ITMI961311A1 - Materiale cristallino microporoso, procedimento per la preparazione e uso in composizioni detergenti - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda un materiale cristallino microporoso.
Più in particolare la presente invenzione riguarda un materiale cristallino microporoso, qui di seguito denominato zeolite A-LSX ( "Low Silica X"), ed un procedimento per la sua preparazione.
Ulteriore oggetto della presente invenzione è l'uso di detto materiale quale "builder" in sistemi detergenti .
La presente invenzione riguarda anche le composizioni detergenti contenenti la suddetta zeolite A-LSX.
Le zeoliti, sia di origine naturale che sintetica, sono allumino-silicati di natura cristallina porosa costituiti da un "framework" tridimensionale di tetraedri TO4, dove T può essere silicio od alluminio. La presenza di alluminio in coordinazione tetraedrica nel reticolo cristallino determina un eccesso di carica negativa che viene bilanciata da ioni di metalli alcalini (Na, K, Rb, Li e Cs), alcalino terrosi (Mg e Ca), cationi ammonici.
E' noto l'utilizzo della zeolite A come builder" in sistemi detergenti come, ad esempio, descritto nei brevetto USA 4,649,036, allo scopo di rimuovere dalle acque di lavaggio gli ioni di metalli polivalenti, in particolare ioni calcio, che costituiscono la parte preponderante della durezza dell'acqua. Tuttavia, la zeolite A, non riduce apprezzabilmente la durezza riferita alla presenza degli ioni magnesio a causa della insufficiente dimensione dei suoi pori in rapporto al raggio di tale ione in soluzione acquosa, a temperatura di primo contatto, nel lavaggio con <">acqua della rete idrica .
Infatti, a temperatura ambiente, la cinetica dello scambio dello ione magnesio, prima dell'azione del sistema di lavaggio che comprende, ad esempio, tensioattivi, agenti sbiancanti, carbonati, ecc, è estremamente lenta e, di conseguenza, la capacità della zeolite A di rimuovere gli ioni magnesio, risulta nella pratica insufficiente al punto da richiedere additivi coadiuvanti.
E' anche nota la necessità di una rimozione pressoché completa e più rapida possibile degli ioni, quali calcio e magnesio, dal sistema di lavaggio al fine di migliorarne l'efficacia e di eliminare la formazione di incrostazioni residue sul tessuto. Infatti, in caso di non rimozione di detti ioni, i sali solubili di calcio e di magnesio normalmente presenti nell'acqua danno luogo, per effetto di altri componenti il formulato detergente quali, ad esempio, carbonato sodico, alla formazione di precipitati di carbonati e di carbonati-idrati misti di calcio e di magnesio.
Inoltre, la formazione di sali poco solubili di questi ioni, specialmente in formulazioni detergenti contenenti tensioattivi anionici, riducono la quantità attiva di questi componenti disponibili per il lavaggio stesso. A questo va aggiunto che essi danno origine, come già descritto sopra, a depositi sui tessuti che possono portare danni alle fibre .
Un'altra zeolite nota in detergenza è la zeolite X descritta, ad esempio, nel brevetto tedesco DD 43,221, che presenta una larghezza dei pori sufficientemente grande, tale da garantire una velocità di scambio degli ioni, in particolare dello ione magnesio, sufficientemente elevata. Tuttavia, il rapporto Si/Al che, al contrario di quello della zeolite A, è sempre nettamente superiore ad 1, porta ad una riduzione della capacità di scambio complessiva .
Inoltre, mentre nella zeolite A tutti i siti sono accessibili allo scambio ionico (sistema a pori uniformi con un diametro medio dei pori pari, a 4,2 À), nel reticolo della zeolite X esistono zone meno accessibili allo scambio ionico (sistema a pori non uniformi: zone con pori aventi un diametro medio pari a 7,4 À e zone con pori aventi un diametro medio pari a 2,2 À).
A fronte di tale situazione è stata messa a punto una zeolite avente un rapporto Si/Al da 0,9 a 1,1, simile a quello della zeolite A, ed identificata come zeolite LSX ( "Low Silica X"), in grado di presentare i vantaggi di una capacità di scambio vicina a quella della zeolite A, grazie al rapporto Si/Al, insieme ad una velocità di scambio tipica della zeolite X, grazie alla sua struttura. Detta zeolite LSX è descritta, ad esempio, nel brevetto inglese GB 1,580,928.
Tuttavia, i metodi noti di preparazione di tale zeolite LSX, risultalo essere estremamente onerosi per una realizzazione industriale economicamente sostenibile e commercialmente valida. La suddetta preparazione richiede, infatti, tempi di produzione ed, in particolare, di "aging" eccessivamente lunghi: da 15 ore a 100 ore a temperature inferiori a 50°C. Inoltre, la necessità di operare ad elevati rapporti molari K2O/K2O Na2O compresi tra 0,10 e 0,40, introduce un ulteriore elemento negativo in quanto, la presenza di potassio nella zeolite finale, richiede un trattamento di purificazione della stessa al fine di ottenere la capacità e la velocità di scambio di ioni volute e le caratteristiche per un prodotto adatto all'uso nel campo della detergenza .
La Richiedente ha ora sorprendentemente trovato un procedimento più semplice e meno costoso in grado di superare i problemi sopra descritti che consente di ottenere un nuovo materiale cristallino microporoso, qui di seguito denominato zeolite A-LSX ( "Low Silica X"). Detta zeolite è caratterizzata da una struttura tale da presentare i vantaggi delle zeoliti di tipo A e quelli delle zeoliti di tipo X. Inoltre, detta zeolite, è particolarmente adatta all'impiego nel campo della detergenza in «guanto possiede una elevata capacità e velocità di rimozione degli ioni calcio e magnesio presenti nell'acqua alle normali temperature di lavaggio. Degno di nota è anche il fatto che la zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione, presenta caratteristiche di capacità e di velocità di scambio dei suddetti ioni calcio e magnesio, decisamente superiori a quelli ottenibili da semplici miscele fisiche di zeolite A e di zeolite X, Inoltre, nella zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione, sono sufficienti percentuali di zeolite LSX dell'ordine del 20%-30% per realizzare gli obiettivi voluti nelle performance applicative di capacità e velocità degli ioni calcio e magnesio. Comunque, la percentuale di zeolite LSX, quando necessario, può arrivare fino al 90%.
Costituisce pertanto oggetto della presènte invenzione un materiale cristallino microporoso denominato zeolite A-LSX avente, nella sua forma anidra, una composizione molare degli ossidi corrispondente alla formula (I):
in cui:
- M ed Μ', uguali o diversi tra loro, rappresentano un catione di un metallo alcalino od alcalino terroso di valenza n;
z è un numero compreso tra 2,1 e 2,6, estremi inclusi .
Preferibilmente M ed Μ', diversi tra loro, rappresentano un metallo alcalino, più preferibilmente sodio e potassio, rispettivamente.
La zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione viene ottenuta mediante un procedimento che comprende:
(a) preparare due soluzioni acquose contenenti, rispettivamente :
Al2O3 e M2/nO oppure Al2O3 ed una miscela di Μ2/nO M'2/nO;
SiO2 e M2/nO oppure SiO2 ed una miscela di M2/nO M’2/nO;
in cui la quantità dei reagenti è tale da rispettare i seguenti rapporti molari:
SiO3/Al2O3 da 2,30 a 2,60, estremi inclusi, preferibilmente da 2,40 a 2,55, estremi inclusi; M2/nO M'2/nO/SiO2 da 2,40 a 1,20<'>, estremi inclusi, preferibilmente da 1,70 a 1,25, estremi inclusi;
M2/nO/M2/nO M'2/nO da 0,91 a 1,00, estremi inclusi, preferibilmente da 0,94 a 0,96, estremi inclusi;
H2O/M2/nO M'2/nO da 20 a 40, estremi inclusi, preferibilmente da 22 a 33, estremi inclusi; (b) mettere in contatto le due miscele preparate nello stadia (a), a temperatura compresa tra 20°C e 70°C, per un tempo compreso tra 1 minuto e 30 minuti;
(c) "aging" della miscela ottenuta nello stadio (b) ad una temperatura compresa tra 60°C e 70°C, per un tempo compreso tra 30 minuti e 15 ore, preferibilmente tra 2 ore ed 8 ore;
(d) cristallizzazione della miscela ottenuta nello stadio (c) ad una temperatura compresa tra 90°C e 100°C, per un tempo compreso tra 10 minuti e 120 minuti, preferibilmente tra 30 minuti e 60 minuti .
Lo stadio (a) del procedimento sopra descritto viene condotto a temperatura compresa tra 20°C e 220': la temperatura utilizzata dipende dal materiale di partenza.
Quali fonti di alluminio utile nello stadio (a) del procedimento oggetto della presente invenzione, si utilizzano una soluzione di alluminato di sodio oppure una soluzione di alluminato di sodio e di potassio .
Quale fonte di silicio utile nello stadio (a) del procedimento oggetto della presente invenzione, si utilizza una soluzione di silicato di sodio oppure una soluzione di silicato di sodio e di.potassio, in cui il rapporto SiO2/Na2O o SiO2/Na3O K2O, è un numero intero o frazionario compreso tra 1 e 3, estremi inclusi.
Quali fonti di cationi utili nello stadio (a) del procedimento della presente invenzione, si utilizzano idrossido di sodio oppure una miscela di idrossido di sodio e di potassio.
Secondo una attuazione preferita del procedimento oggetto della presente invenzione, M rappresenta sodio ed M' rappresenta potassio e, la miscela dei reattivi nello stadio (b) può essere eseguita a temperatura ambiente unendo le soluzioni acquose preparate nello stadio (a), sotto agitazione, su un piede di acqua.
Durante la fase di "aging" (c) la massa viene lasciata stazionare, preferibilmente, in assenza di agitazione. Anche se l'agitazione della miscela non costituisce un parametro operativo critico, dipendendo anche dalla apparecchiatura di sintesi, è tuttavia preferibile condurre il suddetto stadio (c) di "aging" in condizioni statiche e quello di cristallizzazione (d) in condizione statiche o sotto agitazione (agitazione che viene realizzata con i comuni dispositivi noti ai tecnici del ramo).
Secondo un’altro modo di attuazione del procedimento oggetto della presente invenzione, M rappresenta sodio ed M’ rappresenta potassio ed è possibile realizzare la miscela di reazione dello stadio (£>) aggiungendo, alla soluzione di alluminato di sodio od alla soluzione di alluminato di sodio e di potassio preparata nello stadio (a), sotto agitazione, la soluzione di silicato di sodio o la soluzione di silicato di sodio e di potassio preparata nello stadio (a), ad una temperatura tale da ottenere una temperatura media risultante compresa tra 60°C e 70°C, essendo poi i successivi stadi (c) e (d) condotti nelle stesse condizioni sopra descritte.
Al termine dello stadio (d)“di cristallizzazione, il prodotto solido cristallino viene separato dalla miscela madre mediante tecniche convenzionali quali, ad esempio, filtrazione, lavato con acqua demineralizzata e sottoposto ad essicamento. Detto essicamento viene convenientemente condotto a temperature fino a circa 170°C e, preferibilmente, dell’ordine di 90°C-120°C, per un tempo sufficiente ad eliminare l'acqua di imbibizione in modo completo o sostanzialmente completo.
Il prodotto finale preferito ha la seguente composizione in termini di moli di ossido:
Na2O da 0,9 a 0,99, estremi inclusi;
K2O da 0,1 a 0,01, estremi inclusi;
Al2O3 1,00;
SiO2 da 2,10 a 2,30, estremi inclusi; ed un contenuto in H2O di cristallizzazione compreso tra il 21% ed il 24%, estremi inclusi.
La zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione ha un diametro medio delle particelle compreso tra 0,9 μm e 10 μm, estremi inclusi, preferibilmente tra 1,5 μm e 5 μm, estremi inclusi.
Ulteriore oggetto della presente invenzione è l'uso della suddetta zeolite A-LSX come "builder" in sistemi detergenti.
La presente Invenzione riguarda anche le composizioni detergenti contenenti la zeolite A-LSX sopra descritta.
La zeolite A-LSX può essere incorporata in composizioni detergenti aventi qualsiasi forma fisica quali, ad esempio, polveri, liquidi, gels e barre solide. I principi di formulazione già noti per l'uso della zeolite 4A nelle composizioni detergenti possono essere, generalmente, utilizzati.
La zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione può essere utilizzata come "builder" da sola oppure insieme ad altri "builders" comunemente utilizzati. Detta zeolite può sostituire la zeolite A e la zeolite LSX nelle composizioni detergenti utili per le normali applicazioni. Due classi di composizioni detergenti in cui la zeolite oggetto della presente invenzione è particolarmente utile sono i detergenti per il lavaggio dei tessuti ed i detergenti per lavastoviglie.
La quantità totale di "builder” presente nelle composizioni detergenti è compresa, usualmente, tra 20% ed 80% in peso e questa quantità può essere costituita totalmente o parzialmente dalla zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione. La zeolite A-LSX può essere, se si desidera, utilizzata in combinazione con<' >altri alluminosilicati come, ad esempio, la zeolite A. La quantità di zeolite A-LSX presente nelle composizioni detergenti oggetto della presente invenzione, è preferibilmente compresa tra 20% ed 50% in peso.
Altri "builders" che possono essere presenti sono, ad esempio, polimeri policarbossilati come poliacrilati , copolimeri acrilico-maleico , o fosfinati acrilici; policarbossilati monomerici come nitrilotriacetati ed etilendianuninotetraacetati ; sali inorganici come carbonato di sodio; e molti altri composti comunemente utilizzati e noti ai tecnici del ramo.
La zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione è utile, particolarmente, in composizioni detergenti che non contengono, oppure contengono una quantità ridotta, di "builders" contenenti fosfato inorganico come sodio tripolifosfato, sodio ortofosfato e sodio pirofosfato.
Le composizioni detergenti, ulteriore oggetto della presente invenzione, possono inoltre contenere, quali componenti essenziali, uno o più tensioattivi che possono essere scelti tra i tensioattivi contenenti sapone o non contenenti sapone anionici, cationici , nonionici, anfoteri e "zwitterionic", o loro miscele. Molti tensioattivi<' >utili allò scopo sono disponibili commercialmente e sono descritti in letteratura come, ad esempio, in "Surface-Active Agents and Detergents", Voi. I e II, da Schwartz, Perry and Berch.
Tensioattivi preferiti sono i tensioattivi anionici e nonionici contenenti sapone ed i tensioattivi sintetici non contenenti sapone anionici e nonionici .
I tensioattivi anionici sono ben noti nell'arte. Esempi di questi sono alchilbenzeni solfonati, in particolare alchilbenzeni solfonati di sodio aventi una catena alchilica C8-C15; alchil solfati primari e secondari, in particolare solfati di sodio di un alcool primario C12-C15; olefine solfonate; alcani solfonati; dialchil solfosuccinati; esteri solfonati di acidi grassi.
Tensioattivi nonionici che possono essere utilizzati sono alcooli primari e secondari etossilati, in particolare alcooli primari e secondari C11-C18 etossilati contenenti da 1 a 20 moli di ossido di etilene per mole di alcool; alchilpoliglucosidi .
La scelta del tensioattivo e della quantità presente, dipenderà dall'uso finale della composizione detergente<">. Ad esempio, per detergenti per lavastoviglie, è preferibile utilizzare una bassa quantità di tensioattivo nonionico a bassa capacità schiumogena. Nel caso di composizioni detergenti per il lavaggio dei tessuti, possano essere utilizzati tensioattivi diversi, come è ben noto agli esperti nell'arte, a seconda dell'impiego finale di dette composizioni detergenti: lavaggio a mano o a macchina .
La quantità totale di tensioattivo presente nelle composizioni detergenti dipenderà, ovviamente, dal loro uso finale e può essere basso, pari, allo 0,5% in peso come, ad esempio nelle composizioni detergenti per lavastoviglie, oppure alto, pari al 60% come, ad esempio, nelle composizioni detergenti per il lavaggio dei tessuti a mano. Generalmente, nel caso di composizioni detergenti per il lavaggio dei tessuti, si utilizza una quantità di tensioattivo compresa tra il 5% ed il 40%.
Un tipo preferito di composizione detergente per il lavaggio dei tessuti in lavatrice contiene tensioattivi anionici e tensioattivi nonionici in rapporto in peso di almeno 0,67:1, preferibilmente 1:1 e, più preferibilmente, in un intervallo da 1:1 a 10:1.
Le composizioni detergenti oggetto dell<'>a presente invenzione possono anche contenere agenti sbiancanti. Le composizioni detergenti per lavastoviglie possono contenere cloro come sbiancante, mentre quelle utili per il lavaggio dei tessuti possono contenere perossidi come sbiancanti quali, ad esempio, persali inorganici o perossiacidi organici, i quali possono essere utilizzati insieme ad attivatori che migliorano l'azione sbiancante a basse temperature di lavaggio. Ancora una volta, gli esperti nel ramo, non avranno difficoltà a scegliere l'agente sbiancante più idoneo.
Altri componenenti che possono essere presenti nelle composizioni detergenti oggetto della presente invenzione, sono il silicato di sodio, agenti fluorescenti , agenti antirideposito, sali inorganici come sodio solfato, enzimi, agenti di controllo della schiuma od agenti schiumogeni (a seconda dei casi), pigmenti e profumi. Questa lista, ovviamente, non intende essere esaustiva.
Le composizioni detergenti oggetto della presente invenzione possono essere preparate secondo i vari metodi noti nell’arte. Ad esempio, i detergenti in polvere possono essere preparati attraverso "spray-drying" di uno "slurry" di componenti compatibili insensibili al caldo e, successivamente, spruzzando sopra o post-dosando quegli ingredienti che non possono essere utilizzati nel procedimento via "slurry". Gli esperti nell'arte non avranno difficoltà nel decidere quali componenti possono essere inclusi nello "slurry" e quali devono essere post-dosati o spruzzati sopra. La zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione può essere generalmente inclusa nello "slurry", sebbene altri metodi di incorporazione possano ovviamente essere utilizzati come, ad esempio, il "compounding" delle polveri a secco.
La zeolite A-LSX oggetto della presente invenzione avente particelle di piccole dimensioni è particolarmente utile nelle composizioni detergenti liquide. Dette composizioni ed i metodi per ottenerle sono ben noti agli esperti nel ramo.
Allo scopo di meglio comprendere la presente invenzione e per mettere in pratica la stessa, vengono di seguito riportati alcuni esempi illustrativi da non ritenersi in alcun modo restrittivi della portata dell'invenzione stessa.
ESEMPIO 1
In un reattore in acciaio della capacità di 3 litri, munito di agitatore, termometro e camicia a circolazione di òlio collegata ad; un bagno termostatato, viene introdotto un piede di acqua demineralizzata (1300 parti), a temperatura ambiente (circa 20°C).
Mediante due imbuti gocciolatori, si caricano contemporaneamente, in circa 30 minuti, sotto agitazione, le soluzioni di:
sodio silicato (700 parti) al 13% in SiO2 ed al 6,5% in Na2O, alla temperatura di circa 20°C; sodio alluminato (1000 parti) al 6,2% in Al2O3, al 16,3% in Na2O e contenente 27,5 parti di K2O, alla temperatura di circa 20°C.
Si ottiene una massa di gel che viene riscaldata, sotto agitazione, mediante circolazione di olio in camicia, alla temperatura di 70°C. Raggiunti i 70°C, si ferma l’agitazione e si mantiene a detta temperatura per 12 ore.
Trascorso detto tempo di "aging", si riavvia l'agitazione e si riscalda la massa a circa 96°C, mantenendo sotto agitazione, a detta temperatura, per 2 ore, fino a completa cristallizzazione.
Si filtra sotto vuoto, si lava con acqua demineralizzata, si asciuga in stufa a 100°C per 4 ore e si lascia stabilizzare all'aria.
Si ottiene una zeolite A-LSX le cui caratteristiche fisiche"sono riportate ih Tabella 1.
ESEMPIO 2
In un reattore in acciaio della capacità di 2 litri, munito di agitatore, termometro e camicia a circolazione di olio collegata ad un bagno termostatato, viene introdotto un piede di acqua demineralizzata (400 parti), a temperatura ambiente (circa 20°C).
Mediante due imbuti gocciolatoti, si caricano contemporaneamente, in circa 30 minuti, sotto agitazione, le soluzioni di:
sodio silicato (500 parti) al 26,7% in SiO2 ed al 13,35% in Na2O, alla temperatura di circa 20°C;
sodio alluminato (1100 parti) al 8,9% in Al2O3, al 13,7% in Na2O e contenente 14,1 parti di K2O, alla temperatura di circa 20°C.
Si ottiene una massa di gel che viene riscaldata, sotto agitazione, mediante circolazione di olio in camicia, alla temperatura di 70°C. Raggiunti i 70 °C, si ferma l'agitazione e si mantiene a detta temperatura per 6 ore.
Trascorso detto tempo di "aging", si riavvia l'agitazione e si riscalda la massa a circa 96°C, mantenendo sotto agitazione, a detta temperatura, per 2 ore, fino a completa cristallizzazione·.
Si filtra sotto vuoto, si lava con acqua demineralizzata, si asciuga in stufa a 100°C per 4 ore e si lascia stabilizzare all'aria.
Si ottiene una zeolite A-LSX le cui caratteristiche fisiche sono riportate in Tabella 1.
ESEMPIO 3
In un reattore in acciaio della capacità di 2 litri, munito di agitatore, termometro e camicia a circolazione di olio collegata ad un bagno termostatato, viene introdotta una soluzione di:
sodio alluminato (1525 parti) al 6,0% in Al2O3, al 6,72% in Na2O e contenente 14,15 parti di K2O, alla temperatura di circa 65°C.
Mediante un imbuto gocciolatore si carica, in circa 5 minuti, la soluzione di:
sodio silicato (475 parti) al 28,4% in SiO2 ed al 14,2% in Na2O, alla temperatura di circa 65°C .
Si ottiene una massa di gel che viene mantenuta a-65°C, sotto agitazione, per 30 minuti. Si ferma l'agitazione e si lascia riposare a 65°C-67°C per 12 ore.
Trascorso detto tempo di "aging", si riavvia l'agitazione e si riscalda la massa a circa 96°C, mantenendo sotto "agitazione, a détta temperatura, per 2 ore, fino a completa cristallizzazione.
Si filtra sotto vuoto, si lava con acqua demineralizzata, si asciuga in stufa a 100°C per 4 ore e si lascia stabilizzare all'aria.
Si ottiene una zeolite A-LSX le cui caratteristiche fisiche sono riportate in Tabella 1.
ESEMPIO 4
In un reattore in acciaio della capacità di 2 litri, munito di agitatore, termometro e camicia a circolazione di olio collegata ad un bagno termostatato, viene introdotta una soluzione di:
sodio alluminato (1512 parti) al 6,8% in Al2O3, al 7,94% in Na2O e contenente 15,1 parti di K30, alla temperatura di circa 65°C.
Mediante un imbuto gocciolatore si carica, in circa 5 minuti, la soluzione di:
sodio silicato (488 parti) al 28,4% in SiO2 ed al 14,2% in Na2O, alla temperatura di circa 65 °C.
Si ottiene una massa di gel che viene mantenuta a 65°C, sotto agitazione, per 30 minuti. Si ferma l’agitazione e si lascia riposare a 65°C-67°C per 5 ore .
Trascorso detto tempo di "aging", si riscalda la massa a circa<' >90-92°C e la si"mantiene à detta temperatura, per 2 ore, fino a completa cristallizzazione .
Si filtra sotto vuoto, si lava con acqua demineralizzata, si asciuga in stufa a 100°C per 4 are e si lascia stabilizzare all'aria.
Si ottiene una zeolite A-LSX le cui caratteristiche fisiche sono riportate in Tabella 1.
TABELLA 1
ESEMPIO 5
Scambio dello iorie calcio.
La velocità e la capacità dello scambio dello ione calcio sono state misurate utilizzando un apparato con un elettrodo a ione specifico in un sistema standard.
Allo scopo, 1 1 di una soluzione acquosa contenente cloruro di calcio in modo da avere 3,135 mmoli di calcio e 20 cc di una soluzione tampone a pH 10,2, viene messo in agitazione e mantenuto a temperatura costante pari a 22°C. Dopo l’immersione dell'elettrodo specifico per il calcio, precedentemente stabilizzato e tarato, viene introdotto un campione di zeolite (le zeoliti utilizzate sono indicate nelle Tabelle 2-4 seguenti), corrispondente ad 1 g di prodotto anidro.
La diminuzione della quantità di ione calcio nella soluzione viene misurata e registrata in modo continuo ottenendo così l'andamento cinetico dello scambio operato dalla zeolite. I dati ottenuti sono riportati in Tabella 2.
TABELLA 2
(1): Zeolite A;
(2): Zeolite X (rapporto Si/Al pari a 1,24);
(3): Zeolite A/LSX - rapporto A/LSX secondo analisi XR-D pari a 75/25 (zeolite dell’Esempio 2);
(4): Zeolite A/LSX - rapporto A/LSX secondo analisi XR-D pari a 20/80 (zeolite dell'Esempio 3);
(5): Mix 75 - miscela fisica di zeolite A e zeolite X nel rapporto 75/25;
(6): Mix 80 - miscela fisica di zeolite A e zeolite X nel rapporto 20/80.
ESEMPIO 6
Scambio dello ione calcio.
Utilizzando la stessa apparecchiatura descritta nell'Esempio 5 ed operando alle stesse condizioni operative, viene misurata la cinetica dello scambio dello ione calcio nello stesso sistema acquoso additivato con cloruro di sodio in modo da avere una concentrazione dello stesso pari a 0,01 moli/l.
Tutte le altre specie chimiche hanno la medesima concentrazione. I dati ottenuti sono riportati in Tabella 3.
TABELLA 3
(1): Zeolite A;
(2): Zeolite X (rapporto Si/Al pari a 1,24);
(3): Zeolite A/LSX - rapporto A/LSX secondo analisi XR-D pari a 75/25 (zeolite dell'Esempio 2);
(4): Zeolite A/LSX - rapporto A/LSX secondo analisi XR-D pari a 20/80 (zeolite dell'Esempio 3);
(5): Mix 75 - miscela fisica di zeolite A e zeolite X nel rapporto 75/25;
(6): Mix 80 - miscela fisica di zeolite A e zeolite X nel rapporto 20/80.
ESEMPIO 7
Scambio dello ione magnesio.
Utilizzando la stessa apparecchiatura descritta nell'Esempio 5 modificata per l'uso di un elettrodo specifico per lo ione magnesio, ed operando alle stesse condizioni operative, viene misurata la cinetica dello scambio dello ione magnesio in un sistema acquoso.
Allo scopo, 1 1 di una soluzione contenente cloruro di magnesio in modo da avere 3,135 mmoli di magnesio e 20 cc di una soluzione tampone<' >a pH 10,2, viene messa in agitazione e mantenuta a temperatura costante pari a 22°C. Dopo l'immersione dell'elettrodo specifico per il magnesio, precedentemente stabilizzato e tarato, viene introdotto un campione di zeolite (le zeoliti utilizzate sono indicate nella Tabella 4 seguente), corrispondente ad 1 g di prodotto anidro. I dati ottenuti sono riportati in Tabella 4.
TABELLA 4
{1) : Zeolite A;
(2): Zeolite X (rapporto Si/Al pari a 1,24);
(3): Zeolite A/LSX - rapporto A/LSX secondo analisi XR-D pari a 75/25 (zeolite dell 'Esempio 2);
(4): Zeolite A/LSX - rapporto A/LSX secondo analisi XR-D pari a 20/80 (zeolite dell'Esempio 3);
(5): Mix 75 - miscela fisica di zeolite A e zeolite X nel rapporto 75/25;
(6): Mix 80 - miscela fisica di zeolite A e zeolite X nel rapporto 20/80.
Claims (31)
- RIVENDICAZIONI 1. Materiale cristallino microporoso denominato zeolite A-LSX avente, nella sua forma anidra, una composizione molare degli ossidi corrispondente alla formula (I):in cui: M ed Μ', uguali o diversi tra loro, rappresentano un catione di un metallo alcalino od alcalino terroso di valenza n; z è un numero compreso tra 2,1 -e 2,6, estremi inclusi.
- 2. Materiale cristallino microporoso secondo la rivendicazione 1, in cui M ed M', diversi tra loro, rappresentano un metallo alcalino.
- 3. Materiale cristallino microporoso secondo la rivendicazione 2, in cui M rappresenta sodio ed M’ rappresenta potassio.
- 4. Procedimento per la preparazione del materiale cristallino microporoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che comprende: (a) preparare due soluzioni acquose contenenti, rispettivamente : Al2O3 e M2/nO oppure Al2O3 ed una miscela di M2/nO M'2/nO; SiO2 e M2/nO oppure SiO, ed una miscela di M2/aO M’2/nO; in cui la quantità dei reagenti è tale da rispettare i seguenti rapporti molari: SiO2/Al2O3 da 2,30 a 2,60, estremi inclusi; M3/nO+M<1>2/nO/SiO3 da 2,40 a 1,20, estremi inclusi; M2/nO/M2/nO M'2/nO da 0,91 a 1,00, estremi inclusi; H2O/M2/nO M'2/nO da 20 a 40, estremi inclusi; (b) mettere in contatto le due miscele preparate nello stadio (a), a temperatura compresa tra 20°C e 70°C, per un tempo compreso tra 1 minuto e 30 minuti; (c) "aging" della miscela ottenuta nello stadio (b) ad una temperatura compresa tra 60°C e 70 °C, per un tempo compreso tra 30 minuti e 15 ore; (d) cristallizzazione della miscela ottenuta nello stadio (c) ad una temperatura compresa tra 90°C e 100°C, per un tempo compreso tra 10 minuti e 120 minuti.
- 5. Procedimento per la preparazione del materiale cristallino microporoso secondo la rivendicazione 4, in cui la quantità dei reagenti nello stadio (a) è tale da rispettare i seguenti rapporti molari: SiO2/Al2O3 da 2,40 a 2,55, estremi inclusi; M2/nO M'2/nO/SiO2 da 1,70 a 1,25, estremi inclusi ; M3/nO/M2/nO + M’2/nO da 0,94 a 0,96, estremi inclusi ; H2O/M2/nO M'2/nO da 22 a 33, estremi inclusi.
- 6. Procedimento secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui lo stadio (c) di "aging" viene condotto per un tempo compreso tra 2 ore e 8 ore.
- 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui lo stadio (d) di cristallizzazione viene condotto per un tempo compreso tra 30 minuti e 60 minuti.
- 8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui lo stadio (a) viene condotto a temperatura compresa tra 20°C e 220°.
- 9. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 8, in cui le fonti di alluminio utile nello stadio (a) sona una soluzione di alluminato di sodio oppure una soluzione di alluminato di sodio e di potassio.
- 10. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 9, in cui la fonte di silicio utile nello stadio (a) è una soluzione di silicato di sodio oppure una soluzione di silicato di sodio e di potassio, in cui il rapporto SiO2/Na2O o SiO2/Na2O K2O, è un numero intero o frazionario compreso tra 1 e 3, estremi inclusi .
- 11. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 10, in cui le fonti di cationi utili nello stadio (a) sono idrossido di sodio oppure una miscela di idrossido di sodio e di potassio .
- 12. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 11, in cui M rappresenta sodio ed M' rappresenta potassio e, la miscela dei reattivi nello stadio (b) viene eseguita a temperatura ambiente unendo le soluzioni acquose preparate nello stadio (a), sotto agitazione, su un piede di acqua.
- 13. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 12, in cui durante la fase di "aging" (c) la massa viene lasciata stazionare, in assenza di agitazione.
- 14 . Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 13, in cui lo stadio (d) di cristallizzazione viene condotto in condizione statiche o sotto agitazione.
- 15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 11, in cui M rappresenta sodio ed M' rappresenta potassio ed è possibile realizzare la miscela di reazione dello stadio (b) aggiungendo, alla soluzione di alluminato di sodio oppure di alluminato di sodio e di potassio preparata nello stadio (a)<’>, sotto agitazione, la soluzione di silicato di sodio oppure di silicato di sodio e di potassio preparata nello stadio (a), ad una temperatura tale da ottenere un temperatura media risultante compresa tra 60°C e 70 °C, essendo poi i successivi stadi (c) e (d) condotti nelle stesse condizioni sopra descritte.
- 16. Materiale cristallino microporoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la composizione in termini di moli di ossido è la seguente: Na2O da 0,9 a 0,99, estremi inclusi; K2O da 0,1 a 0,01, estremi inclusi; Al2O3 1,00; SiO2 da 2,10 a 2,30, estremi inclusi; ed un contenuto in H2O di cristallizzazione compreso tra il 21% ed il 24%, estremi inclusi.
- 17. Materiale cristallino microporoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il diametro medio delle particelle è compreso tra 0,9 μm e 10 μm, estremi inclusi.
- 18. Materiale cristallino microporoso secondo la rivendicazione 17, in cui il diametro medio delle particelle è compreso tra 1,5 μm e 5 μm, estremi inclusi.
- 19. Uso del materiale cristallino microporoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, come "builder" in sistemi detergenti.
- 20. Composizioni detergenti contenenti il materiale cristallino microporoso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da solo, od in presenza di altri "builders".
- 21. Composizioni detergenti secondo la rivendicazione 20, in cui la quantità di ''builder” presente è compresa tra 20% ed 80% in peso.
- 22. Composizioni detergenti secondo la rivendicazione 20, in cui la quantità di materiale cristallino microporoso di cui ad una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti è compresa tra 20% e 50% in peso.
- 23. Composizioni detergenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 22, in cui gli altri "builders" sono scelti tra zeolite A, polimeri policarbossilati, policarbossilati monomerici, sali inorganici.
- 24 . Composizioni detergenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 23, contenenti uno o più tensioattivi scelti tra i tensioattivi contenenti sapone o non contenenti sapone anionici, cationici, nonionici, anfoteri e "zwitterionic", o loro miscele.
- 25. Composizioni detergenti secondo la rivendicazione 24, in cui i tensioattivi sono i tensioattivi anionici e nonionici contenenti sapone ed i tensioattivi sintetici non contenenti sapone anionici e nonionici.
- 26. Composizioni detergenti secondo la rivendicazione 25, in cui i tensioattivi anionici sono gli alchilbenzeni solfonati, gli alch.il solfati primari e secondari, olefine solfonate, alcani solfonati, dialchil solfosuccinati, esteri solfonati di acidi grassi.
- 27. Composizioni detergenti secondo la rivendicazione 25, in cui i tensioattivi nonionici sono alcooli primari e secondari etossilati, alchilpoliglucosidi .
- 28. Composizioni detergenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 27, in cui sono presenti agenti sbiancanti, silicato di sodio, agenti fluorescenti, agenti antiridepos ito, sali inorganici, enzimi, agenti di controllo della schiuma od agenti schiumogeni, pigmenti e profumi .
- 29. Composizioni detergenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 28, sottoforma di polveri, liquidi, gels e barre solide.
- 30. Composizioni detergenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 29, utile per il lavaggio dei tessuti.
- 31. Composizioni detergenti secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 20 a 29, utile per lavastoviglie .
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