei 125 Umdrehungen pro Minute mit zwei Spülungen von fünf Minuten wurde benutzt. DieThe use of Zeolite-A with small particle size was evaluated by including phosphate in the basic detergent mixtures replaced. Wash samples were performed on a Terg-o-tcmeter ™ machine, Model 7243. The sample washes were performed at 0.152 Detergent concentration in 120 and 240 ppm hard water (Ca: Mg »2: l) at 120 ° F ". A wash time of fifteen minutes at 125 revolutions Two rinses of five minutes per minute were used. the
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- 85 -- 85 -
Die Reinlgungswirkung wurde bestimmt an verschmutzten Prpbestoffen aus Baumwolle, gesponnenem Dakron, bügelfreier Baumwolle/Dakroa und Wash-and-Wear-Baumwollhemdstoffen.Der Reinigungswert wurde bestimmt unter Benutzung eines Gardnerriickstrahlungs messers Modell XL-IO, um die Reflexionsstärke vor und nach dem Waschen zu messen. Die Ergebnisse in Tabelle XX zeigen, dass Zeolit-A mit kleinen Teilchengrössen das Phophat in Reinigungsmittelgemischen ersetzen kann und die gesamte Reinigungswirkung sogar verbessern mag. Das geht besonders aus der 240—ppm-Härteprobe hervor. Man nimmt an, dass die in diesen Proben erhaltenen günstigen Ergebnisse der Fähigkeit des Zeolit-A mit kleinen Teilchengrössen zugeschrieben werden können, Kalzium - sowie Magnesiumione aus der Lösung mit äusserst hoher Geschwindigkeit zu entfernen.The cleaning effect was determined on contaminated test materials made of cotton, spun dakron, non-iron cotton / dakroa and Wash-and-wear cotton shirt fabrics. The cleaning value was determined using a Gardner back radiation meter model XL-IO to measure the reflection strength before and after the Measure washing. The results in Table XX show that zeolite-A with small particle sizes is the phosphate in detergent mixtures can replace and may even improve the overall cleaning effect. This is particularly possible with the 240 ppm hardness test emerged. The favorable results obtained in these samples are believed to be due to the small particle size capability of the zeolite-A can be attributed to removing calcium and magnesium ions from the solution at an extremely high rate.
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
- »6 -TABELLE XX- »6 - TABLE XX
GEMISCHMIXTURE
BENUTZUNG VON ZEOLIT-A MIT KLEINER TEILCHENGROSSE IN REINIGUNGSMITTELNUSE OF ZEOLIT-A WITH SMALL PARTICLE SIZE IN DETERGENTS
120 ppm Hartwasser 240 ppnHartwasser120 ppm hard water 240 ppn hard water
Nr. 1 Nr. 2 Nr. 3 Nr. 4No. 1 No. 2 No. 3 No. 4
Gewicht-% Gtamm Gewicht% Gramm Gew.-% Gramm Gew. -Z GrWeight% weight% Gtamm grams wt .-% grams wt. Gr -Z
NatriumtripolyphOsphat 25Sodium tripolyphosphate 25
Zeolit-A mit kleiner
TeilchengrosseZeolite-A with smaller
Particle size
,375, 375
2525th
,375, 375
zellulose Carboxymethyl
cellulose
M- 1120 ppm
M- 1
XT— OHard water
XT-O
O XI —ppm hard water
O XI -
Probestoffe χ RESULTS ν ^^^ in
Samples χ
%Improvement in
%
Verbesserung
in %IU. J
improvement
in %
%%
DakronWoven
Dakron
wolle/DakronNon iron tree
wool / Dakron
BaumwollhemdstoffWash and wear
Cotton shirt fabric
Reinigungswirkung % Total
Cleaning effect
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ZUSAMMENSETZUNGEN VON PAPIcH COMPOSITIONS OF PAPIc H
Zusammensetzungen von Papier können ebenfalls hergestellt werden und enthalten Zeolite von kleiner und einheitlicher GrBsse gemäss dieser Erfindung, einschliesslich des Zeolit-A, Zeolit-X oder einer Kombination beider Zeolite. Die Benutzung von Zeolit-A mit kleiner Teilchengrösse als ein Füllerstoff in gutem Papier wurde bewertet, indem es verschiedenen Arten von Einträgen beigefugt werde. Diese Einträge schlossen gebleichtenund ungebleichten Zellstoff ein. Bogen verschiedenen Grundgewichtes und verschiedener Arten von Zellstoff wurden hergestellt unter Benutzung einer Nobel and Wood Papiermaschine. Diese Bogen wurden nach den folgenden TAPPI-(The American Pulp and Paper Institute)Normen getestet:Compositions of paper can also be made and contain zeolites of small and uniform size according to this invention, including zeolite-A, zeolite-X or a combination of both zeolites. The use of small particle size zeolite A as a filler in good paper was assessed by adding different types of entries will. These entries included bleached and unbleached ones Pulp a. Sheets of various basis weights and types of pulp were made using a Nobel and Wood paper machine. These bows were made after the following TAPPI (The American Pulp and Paper Institute) standards tested:
T - 425 m - Lichtdurchlässigkeit des Papiers T - 452 m - Helle von Papier und Pappe T - 410 tn - Grundgewicht von Papier und PappeT - 425 m - light transmission of paper T - 452 m - lightness of paper and cardboard T - 410 tn - basic weight of paper and cardboard
Tabelle XXI zeigt, dass der einmalige Durchgangsrückstand von Zeolit-A nicht von der Grosse abhängt, und dass sein Rückstand bedeutend höher ist als Hydrex, ein eingetragenes Warenzeichen der J.M Huber Corporation, was ein amorphes Natriummagnesiumaluminosilikat anbelangt. Daher liegt nahe, dass der Zusammenhang der Zurückhaltung von Zeolit-A anders ist und dass er von der Art und nicht von der Grosse abhängt. Es ist naheliegend anzunehmen, dass das Rückstand sverhalten/on einer Eintragswirkung zwischen dem kristallinen Stoff und dem Zellstoff und nicht von mechanischen Wirkungen abhängt, überraschenderweise vies das Zeolit-A mit kleiner Teilchengrösse gemäss dieser Erfindung bessere optische Wirkungen in Bezug auf Helle und Lichtdurchlässigkeit auf als handelsgängiges Zeolit-A und war gleichwertig im Vergleich zu dem in Bezug auf diese Anwendung bekanntesten Kunststoff (Hydrex).Table XXI shows that the one-time run-through residue of Zeolite-A does not depend on the size, and that its residue is significantly higher than Hydrex, a registered trademark of J.M Huber Corporation for an amorphous sodium magnesium aluminosilicate. It is therefore obvious that the relationship between the retention of zeolite A is different and that it depends on the type and not on the size. It is obvious to assume that the residue behavior / on an entry effect between the crystalline substance and the pulp and not depends on mechanical effects, surprisingly See the small particle size zeolite-A according to this invention better optical effects in terms of brightness and light transmission than commercially available zeolite-A and was equivalent in comparison to the most well-known plastic for this application (Hydrex).
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GEBRAUCH VON ZEOLIT-A MIT KLEINER TEILCHENGROSSE ALS EIN FULLERSTOFF IN FEINEM PAPIER USE OF ZEOLITE-A WITH SMALL PARTICLE SIZE AS A FILLER IN FINE PAPER
STOFF 25x38x500
Nr./RIES g/ ZFULLER GRUNDGEW.
FABRIC 25x38x500
No./RIES g /
ZURUCKGE-
m HALTENER
FARBSTOFF%
RETURNED
m HOLDERS
DYE
HELLETAPPI
BRIGHT
LICHTDURCH
LÄSSIGKEITTAPPI
LIGHT THROUGH
CASUALITY
grössesize
48,948.9
72,472.4
85,585.5
82,282.2
grössesize
* Eingetragenes Warenzeichen der J.M. Huber Corporation* Registered trademark of J.M. Huber Corporation
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Die Benutzung des erfindungsgemässen Zeolit-A mit kleiner TeilchengrBsse als ein Streckmittel fürTitanJioxyd in Papier wurde bewertet, indem man es einem gebleichten Zellstoffpapiereintrag beigegeben wurde. Der Papiereintrag bestand zu 50% aus gebleichtem Hartholz und 5OZ gebleichtem Weichholz der Marke "Kraft". Bogen wurden hergestellt,und die Eigenschaften wurden nach den oben beschriebenen Verfahren getestet. TABELLE XXII zeigt den einmaligen Durchgangsrückstand von Zeolit-A in Verbindung mitTltandioxyd Diese Angaben legen ebenfalls ein anderes Rückhalteverhalten nahe und bestätigen die Ergebnisse, die in einem Verfahren mit einem einzigen Füllerstoff erhalten wurden. Die mit dem Zeolit-A von kleiner Teilchengrösse erhaltenen optischen Eigenschaften waren bedeutend besser als im Falle von Stoffen von grösserem Umfang (handelsgängiges Zeolit-A) und waren gleichwertig im Vergleich zu Hydrex.Use of the small particle size zeolite A of the present invention rated as an extender for titanium dioxide in paper, by adding it to a bleached pulp paper entry. The paper entry consisted of 50% bleached hardwood and Kraft branded 5OZ bleached softwood. Sheets were made and the properties were as described above Procedure tested. TABLE XXII shows the once through residue of zeolite-A in association with titanium dioxide These Data also suggest a different retention behavior and confirm the results obtained in a procedure with a single Filler material were obtained. The optical properties obtained with the small particle size zeolite A were significant better than in the case of substances of larger size (commercially available Zeolite-A) and were equivalent to Hydrex.
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BENUTZUNG VON ZEOLIT-A MIT KLEINER TEILCHENGROSSE ALS STRECKMITTEL FUR TITANDIOXYD IN FEINEM PAPIERUSE OF ZEOLIT-A WITH SMALL PARTICLE SIZE AS AN EXTENSION AGENT FOR TITANIUM DIOXYDE IN FINE PAPER
FARBSTOFFDYE
FDLLERSTOFFFILLER FABRIC
Kein FüllerstoffNo filler
50% kleine
Teilchengrösse 350% small
Particle size 3
Zeolit-AZeolite-A
(Beispiel 10) 6 und 50%(Example 10) 6 and 50%
Titandioxyd 9Titanium dioxide 9
5OZ handelsgängifpr 3 Zeolit-A und 6 50% Titandioxyd 95OZ commercially available pr 3 Zeolite-A and 6 50% titanium dioxide 9
Kein FüllerstoffNo filler
50% kleine
Teilchengrösse 350% small
Particle size 3
Zeolit-AZeolite-A
(Beispiel 10) 6 und 50%(Example 10) 6 and 50%
Titandioxyd 9Titanium dioxide 9
50% Hydrex und 50% Titandioxyd 50% Hydrex and 50% titanium dioxide
6 96 9
GRUNDGEWICHT 85x38x500 NR.RIES g/ q m ZUROCK-GEHALTEN BASIC WEIGHT 85x38x500 NO.RIES g / q m TOO ROCK-HELD
50,9 75,350.9 75.3
50,3 74,450.3 74.4
50,350.3
49,4 49,549.4 49.5
74,474.4
73,9 73,3 4073.9 73.3 40
2424
36
3936
39
HELLE LICHTDURCH-LSSSIGKEIT BRIGHT LIGHT TRANSMISSION
89,8
90,9 89.8
90.9
85,0 82.885.0 82.8
90,9 93,4 90.9 93.4
88,3 88,5 88.3 88.5
91,7 93,591.7 93.5
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Die Benutzung von Zeolit-A mit kleiner Teilchengrössß als Füllerstoff in Zeitungsdruck, wurde bewertet, indem ea einem normgerechten Eintrag fur Zeitungsdruck beigegeben wurde, Zeitungspapierbogen, die zu 65Z aus geraahltem Holz und zu 35% aus halbgebleichtem Kraftpapier bestandteil, wurden mit der Noble and Wood Papiermaschine hergestellt. Die Bogen wurden mit einem Auftragsgewicht von 1,7 and 2,5g Druckfarbe/qra gedruckt unter Benutzung einer Vandercook Proofing Press mit massivem Druckbrett und einem Gegenabdruck von einem Druck von 4 Mil. Nach 24 Stunden wurde die Helligkeit auf der Rückseite der bedruckten und unbedruckten Bogen überprüft. Diese Angaben wurden dann aufgezeichnet und die Ergebnisse wurden als Durchschlagwerte bei 20 g/Druckfarbe/qra angegeben (abgeänderte Fassung des Larocque-Durchschlagtests).The use of small particle size zeolite-A as a filler in newspaper printing was evaluated using a standard Entry for newsprint was added, newsprint sheet, the 65Z made of grained wood and 35% of semi-bleached Kraft paper were made with the Noble and Wood paper machine manufactured. The sheets were printed with an application weight of 1.7 and 2.5 g printing ink / qra using a Vandercook Proofing press with a solid printing board and a counterprint of a print of 4 mils. After 24 hours the brightness was on the reverse side of the printed and unprinted sheets are checked. This information was then recorded and the results were saved as Discharge values given at 20 g / printing ink / qra (modified Version of the Larocque penetration test).
Die Angaben in Tabelle XXIII zeigen ebenfalls, dass das Rückhalteverhalten des Zeolit-A anders ist als bei anderen Spezialfüllerstoffen, die oft zur Anwendung im Zeitungsdruck benutzt werden. Die Ergebnisse bestätigen ebenfalls, dass Zeolit-A von kleiner Teilchengrösse dem marktgängigen Zeolit-A überlegen ist und günstige Ergebnisse zeigt, im Vergleich zu Zeolex 22, ein eingetragenes Warenzeichen der J.M. Huber Corporation, was ein amorphes Natriumaluminosilikat anbelangt.The information in Table XXIII also shows that the retention behavior of zeolite A is different than that of other special fillers, which are often used for application in newspaper printing. The results also confirm that zeolite A with a small particle size is superior to the commercially available zeolite A and shows favorable results, compared to Zeolex 22, a registered trademark of J.M. Huber Corporation for an amorphous sodium aluminosilicate.
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Tabelle XXIII Benutzung von Zeolit-A mit kleiner Teilchengröße im ZeitungsdruckTable XXIII Use of zeolite-A with small particle size in newspaper printing
24 χ 36 χ 500 Mil. mm Helle Lichtdurch- 2 g/2 m Färbst. Abzug Nr./Ries g/qm lassigkeit 24 χ 36 χ 500 mil. mm light light transmission 2 g / 2 m dye. Deduction No./Ries g / qm nonchalance
28,8 46,9 3,0 0,76 59,3 83,7 17,128.8 46.9 3.0 0.76 59.3 83.7 17.1
2 30,1 49,0 3,1 ,079 61,0 86,5 13,4 222 30.1 49.0 3.1, 079 61.0 86.5 13.4 22
4 30,4 49,5 3,1 ,079 62,3 88,0 10,4 394 30.4 49.5 3.1, 079 62.3 88.0 10.4 39
2 28,8 46,9 3,0 ,076 60,2 84,8 13,1 232 28.8 46.9 3.0, 076 60.2 84.8 13.1 23
4 29,5 48,0 3,0 ,076 61,1 85,7 9,8 434 29.5 48.0 3.0, 076 61.1 85.7 9.8 43
,084 58,6 86,4 12,3, 084 58.6 86.4 12.3
2 30,6 49,8 3,2 ,081 59,2 87,7 11,4 72 30.6 49.8 3.2, 081 59.2 87.7 11.4 7
4 31,3 50,9 3,2 ,081 59,6 88,8 10,6 144 31.3 50.9 3.2, 081 59.6 88.8 10.6 14
lerstoffsubstance
TeilchenParticle
größesize
OO
3535
FüllerstoffFiller material
gängigermore common
Die Benutzung von Zeolit-A von kleiner Teilchengrösse im Papierstrich wurde bei verschiedenen Streichformeln überprüft. Zwei dieser Formeln waren die folgenden:The use of zeolite A of small particle size in the paper coating has been tested in various coating formulas. Two of these formulas were the following:
1. 87Z besprühter Ton1. 87Z sprayed tone
5Z Titandioxyd 8Z Farbstoff5Z titanium dioxide 8Z dye
2. 92% besprühter Ton2. 92% sprayed clay
8% Farbstoff8% dye
Diese Gemische wurden hergestellt mit 58% Festsubstanz mit 16 Teilen pro Hundert des Bindemittelstandes (75% Stärke - 25% Latex) und wurden unter Benutzung eines Cowles-Auflösungsgefässes gemahlen. Das benutzte Papier gehorte zur Papiersorte Nr. 32 und wurde über 13*/3300 Quadratfuss gestrichen unter Benutzung eines Keegan Laboratory -Streichers mit austretender Kante. Alle Bogen wurden bei 150°F und 100 psig mit drei Knicken stark satiniert. Die Bogen wurden dann überprüft in Bezug auf Glanz, Lichtdurchlässigkeit und Helle unter Benutzung der folgenden TAPPI-Normen:These mixtures were made with 58% solids with 16 parts per hundred of the binder level (75% starch - 25% latex) and were ground using a Cowles dissolver. The paper used was Grade # 32 and was painted over 13 * / 3300 square feet using a Keegan Laboratory strings with a protruding edge. All sheets were heavily satin finished at 150 ° F and 100 psig with three kinks. the Sheets were then checked for gloss, light transmission, and lightness using the following TAPPI standards:
Die Ergebnisse der Tabelle XXIV zeigen, dass Zeolit-A mit kleinen Teilchengrossen den handelsgängigen Zeolit-A überlegen ist. Dieses tritt besonders zutage bei der besseren Entwicklung des Glanzes, aber es bestehen auch bedeutende Verbesserungen in Bezug auf Helle und Lichtdurchlässigkeit, wenn das Produkt entweder als ein Streckmittel für Titan oder als ein Füllermittel benutzt wird. Ahnliche Wirkungen wurden bei Versuchen mit gestrichenen Pappen beobachtet.The results of Table XXIV show that zeolite-A with small Particle size is superior to the commercially available zeolite-A. This is particularly evident in better gloss development, but there are also significant improvements in lightness and light transmission when the product is used either as an extender for titanium or as a filler agent. Similar Effects have been observed in tests with coated cardboard.
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BENUTZUNG VON ZEOLIT-A MIT KLEINER TEILCHENGRÖßE ALS EIN STRECKMITTEL FÜR TITANOIOXYD IN PAPIERSTRICHENUSE OF ZEOLIT-A WITH SMALL PARTICLE SIZE AS AN EXTENDOR FOR TITANOIOXYDE IN PAPER COATINGS
(87% besprühter Ton - 5% TiO2 8% Farbstoff)(87% sprayed clay - 5% TiO 2 8% dye)
75 Grad ΤΛΡΡΙ TAPPI75 degrees ΤΛΡΡΙ TAPPI
Farbstoff Glanz, % HELLE LichtdurchlässigDye gloss,% LIGHT translucent keitspeed
Zeolit-A mitZeolite-A with
kleiner Teilchen- fi grossesmall particles fi large
(Beispiel 10)(Example 10)
HandelsgängigerMore tradable
Zeolit-A 55,0 70,4 90,3Zeolite-A 55.0 70.4 90.3
BENUTZUNG VON ZEOLIT-A VON KLEINER TEILCHENGROSSE ALS EIN FARBSTOFF IN PAPIERSTRICHENUSE OF ZEOLIT-A OF SMALL PARTICLE SIZE AS A COLORANT IN PAPER COATED
(92Z besprühter Ton - 8% Farbstoff)(92Z sprayed clay - 8% dye)
P . ff 75 Grad TAPPI TAPPIP. ff 75 degrees TAPPI TAPPI
ar Sto Glanz, % Helle LichtdurchlässiRkelt ar Sto gloss, % light translucent
Zeolit-A mit kleinerZeolite-A with smaller
TellchengrösseSmall plate size
(Beispiel 10) 64,0 69,3 89,0(Example 10) 64.0 69.3 89.0
Handelsgängige rCommercial r
Zeolit-A 55,9 68,1 88,5Zeolite-A 55.9 68.1 88.5
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ZUSAMMENSETZUNGEN COMPOSITIONS VOM FROM THE GUMMIRUBBER
Eine Gwizusammeosetzung kann gebildet werden, die das erfindungs- geaässe Zeolit-A, Zeolit-X oder eine Kombination beider Zeolite enthalt.A compound composition can be formed which contains the zeolite A according to the invention, zeolite X or a combination of both zeolites.
Die Gunaiarten (die hier auch als Elastomere bezeichnet werden und deren Stoffe nicht vulkanisiert sind), die in der Erfindung angewandt werden,können schliessen Naturgummis sowie künstliches Gummi ein. Beispiele von geeigneten künstlichen Gummis sind Styrol-Butadien, Butylgummi, Nitril-Gummi, Polybutadien, Polyisopren, Äthylen-Propylen, Akrylgurani, Fluorkohlenstoffgummis, Polysulfidgummis und Silikon-Kautschuk. Mischpolymergemische der obigen künstlichen Gummis können allein oder in Verbindung mit Naturgummi angewandt werden. Die bevorzugten Gummiarten sind Nitril-Gummi, Styrol-Butadiengummi, Naturgummi, Polyisopren und Mischungen dieser Gummis, weil diese sich besser nit Polyesterfasern vertragen, obwohl kleinere Mengen anderer Gummis ohne nachteilige Wirkungen miteingesetzt werden können. Die U.S. Patentschrift 3, 036 980 wird als Hinweis angegeben, um die Bildung von Gummizusammensetzung cm, die Zeolite enthalten, zu demonstrieren.The Gunai species (which are also referred to here as elastomers and whose substances are not vulcanized) used in the invention can include natural rubbers as well as artificial rubber. Examples of suitable synthetic rubbers are styrene-butadiene, butyl rubber, nitrile rubber, polybutadiene, polyisoprene, ethylene-propylene, Acrylic gurani, fluorocarbon rubbers, polysulfide rubbers, and silicone rubber. Interpolymer blends of the above artificial rubbers can be used alone or in conjunction with natural rubber. The preferred types of rubber are nitrile rubber, styrene-butadiene rubber, Natural rubber, polyisoprene and mixtures of these rubbers, because they get along better with polyester fibers, although smaller quantities other rubbers can also be used without adverse effects. The U.S. Patent 3, 036 980 is given as a reference to to demonstrate the formation of rubber compositions containing zeolites.
Eine Kunststoffzusammensetzung kann gebildet werden, die erfindungsgeraässe Zeolite von kleiner und einheitlicher Grosse enthält. Entweder Zeolit-A, Zeolit-X oder eine Kombination beider Zeolite kann benutzt werden.A plastic composition can be formed according to the invention Contains zeolites of small and uniform size. Either Zeolite-A, Zeolite-X, or a combination of both zeolites can be used will.
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Die Zeolite dieser Erfindung können auch als sich nicht absetzende Mattierungsfarbstoffe benutzt werden. Entweder Zeolit-A, Zeolit- X oder eine Kombination beider Zeolite kann benutzt werden. The zeolites of this invention can also be used as non-settling matte dyes. Either Zeolite-A, Zeolite- X, or a combination of both zeolites can be used.
Zeolit-A mit kleinen Teilchengrossen wurde als ein sich nicht absetzender Mattierungsfarbstoff in Nitrozelluloselack und als Hauptstreckmittel für Farbstoffe in Flachspachtel-Latexverfahren bewertet. Versuche mit dem Nitrozelluloselack wurden ausgeführt, indem das Zeolit einem Lack beigegeben wurde. Die Zeolitmenge entsprach 10 Gewichts-% der Festsubstanzen der Lösemittel. Der Lack und der Zeolit wurden miteinander vermischt unter Benutzung eines Hamilton Beach Mischers, Modell 936 mit 16 000 Upm über einen Zeitraum von vier Minuten, und das entstandene Gemisch wurde dann durch ein feinmaschiges Farbsieb gesiebt. Die Hegman-Abreibung wurde auf die übliche Weise bestimmt, und das Gemisch wurde dann auf Leneta 5c Papiertafeln hinabgezogen unter Benutzung eines Nr. 34 drahtgewickeltem Belegungsauftragsstab. Die Tafeln wurden bei Zimmertemperatur 45 Minuten lang unter staubfreien Verhältnissen in senkrechter Lage getrocknet. Ein Vieleck-Glanzmesser vom Typ Gardner wurde benutzt, um den Glanz (60 Grad Zunahme) und den Widerschein (85 Grad Zunahme) der Tafeln zu bestimmen. Die Absetzung wurde bewertet unter Benutzung eines beschleunigten Tests einer beliebigen Skala von 0 (misslungen) bis 10 (keine) nach 7 Tagen bei 120 F. Zeolite-A with small particle sizes was evaluated as a not absetzender Mattierungsfarbstoff in nitrocellulose lacquer and as the main extender for dyes in flat trowel latex method. Experiments with the nitrocellulose lacquer were carried out by adding the zeolite to a lacquer. The amount of zeolite corresponded to 10% by weight of the solids in the solvents. The paint and zeolite were mixed together using a Hamilton Beach Mixer Model 936 at 16,000 rpm for four minutes and the resulting mixture was then sieved through a fine mesh paint screen. The Hegman rub was determined in the usual manner and the mixture was then drawn down onto Leneta 5c paper panels using a No. 34 wire-wound coating applicator stick. The panels were dried in a vertical position at room temperature for 45 minutes under dust-free conditions. A Gardner polygon gloss meter was used to determine the gloss (60 degree increase) and reflectance (85 degree increase) of the panels. Withdrawal was rated using an accelerated test on any scale from 0 (failed) to 10 (none) after 7 days at 120 F.
Die Ergebnisse in Tabelle XXV zeigen, dass Zeolit-A mit kleiner Teilchengrösse dem handelsgängigen Zeolit-A in allen Kategorien überlegen war, und die ausserordentliche Klarheit des den Zeolit-A mit kleinerThe results in Table XXV show that zeolite A with a small particle size was superior to the commercially available zeolite A in all categories, and the extraordinary clarity of the zeolite A with a smaller particle size
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Teilchengrösse enthaltenden Lackes würde in besonderen Anwendungsbereichen von bedeutendem Wert sein.Particle size-containing paint would be of significant value in particular applications.
BENUTZUNG VON ZEOLIT-A MIT KLEINER TEILCHENGROSSE ALS EIN SICH NICHT ABSETZENDER MATTIERUNGSFARBSTOFF IN NITROZELLULOSELACKUSE OF ZEOLIT-A WITH SMALL PARTICLE SIZE THAN A NOT YOURSELF DEPOSITIVE MATTING COLOR IN NITROCELLULOSE VARNISH
Probe Hegman 60 Glanz 85 Widerschein Absetzen Sample Hegman 60 gloss 85 reflection settling
Zeolit-A mit
kleiner Teilchengrösse (Beispiel 10) 6,25 15 27 8Zeolite-A with
small particle size (example 10) 6.25 15 27 8
HandelsgängigeCommercially available
Zeolit-A 6,00 33 71 1Zeolite-A 6.00 33 71 1
Die Benutzung von Zeolit-A mit kleiner Teilchengrösse als Hauptstreckmittel in Flachspachtel-Latexverfahren wurde wie folgt bewertet:The use of small particle size zeolite-A as the main extender in the flat spatula latex method was rated as follows:
Teil I der Bestandteile wurden gemischt. Teil II der Bestandteile wurde dann beigefügt,und das gesamte Gemisch wurde 10 Minuten lang in einem Schnellaufenden Mischer der Marke Cowles gemischt. Zu diesem Zeitpunkt wurde jjer Zeolit-A beigegeben und 5 Minuten lang dispergiert. Dann wurden die Entspannungsmittel (Teil III) zur Vervollständigung des Gemisches beigegeben und es wurde für weitere 5 Minuten gemischt. Die entstandene Farbe wurde hinabgezogen auf Leneta IB Papiertafeln unter Benutzung eines Nr. 34 drahtgewickelten Belegungsauftragsstabes. Die Tafeln wurden bei Zimmertemperatur unter staubfreien Verhältnissen in senkrechter Stellung getrocknet. Ein Vieleck-Glanzmesser vom Typ Gardner wurde benutzt, um den Glanz und Widerschein der Tafeln festzustellen.Part I of the ingredients were mixed. Part II of the ingredients was then added and the entire mixture blended for 10 minutes in a Cowles brand high speed mixer. At this point, Zeolite-A was added to each and dispersed for 5 minutes. The relaxants (Part III) were then added to complete the mix and mixed for an additional 5 minutes. The resulting paint was drawn down onto Leneta IB paper panels using a # 34 wire-wound coating applicator stick. The panels were dried in an upright position at room temperature under dust-free conditions. A polygon glossmeter Gardner type was used to determine the shine and reflection of the panels.
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Gemisch Teil I Wasser Cellosize OP-15000 AMP-95 Daxad Äthyleng IycoI Super Ad It Napco NDW Teil II R-901 Huber 7OC G-WeissMixture Part I Water Cellosize OP-15000 AMP-95 Daxad Äthyleng IycoI Super Ad It Napco NDW Part II R-901 Huber 7OC G-Weiss
Zeolit-A mit kleiner Teilchengröße (Beispiel 10)Small particle size zeolite A (Example 10)
Handelsgängiger Zeolit-A Teil III Wasser QP-15000 AMP-95 Texanol Napco NDW Anis co 3011Commercially available zeolite A part III water QP-15000 AMP-95 Texanol Napco NDW Anis co 3011
6060
183 3 3 8 2183 3 3 8 2
264264
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183 3 3 8 2 264183 3 3 8 2 264
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TABELLE XXVIITABLE XXVII
BENUTZUNG VON ZEOLIT-A VON KLEINER TEILCHENGROSSE ALS EIN HAUPTSTRECKMITTEL IN FLACHSPACHTEL-LATEXVERFAHRENUSE OF ZEOLIT-A OF SMALL PARTICLE SIZE AS A MAIN EXTENSION IN FLAT Trowel-LATEX PROCESS
Zeolit-A mit kleiner Teilchengrösse (Beispiel 10)Zeolite-A with small particle size (Example 10)
Handelsgängiger Zeolit-ACommercially available zeolite-A
Die Ergebnisse der Tabelle XXVII zeigen, dass Zeolit-A mit kleiner Teilchengrösse besser als ein handelsgängiger Zeolit-A als Hauptfarbstreckmittel in diesem Farbsystem wirkt. Dieses wird bewiesen durch die Helle und die Kontrastverhältnisse, die beweisen, dass Zeolit-A von kleiner Teilchengrösse bedeutend wirksamer und leistungsfähiger in Bezug auf optische Eigenschaften ist.The results of Table XXVII show that zeolite-A with smaller Particle size better than a commercially available zeolite A as the main dye extender works in this color system. This is evidenced by the brightness and the contrast ratios which prove that Small particle size zeolite-A is significantly more effective and efficient in terms of optical properties.
Es wurde festgestellt, dass der erfindungsgeraässe Zeolit-Y besonders gute Adsorptionseigenschaften hat, wie durch die typischen Adsorptionsangaben der Tabelle XXVIII bewiesen wird. It was found that zeolite-Y according to the invention is particularly has good adsorption properties, as evidenced by the typical adsorption information in Table XXVIII.
TABELLE XXVIII ADSORPTIONSANGABEN IN BEZUG AUF ZEOLIT-YTABLE XXVIII ADSORPTION INFORMATION RELATING TO ZEOLITE-Y
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Die obigen Angaben wurden auf die folgende Weise erhalten: Proben von Zeolit-Y, die durch Dehydratisierung bei einer Tenperatur von ungefähr 350 C in einem Vakuum aktiviert worden waren, wurden geprüft, um ihre Adsorptionseigenschaften festzustellen. Die Adsorptionseigenschaften wurden in einer McBain-Baker Adsorptionsanlage gemessen. Die Zeolitproben wurden in leichten Aluminiumeimern untergebracht, die an Quarzfedern aufgehängt wurden. Sie wurden an Ort und Stelle aktiviert, und das Probegas oder der Probedampf wurde dann in die Anlage eingelassen. Die Gewichtszunahme des Adsorbens wurde durch die Federdehnungen gemessen und durch einen Kathetometer abgelesen. Der in Tabelle XXVIII für jede Adsorption angegebene Druck ist der Druck der adsorbierten Substanz. Der Ausdruck "Gewichts-% Adsorbiert" in der Tabelle bezieht sich auf die prozentuelle Gewichtszunahme des aktivierten Adsorbens.The above data were obtained in the following manner: Samples of zeolite-Y obtained by dehydration at a temperature activated at about 350 C in a vacuum were examined to determine their adsorption properties. the Adsorption properties were measured on a McBain-Baker adsorption unit measured. The zeolite samples were placed in light aluminum pails housed, which were hung on quartz springs. They were activated on the spot, and so was the sample gas or steam was then let into the facility. The increase in weight of the adsorbent was measured by the spring elongations and by read a cathetometer. The pressure given in Table XXVIII for each adsorption is the pressure of the substance adsorbed. The term "wt% adsorbed" in the table refers to the percentage weight gain of the activated adsorbent.
Wie aus den Adsorptionsangaben in der Tabelle zu ersehen ist, kann aktiviertes Zeolit-Y dazu benutzt werden,Moleküle, die eine kritische Dimension haben, die grosser ist als die des Heptocosafluorotributylamin, von Molekülen zu trennen, die kleinere kritische Dimensionen haben. Die kritische Dimension eines Moleküls wird gekennzeichnet als der Durchmesser des kleinsten Zylinders, der ein Modell des Moleküls unterbringen kann, welches aufgebaut wurde unter Benutzung der besten vorhandenen van der Waals -Radien, Bindungswinkel und Bindungslängen.As can be seen from the adsorption information in the table, can activated zeolite-Y can be used to create molecules that have a critical dimension that is larger than that of heptocosafluorotributylamine, separate from molecules that have smaller critical dimensions. The critical dimension of a molecule is characterized as the diameter of the smallest cylinder that can accommodate a model of the molecule being built was made using the best available van der Waals radii, Bond angles and bond lengths.
Eine einzigartige Eigenschaft des Zeolit-Y ist seine starke Bevorzugung von polaren, polarisierbaren und gesättigten Molekülen, natürlich vorausgesetzt, dass diese Moleküle von einer Grosse und FormA unique property of Zeolite Y is its strong preference of polar, polarizable and saturated molecules, provided, of course, that these molecules are of a size and shape
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sind, die es ihnen ermöglichen, in das Porensystem einzutreten. Dieses ist der Fall im Gegensatz zu Holzkohle und Kieselgel, die eine Hauptbevorzugung aufweisen, die auf der Flüchtigkeit der adsorbierten Substanz basiert.that allow them to enter the pore system. This is the case in contrast to charcoal and silica gel, which have a major preference based on the volatility of the substance being adsorbed.
Zeolit-Y. untcrschcided sich von anderen molekularen Siebsystemen, wie zum Beispiel Zeolit-X,beschrieben in U.S.-Patentschrift 2 882 244, durch seine besondere Festigkeit gegenüber Dampf bei erhöhten Temperaturen. Dabei handelt es sich um eine Eigenschaft, die Zeolit-Y besonders brauchbar macht für Verfahren wie Gastrocknen .Zeolite-Y. differs from other molecular sieve systems, such as Zeolite-X described in U.S. Patent 2 882 244, due to its special resistance to steam at elevated temperatures. This is a property which makes zeolite-Y particularly useful for processes such as gas drying .
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Claims (1)
folgenden Molverhältnisse der Bestandteile aufweist:d) the reaction of the mixed sodium aluminate and sodium silicate at a temperature which is slightly higher than the mixing temperature, the reaction mixture the
has the following molar ratios of the components:
feiner Teilchengrösse gewonnen wird, wobei die durchschnittliche Teilchengrösse weniger als 2 Mikr. im Durchmesser
beträgt, unde) the continuation of the reaction at these molar ratios to form zeolite, while the molar ratios and the urase setting time are regulated so that a zeolite with
fine particle size is obtained, the average particle size being less than 2 microns. In diameter
is, and
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