JP2000154018A - Production of intermediate of crystalline microporous body - Google Patents

Production of intermediate of crystalline microporous body

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JP2000154018A
JP2000154018A JP10327895A JP32789598A JP2000154018A JP 2000154018 A JP2000154018 A JP 2000154018A JP 10327895 A JP10327895 A JP 10327895A JP 32789598 A JP32789598 A JP 32789598A JP 2000154018 A JP2000154018 A JP 2000154018A
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ion
kanemite
crystallization
crystalline microporous
powder
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Masao Yokota
正夫 横田
Takuhisa Yamamoto
琢久 山本
Shinichi Shimizu
愼一 清水
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Kubota Corp
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Kubota Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing the intermediate of a crystalline microporous body in a high yield. SOLUTION: This producing method includes a mixing process to mix at least one kind of crystallization controlling agent selected from ammonium ions (R4N+, wherein R is one species selected from hydrogen, <=10C alkyl groups or aryl groups), phosphonium ions (R4P+, wherein R is at least one species selected from hydrogen, <=10C alkyl groups or aryl groups) and amines, with an alkaline inorg. material mixture liquid containing kanemite fine particles, an ion-exchange process which proceeds with the mixing process simultaneously, and a stirring process to stir the reaction liquid obtd. in the mixing process at <=60 deg.C in a liquid state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着剤、触媒およ
び分離用の材料、すなわち、フロン系の冷媒、高電圧用
電力機器の絶縁媒体である弗化硫黄ガスおよび車輌用エ
アーブレーキの空気等の乾燥剤、排水中の窒素化合物お
よび放射性排水中の放射性物質等の吸着除去剤、さらに
種々の金属を担持させ種々の用途に対応する触媒とし
て、主に石油化学工業の分野等に利用される結晶性ミク
ロ多孔体の中間体の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adsorbent, a catalyst and a material for separation, that is, a CFC-based refrigerant, sulfur fluoride gas which is an insulating medium for high-voltage power equipment, air for a vehicle air brake, and the like. It is mainly used in the petrochemical industry, etc. as a desiccant, an adsorbent for nitrogen compounds in wastewater and an adsorbent for radioactive substances in radioactive wastewater, and as a catalyst for supporting various metals and supporting various uses. The present invention relates to a method for producing an intermediate of a crystalline microporous body.

【0002】[0002]

【従来の技術】結晶性ミクロ多孔体としては、天然物と
して、モルデナイト、フェリエライトなどの如く多数存
在し、また人造の結晶性ミクロ多孔体としても、ゼオラ
イト−A、ゼオライト−X、ZSM−5(特公昭46−
10064号公報参照)およびZSM−11(特公昭5
3−23280号公報参照)等いろいろな種類のものが
知られている。上述のような人造の結晶性ミクロ多孔体
を製造する場合には、二酸化ケイ素成分、及び、酸化ア
ルミニウム成分、及び、有機アンモニウム塩を含んでな
るアルカリ性の混合液を形成する混合工程を行ったの
ち、高圧加熱により前記無機材料混合液中に結晶性ミク
ロ多孔体を結晶化させる結晶化工程を行う、いわゆる水
熱合成法によって製造されていた。
2. Description of the Related Art A large number of crystalline microporous materials exist as natural products such as mordenite and ferrierite, and zeolite-A, zeolite-X and ZSM-5 also exist as artificial crystalline microporous materials. (Special Publication 46-
10064) and ZSM-11 (Japanese Patent Publication No. Sho 5).
Various types are known. When producing an artificial crystalline microporous body as described above, after performing a mixing step of forming an alkaline mixed solution containing a silicon dioxide component, an aluminum oxide component, and an organic ammonium salt, And a crystallization step of crystallizing the crystalline microporous body in the inorganic material mixture by high-pressure heating, that is, a so-called hydrothermal synthesis method.

【0003】しかしながら、上述した水熱合成法は、高
圧加熱容器が高価であり、また、前記無機材料混合液は
アルカリ金属酸化物もしくはアルカリ土類金属酸化物成
分を酸化物、水酸化物として含んでいるため強アルカリ
性となっており、アルカリによる腐食防止のために前記
高圧加熱容器をステンレス鋼製のものやフッ素樹脂塗装
などの処理をしたものを用いねばならなかった。また、
結晶化工程において通常70℃から200℃場合によっ
てはそれ以上の高温条件で、数日場合によっては10日
以上の長時間に及んで混合液を加熱する必要があったた
め、激しい反応条件が必要であった。また、前記水熱合
成法によって得られた結晶性ミクロ多孔体は微粒子状で
あり、場合によっては成型する必要性があるものの、一
般に前記微粒子状の結晶性ミクロ多孔体自体には粘結力
がないために、きわめて高温で焼結したり、バインダを
介在させて成型したりしなければならず、そのために高
温での焼結により結晶の表面層が融解して多孔質構造が
塞がれたり、成型物中に結晶性ミクロ多孔体が占める割
合が少なくなったりして、成型物は単位重量当たりの前
記多孔質構造の割合が少なくなり、前記多孔質構造に由
来する吸着活性、触媒活性等の物性は、低いものになり
がちであった。
However, in the above-mentioned hydrothermal synthesis method, a high-pressure heating vessel is expensive, and the inorganic material mixture contains an alkali metal oxide or alkaline earth metal oxide component as an oxide or hydroxide. Therefore, in order to prevent corrosion by alkali, the high-pressure heating vessel must be made of stainless steel or treated with a fluorine resin coating or the like. Also,
In the crystallization step, it was necessary to heat the mixture at a high temperature condition of usually 70 ° C. to 200 ° C. in some cases or more, and in some cases for a long time of 10 days or more, which required severe reaction conditions. there were. In addition, the crystalline microporous body obtained by the hydrothermal synthesis method is in the form of fine particles, and although it is necessary to mold it in some cases, generally, the fine crystalline microporous body itself has a cohesive force. Therefore, sintering at extremely high temperatures or molding with a binder interposed must be performed, so that sintering at high temperatures melts the crystal surface layer and blocks the porous structure. The ratio of the crystalline microporous material in the molded product is reduced, and the ratio of the porous structure per unit weight of the molded product is reduced, and the adsorption activity, catalytic activity, and the like derived from the porous structure are reduced. Properties tended to be low.

【0004】そこで、上記問題を解決するために、結晶
化調整剤と、カネマイト微粒子を含んでなるアルカリ性
無機材料混合液とを混合させ、前記無機材料混合液中に
析出した微粒子状の結晶性ミクロ多孔体の中間体を無機
材料混合液から分離し、固液分離された固体成分を加熱
して結晶化させる結晶性ミクロ多孔体の製造方法が提案
されている(特開平8−319112号公報)。このよ
うにして得られる結晶性ミクロ多孔体は、省エネルギー
で合成され、しかも、中間体として得られる微粒子が粘
結性を有するものであり、結晶性ミクロ多孔体の成型品
を得るに当たって有効な物性を有している。前記中間体
の形成は、カネマイトが層状構造即ち層状シリカ構造を
形成し、その層状構造を維持した状態で結晶化調整剤の
周囲に凝集し、前記中間体を形成するという反応機構に
よるものと考えられる。
[0004] In order to solve the above-mentioned problem, a crystallization regulator and an alkaline inorganic material mixed solution containing kanemite fine particles are mixed, and fine crystalline microparticles precipitated in the inorganic material mixed solution are mixed. There has been proposed a method for producing a crystalline microporous body in which a porous intermediate is separated from an inorganic material mixed liquid, and the solid component subjected to solid-liquid separation is heated and crystallized (Japanese Patent Laid-Open No. 8-319112). . The crystalline microporous material thus obtained is synthesized with energy saving, and the fine particles obtained as an intermediate have caking properties, which are effective physical properties in obtaining a molded product of the crystalline microporous material. have. The formation of the intermediate is considered to be due to a reaction mechanism in which kanemite forms a layered structure, that is, a layered silica structure, aggregates around the crystallization modifier while maintaining the layered structure, and forms the intermediate. Can be

【0005】ここで、結晶化調整剤と、カネマイト微粒
子を含んでなるアルカリ性無機材料混合液との混合液
は、70〜80℃程度の高温条件下で攪拌されていた。
これは、この程度の温度での攪拌が、結晶化調整剤の分
子運動を活発化し、結晶化調整剤の層状シリカ構造への
導入量を増加させるのに最適であると考えられていたた
めである。
Here, a mixture of a crystallization regulator and an alkaline inorganic material mixture containing kanemite fine particles has been stirred under a high temperature condition of about 70 to 80 ° C.
This is because stirring at such a temperature was considered to be optimal for activating the molecular motion of the crystallization modifier and increasing the amount of the crystallization modifier introduced into the layered silica structure. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記中間体は
層状シリカ構造の収率が不十分であった。これは前記中
間体の層状シリカ構造が溶解することが原因と考えられ
る。
However, the above intermediate has an insufficient yield of a layered silica structure. This is considered to be due to the dissolution of the layered silica structure of the intermediate.

【0007】そこで、本発明の目的は、高収率の結晶性
ミクロ多孔体の中間体の製造方法を提供すること、即
ち、層状シリカ構造の溶解を防止する結晶性ミクロ多孔
体の中間体の製造方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a crystalline microporous intermediate in high yield, that is, to provide a crystalline microporous intermediate which prevents dissolution of a layered silica structure. It is to provide a manufacturing method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記中間
体の形成に際して、前記アルカリ性無機材料混合液の攪
拌温度が関与しているものと考え鋭意研究したところ、
その際の条件として60℃以下の液体条件下に調整する
ことで、高収率で、粘結性が高く、成型性に優れた中間
体が得られることを実験的に知見し、この知見に基づい
て本発明を完成させた。この目的を達成するための本発
明結晶性ミクロ多孔体の中間体の製造方法の特徴構成
は、アンモニウムイオン(R4+:Rは水素、炭素数1
0以下のアルキル基あるいはアリール基から選ばれる少
なくとも一種)、ホスホニウムイオン(R 4+:Rは水
素、炭素数10以下のアルキル基あるいはアリール基か
ら選ばれる少なくとも一種)、アミン類から選ばれる少
なくとも一種の結晶化調整剤と、カネマイトを含んでな
るアルカリ性無機材料混合液とを混合する混合工程、及
び、その混合工程で得られた反応液を60℃以下の液体
条件下で攪拌する工程を有することにある。前記結晶化
調整剤が、テトラn−ブチルアンモニウムイオン((n−
49)4 +)、テトラn−プロピルアンモニウムイオ
ン((n−C37)4+)、テトラエチルアンモニウムイ
オン((C25)4+)、テトラメチルアンモニウムイオ
ン((CH3)4+)、n−プロピルトリメチルアンモニウ
ムイオン((n−C37)(CH3) 3+)、ベンジルトリメ
チルアンモニウムイオン((C77)(CH3)3+)、テト
ラn−ブチルホスホニウムイオン((n−C49)
4+)、ベンジルトリフェニルホスホニウムイオン((C
77)(C65)3+)、1,4−ジメチル−1,4−ジ
アゾビシクロ(2,2,2)オクタン、ピロリジン、n
−プロピルアミン(n−C37NH2)、メチルキヌク
リジン、から選ばれる少なくとも一種のカチオン性の結
晶化調整剤であっても良い。
Means for Solving the Problems The present inventors have proposed the above-mentioned intermediate method.
When forming the body, the alkaline inorganic material mixed solution is stirred.
After a thorough study on the assumption that stirring temperature is involved,
At that time, adjust to liquid condition of 60 ° C or less.
High yield, high caking properties, and excellent moldability
Experimentally find that the body can be obtained, and based on this finding
Thus, the present invention has been completed. To achieve this purpose
Characteristic configuration of the method for producing the intermediate of bright crystalline microporous material
Is an ammonium ion (RFourN+: R is hydrogen, carbon number 1
0 or less selected from an alkyl group or an aryl group.
At least one), phosphonium ion (R FourP+: R is water
Element or an alkyl or aryl group having 10 or less carbon atoms
At least one selected from the group consisting of
At least one crystallization modifier and kanemite
Mixing with an alkaline inorganic material mixed solution,
And the reaction solution obtained in the mixing step
It has a step of stirring under the conditions. Crystallization
The modifier is a tetra-n-butylammonium ion ((n-
CFourH9)FourN +), Tetra n-propylammonium ion
((N-CThreeH7)FourN+), Tetraethylammonium
ON ((CTwoHFive)FourN+), Tetramethylammonium ion
((CHThree)FourN+), N-propyltrimethylammonium
Mion ((n-CThreeH7) (CHThree) ThreeN+), Benzyl trim
Thilammonium ion ((C7H7) (CHThree)ThreeN+), Tet
Ra-n-butylphosphonium ion ((n-CFourH9)
FourP+), Benzyltriphenylphosphonium ion ((C
7H7) (C6HFive)ThreeP+), 1,4-dimethyl-1,4-di
Azobicyclo (2,2,2) octane, pyrrolidine, n
-Propylamine (nCThreeH7NHTwo), Methylquinuc
At least one cationic bond selected from lysine
It may be a crystallization regulator.

【0009】[作用]カネマイトと、アンモニウムイオ
ン、ホスホニウムイオン、アミン類から選ばれる少なく
とも一種の結晶化調整剤とをアルカリ性条件下で共存さ
せると、前記結晶化調整剤の周りに無機材料が集合す
る。この際前記無機材料同士が互いに結合を形成し易い
位置に配置された複合体の微粒子である結晶性ミクロ多
孔体の中間体が形成される。前記中間体を固液体分離工
程により固体成分として単離し、単離された前記中間体
を加熱処理によって相変化させ結晶化させることで多孔
質の結晶体が得られるのである。
[Action] When kanemite and at least one crystallization modifier selected from ammonium ions, phosphonium ions and amines coexist under alkaline conditions, an inorganic material assembles around the crystallization modifier. . At this time, an intermediate of a crystalline microporous body, which is a fine particle of the composite, is arranged at a position where the inorganic materials are easily bonded to each other. The intermediate is isolated as a solid component by a solid-liquid separation step, and the isolated intermediate undergoes a phase change by heat treatment to be crystallized, whereby a porous crystal is obtained.

【0010】ここで、前記結晶化調整剤と、カネマイト
を含んでなるアルカリ性無機材料混合液との混合溶液の
攪拌は、結晶化調整剤の分子運動を活発化させ層状シリ
カ構造への導入率を増大させると考えられていたため、
70〜80℃程度の高温条件下で行うことが好適と考え
られていたが、かかる高温条件下での混合では層状シリ
カ構造が溶解する傾向があることを実験的に証明し、前
記アルカリ性無機材料混合液の攪拌を60℃以下の低温
条件下で行うと、前記中間体の生成が単に可能であるば
かりでなく、短時間かつ極めて高収率で生成が可能であ
ることが実験的に証明された。しかも、前記アルカリ性
無機材料混合液の攪拌を室温程度以下即ち30℃以下の
液体条件下で混合させた場合、前記中間体の収率が飛躍
的に上昇することを実験的に証明した。
Here, the stirring of the mixed solution of the crystallization controlling agent and the mixed liquid of the alkaline inorganic material containing kanemite activates the molecular movement of the crystallization controlling agent to reduce the rate of introduction into the layered silica structure. Was thought to increase,
It has been considered that it is preferable to carry out the reaction under a high temperature condition of about 70 to 80 ° C. However, it has been experimentally proved that mixing under such a high temperature condition tends to dissolve the layered silica structure. It has been experimentally proved that when the mixture is stirred at a low temperature of 60 ° C. or lower, not only the production of the intermediate is possible, but also the production is possible in a short time and in an extremely high yield. Was. Moreover, it has been experimentally proved that the yield of the intermediate is drastically increased when the alkaline inorganic material mixed liquid is mixed under liquid conditions of about room temperature or lower, that is, 30 ° C. or lower.

【0011】また、前記結晶化調整剤としては、アンモ
ニウムイオン(R4+:Rは水素、炭素数10以下のア
ルキル基あるいはアリール基から選ばれる少なくとも一
種)、ホスホニウムイオン(R4+:Rは水素、炭素数
10以下のアルキル基あるいはアリール基から選ばれる
少なくとも一種)、アミン類、から選ばれる少なくとも
一種のものであれば良く、特に、テトラn−ブチルアン
モニウムイオン((n−C49)4+)、テトラn−プロ
ピルアンモニウムイオン((n−C37)4+)、テトラ
エチルアンモニウムイオン((C25)4+)、テトラメ
チルアンモニウムイオン((CH3)4+)、n−プロピル
トリメチルアンモニウムイオン((n−C37)(CH3)3
+)、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン((C7
7)(CH3)3+)、テトラn−ブチルホスホニウムイオ
ン((n−C49)4+)、ベンジルトリフェニルホスホ
ニウムイオン((C77)(C65)3+)、1,4−ジメ
チル−1,4−ジアゾビシクロ(2,2,2)オクタ
ン、ピロリジン、n−プロピルアミン(n−C37NH
2)、メチルキヌクリジン、から選ばれる少なくとも一
種を含むものであれば好ましく、種々のアンモニウム
塩、ホスホニウム塩、アミン類を用いることが出来ると
考えられる。尚、テトラプロピルアンモニウム塩を用い
ると、最終生成物はMFI構造の結晶性ミクロ多孔体が
得られ、またテトラブチルアンモニウム塩を用いれば、
MEL構造の結晶性ミクロ多孔体が得られるので、合成
すべき構造によって前記有機アンモニウム塩を選択すれ
ば、種々の孔径の結晶性ミクロ多孔体の中間体を得られ
る。
The crystallization modifier includes an ammonium ion (R 4 N + : R is at least one selected from hydrogen, an alkyl group or an aryl group having 10 or less carbon atoms), and a phosphonium ion (R 4 P + : R is hydrogen, at least one selected from an alkyl group or an aryl group having 10 or less carbon atoms), as long as at least one of amines, selected from, in particular, tetra-n- butylammonium ion ((n-C 4 H 9) 4 n +), tetra-n- propylammonium ion ((n-C 3 H 7 ) 4 n +), tetraethylammonium ion ((C 2 H 5) 4 n +), tetramethylammonium ion ((CH 3 ) 4 N + ), n-propyltrimethylammonium ion ((nC 3 H 7 ) (CH 3 ) 3
N + ), benzyltrimethylammonium ion ((C 7 H
7) (CH 3) 3 N +), tetra-n- butyl phosphonium ion ((n-C 4 H 9 ) 4 P +), benzyl triphenyl phosphonium ion ((C 7 H 7) ( C 6 H 5) 3 P + ), 1,4-dimethyl-1,4-diazobicyclo (2,2,2) octane, pyrrolidine, n-propylamine (nC 3 H 7 NH)
2 ), methylquinuclidine, and at least one selected from methylquinuclidine are preferable, and it is considered that various ammonium salts, phosphonium salts, and amines can be used. When a tetrapropylammonium salt is used, the final product is a crystalline microporous material having an MFI structure, and when a tetrabutylammonium salt is used,
Since a crystalline microporous body having an MEL structure is obtained, an intermediate of a crystalline microporous body having various pore sizes can be obtained by selecting the organic ammonium salt according to the structure to be synthesized.

【0012】前記中間体の層状シリカ構造は、SiO4
四面体が2次元的に結合することにより形成されるシー
ト層であり、前記SiO4四面体の結合点が屈曲可能で
あるため、シート層全体としても湾曲又は屈曲が可能で
ある。従って、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン
((C77)(CH3)3+)などの嵩高な結晶化調整剤を使
用すれば、前記嵩高な結晶化調整剤の周りに無機材料が
集合して、各シート層間が部分的に湾曲されたハニカム
形状の層状シリカ構造のシート層が形成される。そし
て、層状シリカ構造のシート層にはケイ素原子からの水
酸基、即ちシラノール(Si−OH)が存在するため、
シート層間で部分的に屈曲している所で層状シリカ構造
のシラノール(Si−OH)同士の脱水縮合が促進さ
れ、シロキサン結合(Si−O−Si)を形成し、その
結果ハニカム状の結晶性ミクロ多孔体の中間体を得るこ
とが可能である。
The layered silica structure of the intermediate is SiO 4
This is a sheet layer formed by two-dimensionally connecting tetrahedrons, and since the bonding point of the SiO 4 tetrahedron is bendable, the sheet layer as a whole can be curved or bent. Therefore, the benzyltrimethylammonium ion
If a bulky crystallization controlling agent such as ((C 7 H 7 ) (CH 3 ) 3 N + ) is used, the inorganic material gathers around the bulky crystallization controlling agent, and a part between each sheet layer is formed. A sheet layer having a honeycomb-shaped layered silica structure that is curved in a curved manner is formed. And since the hydroxyl group from a silicon atom, ie, silanol (Si-OH), exists in the sheet layer of a layered silica structure,
The dehydration condensation between silanols (Si-OH) having a layered silica structure is promoted at the portions where the sheet layers are partially bent, forming siloxane bonds (Si-O-Si), and as a result, honeycomb-like crystallinity It is possible to obtain a microporous intermediate.

【発明の効果】その結果、収率良く結晶性ミクロ多孔体
の中間体を製造することができた。
As a result, a crystalline microporous intermediate can be produced with a high yield.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に発明の実施の形態を示す
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。
尚、原材料組としては以下の組成のもの(%表示のもの
はすべて重量%)を用いた。 ○3号水ガラス:分析値 SiO2:29.17%,Na
2O: 9.82%(日本化学工業社製) ○臭化テトラプロピルアンモニウム((n−C37)4NB
r):(東京化成工業(株)社製)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
In addition, as a raw material set, the one having the following composition was used (all the percentages shown are% by weight). ○ No. 3 water glass: Analytical value SiO 2 : 29.17%, Na
2 O: 9.82% (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) ○ Tetrapropylammonium bromide ((n-C 3 H 7 ) 4 NB
r): (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

【0014】500mLのビーカーに3号水ガラスを用
意し、これに、水酸化ナトリウムを溶解させた後、アル
ミナ製の蒸発皿に移し、150℃の恒温槽にいれその水
分を蒸発させた。水分を蒸発させた生成物を蒸発皿ごと
電気炉の中に入れ700℃で約5時間焼成し、室温まで
放冷させて反応生成物を得た。この生成物はジケイ酸ナ
トリウムである。原料のジケイ酸ナトリウム粉末を脱イ
オン水に投入すると、カネマイト微粒子が生成するが、
これが結晶化調整剤との混合工程で一部が溶解し、ケイ
酸イオンとナトリウムイオンが溶出して、ケイ酸ナトリ
ウム水溶液にカネマイト微粒子が分散した状態になる。
これを濾過することでカネマイト微粒子は残るが、ケイ
酸ナトリウムは濾液と共に流出する。残ったケイ酸ナト
リウム水溶液−カネマイト分散液を乾燥すると、ケイ酸
ナトリウムはアモルファスとして析出し、カネマイトと
アモルファスの混合物となる。尚、カネマイトの溶解の
少ない条件で合成すれば、アモルファス分の少ない高品
質の中間体が得られる。前記中間体とは、カネマイトと
アモルファスに結晶化調整剤が化学反応により結合した
ものである。この前記中間体を高温条件にさらすと結晶
性ミクロ多孔体が得られる。
A No. 3 water glass was prepared in a 500 mL beaker, and sodium hydroxide was dissolved in the water glass. Then, the water glass was transferred to an evaporating dish made of alumina and placed in a thermostat at 150 ° C. to evaporate the water content. The product from which the water was evaporated was put into an electric furnace together with the evaporating dish and calcined at 700 ° C. for about 5 hours, and allowed to cool to room temperature to obtain a reaction product. This product is sodium disilicate. When the raw material sodium disilicate powder is put into deionized water, kanemite fine particles are generated,
This partially dissolves in the mixing step with the crystallization modifier, and silicate ions and sodium ions are eluted, so that kanemite fine particles are dispersed in the aqueous sodium silicate solution.
By filtering this, kanemite fine particles remain, but sodium silicate flows out together with the filtrate. When the remaining aqueous solution of sodium silicate-kanemite is dried, sodium silicate precipitates as amorphous, and becomes a mixture of kanemite and amorphous. Incidentally, if the synthesis is carried out under the condition that the kanemite is little dissolved, a high quality intermediate having a small amount of the amorphous component can be obtained. The intermediate is a product in which crystallization control agent is combined with kanemite and amorphous by a chemical reaction. When this intermediate is exposed to high temperature conditions, a crystalline microporous body is obtained.

【0015】前記結晶化調整剤とカネマイトを含んでな
るアルカリ性無機材料混合液との混合溶液の攪拌温度
と、前記中間体の収率の関係を図1に示す。ここでは、
結晶化調整剤として臭化テトラプロピルアンモニウム
(TPABr)を用い、結晶化調整剤とカネマイトとの
反応液のpHは11.8に調整し、攪拌混合は3時間行
った。図1から、結晶化調整剤と、カネマイトを含んで
なるアルカリ性無機材料混合液との混合液を、60℃以
下の液体条件下で攪拌することで、前記中間体の収率を
上昇させることができることが理解できる。
FIG. 1 shows the relationship between the stirring temperature of the mixed solution of the crystallization regulator and the alkaline inorganic material mixed solution containing kanemite, and the yield of the intermediate. here,
Tetrapropylammonium bromide (TPABr) was used as a crystallization regulator, the pH of the reaction solution of the crystallization regulator and kanemite was adjusted to 11.8, and stirring and mixing were performed for 3 hours. From FIG. 1, it is possible to increase the yield of the intermediate by stirring a mixture of a crystallization modifier and an alkaline inorganic material mixture containing kanemite under a liquid condition of 60 ° C. or less. Understand what you can do.

【0016】〔実施形態1〕90Lの脱イオン水にジケ
イ酸ナトリウム粉末を4.0Kg分散させ、生成したカ
ネマイトが沈殿してから上澄み液を除去し20Lとし、
再び脱イオン水を加えて40Lとし、これに結晶化調整
剤として臭化テトラプロピルアンモニウム(TPAB
r)1200gを加えた。これを室温の25℃で3時間
攪拌してイオン交換を行った。その後2mol/Lの塩
酸を加えてpH10.5に低下させた。こうしてできた
スラリーを脱イオン水で洗浄しつつ濾過脱水した後、噴
霧乾燥させて結晶性ミクロ多孔体の中間体としての白色
粉末3.6Kgを得た。ジケイ酸ナトリウム粉末に対す
る収率は90%であった。濾過脱水は、ロータリーフィ
ルターを用いてフィルター上の固体成分の厚みを2mm
以下に保ちながら行うことで一度に大容量の処理が可能
である。また、噴霧乾燥は、乾燥チャンバ雰囲気中で気
体を循環させて噴霧乾燥を行うスプレードライヤーを用
いて、前記微粒子の乾燥チャンバへの入口温度を100
℃以上150℃以下にして乾燥させることで、前記中間
体中のカネマイトの変性を妨げることが可能である。得
られた粉末を粉末X線回折スペクトル測定により調べる
と、カネマイト結晶構造に起因するピークが強く残存
し、アモルファス成分の少ない回折パターンが得られ
た。この粉末のTPA含有量を熱重量測定により調べる
と、重量比で約10%であり、ゼオライト結晶化させる
のに十分な量のTPAがカネマイト層間に導入されてい
ることが判明した。また、これをテフロン製の密閉容器
中で150℃に24時間加熱し、生成物を粉末X線回折
スペクトル測定により調べると、シリカライト− から
なる結晶性ミクロ多孔体であることがわかった。尚、上
述の実施の形態のように、結晶化調整剤と、カネマイト
とを含んでなるアルカリ性無機材料混合液を、pH1
0.5にて調整するのは、前記中間体の層状シリカ構造
に層間架橋の形成を防止し、前記中間体を予備成形する
場合の成形性をよくするためである。即ち、前記アルカ
リ性無機材料混合液をpH9.0以上12.5以下の範
囲で形成することで、予備成形を行うにあたり成形性の
良い前記中間体が得られるのである。
[Embodiment 1] 4.0 kg of sodium disilicate powder was dispersed in 90 L of deionized water, and after the generated kanemite was precipitated, the supernatant was removed to make 20 L.
Deionized water was added again to make 40 L, and tetrapropylammonium bromide (TPAB) was added as a crystallization regulator.
r) 1200 g were added. This was stirred at room temperature of 25 ° C. for 3 hours to perform ion exchange. Thereafter, the pH was reduced to 10.5 by adding 2 mol / L hydrochloric acid. The resulting slurry was filtered and dehydrated while being washed with deionized water, and then spray dried to obtain 3.6 kg of a white powder as an intermediate of the crystalline microporous body. The yield based on the sodium disilicate powder was 90%. Filtration and dehydration uses a rotary filter to reduce the thickness of the solid component on the filter to 2 mm.
By performing while maintaining the following, a large amount of processing can be performed at once. Further, the spray drying is performed by using a spray dryer that performs spray drying by circulating gas in a drying chamber atmosphere, and controlling the temperature of the fine particles at the entrance to the drying chamber by 100%.
By drying at a temperature of not less than 150 ° C. and not less than 150 ° C., denaturation of kanemite in the intermediate can be prevented. When the obtained powder was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement, a strong peak due to the kanemite crystal structure remained, and a diffraction pattern with a small amount of amorphous component was obtained. Examination of the TPA content of this powder by thermogravimetry showed that the weight ratio was about 10%, and that a sufficient amount of TPA for crystallization of the zeolite was introduced between the kanemite layers. Further, this was heated at 150 ° C. for 24 hours in a closed container made of Teflon, and the product was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement. As a result, it was found that the product was a crystalline microporous material composed of silicalite. Note that, as in the above-described embodiment, an alkaline inorganic material mixed solution containing a crystallization modifier and kanemite was mixed with a pH of 1
The reason for adjusting the ratio to 0.5 is to prevent the formation of interlayer crosslinking in the layered silica structure of the intermediate, and to improve the moldability when the intermediate is preformed. That is, by forming the alkaline inorganic material mixed solution in a range of pH 9.0 or more and 12.5 or less, the intermediate having good moldability can be obtained in performing preliminary molding.

【0017】〔実施形態2〕実施形態1と同様の工程
で、40℃に加温してイオン交換を行った。白色粉末
3.5Kgが得られ、ジケイ酸ナトリウム粉末に対する
収率は88%であった。得られた粉末を粉末X線回折ス
ペクトル測定により調べると、カネマイト結晶構造に起
因するピークが強く表れ、アモルファス成分の少ない回
折パターンが得られた。この粉末のTPA含有量を熱重
量測定により調べると、重量比で約10%であり、ゼオ
ライト結晶化させるのに十分な量のTPAがカネマイト
層間に導入されていることが判明した。また、これをテ
フロン製の密閉容器中で150℃に24時間加熱し、生
成物を粉末X線回折スペクトル測定により調べると、シ
リカライト− からなる結晶性ミクロ多孔体であること
がわかった。
[Embodiment 2] In the same process as in Embodiment 1, ion exchange was performed by heating to 40 ° C. 3.5 Kg of a white powder was obtained, and the yield based on the sodium disilicate powder was 88%. When the obtained powder was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement, a peak derived from the kanemite crystal structure was strongly exhibited, and a diffraction pattern with a small amount of amorphous component was obtained. Examination of the TPA content of this powder by thermogravimetry showed that the weight ratio was about 10%, and that a sufficient amount of TPA for crystallization of the zeolite was introduced between the kanemite layers. Further, this was heated at 150 ° C. for 24 hours in a closed container made of Teflon, and the product was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement. As a result, it was found that the product was a crystalline microporous material composed of silicalite.

【0018】〔実施形態3〕実施形態1と同様の工程
で、60℃に加温してイオン交換を行った。白色粉末
3.2Kgが得られ、ジケイ酸ナトリウム粉末に対する
収率は80%であった。得られた粉末を粉末X線回折ス
ペクトル測定により調べると、カネマイト結晶構造に起
因するピークがかなり強く表れ、アモルファス成分の少
ない回折パターンが得られた。さらにこの粉末を用い
て、押出成形によりハニカム形状の成形物の作成を行っ
た。成形性が良く、少し襞が入ったものの、十分な形の
ハニカム体が得られた。この粉末のTPA含有量を熱重
量測定により調べると、重量比で約11%であり、ゼオ
ライト結晶化させるのに十分な量のTPAがカネマイト
層間に導入されていることが判明した。また、これをテ
フロン製の密閉容器中で150℃に24時間加熱し、生
成物を粉末X線回折スペクトル測定により調べると、シ
リカライト− からなる結晶性ミクロ多孔体であること
がわかった。
[Embodiment 3] In the same process as in Embodiment 1, ion exchange was carried out by heating to 60 ° C. 3.2 kg of white powder was obtained, and the yield based on the sodium disilicate powder was 80%. When the obtained powder was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement, a peak due to the kanemite crystal structure appeared considerably, and a diffraction pattern with less amorphous components was obtained. Using this powder, a honeycomb-shaped molded product was formed by extrusion molding. Although the formability was good and the folds were slightly formed, a honeycomb body having a sufficient shape was obtained. Examination of the TPA content of this powder by thermogravimetry showed that the weight ratio was about 11%, and that a sufficient amount of TPA for crystallization of the zeolite was introduced between the kanemite layers. Further, this was heated at 150 ° C. for 24 hours in a closed container made of Teflon, and the product was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement. As a result, it was found that the product was a crystalline microporous material composed of silicalite.

【0019】〔実施形態4〕実施形態1と同様の工程
で、0℃に冷却してイオン交換を行った。白色粉末3.
6Kgが得られ、ジケイ酸ナトリウム粉末に対する収率
は90%であった。得られた粉末を粉末X線回折スペク
トル測定により調べると、カネマイト結晶構造に起因す
るピークがかなり強く表れ、アモルファス成分の少ない
回折パターンが得られた。この粉末のTPA含有量を熱
重量測定により調べると、重量比で約9%であり、ゼオ
ライト結晶化させるのに十分な量のTPAがカネマイト
層間に導入されていることが判明した。また、これをテ
フロン製の密閉容器中で150℃に24時間加熱し、生
成物を粉末X線回折スペクトル測定により調べると、シ
リカライト−Iからなる結晶性ミクロ多孔体であること
がわかった。
[Embodiment 4] In the same process as in Embodiment 1, ion exchange was performed by cooling to 0 ° C. White powder3.
6 kg was obtained, and the yield based on the sodium disilicate powder was 90%. When the obtained powder was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement, a peak due to the kanemite crystal structure appeared considerably, and a diffraction pattern with less amorphous components was obtained. Examination of the TPA content of the powder by thermogravimetry revealed that the weight ratio was about 9%, and that a sufficient amount of TPA for crystallization of the zeolite was introduced between the kanemite layers. Further, this was heated at 150 ° C. for 24 hours in a closed container made of Teflon, and the product was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement. As a result, it was found that the product was a crystalline microporous material composed of silicalite-I.

【0020】〔比較例1〕実施形態1と同様の工程で、
70℃に加温してイオン交換を行った。白色粉末2.6
Kgが得られ、ジケイ酸ナトリウム粉末に対する収率は
65%であった。得られた粉末を粉末X線回折スペクト
ル測定により調べると、カネマイト結晶構造に起因する
ピークが少なく、アモルファス成分の多い回折パターン
が得られた。このアモルファス成分は溶解したカネマイ
トのシリカ成分が乾燥時に析出したものと思われる。こ
の粉末のTPA含有量を熱重量測定により調べると、重
量比で約12%であり、実施形態1〜4と大きな差はな
かった。
[Comparative Example 1] In the same process as in Embodiment 1,
The mixture was heated to 70 ° C. to perform ion exchange. 2.6 white powder
Kg was obtained, and the yield based on the sodium disilicate powder was 65%. When the obtained powder was examined by powder X-ray diffraction spectrum measurement, a diffraction pattern having few peaks attributed to the kanemite crystal structure and having many amorphous components was obtained. It is considered that this amorphous component was obtained by dissolving the dissolved kanemite silica component during drying. When the TPA content of this powder was examined by thermogravimetry, the weight ratio was about 12%, and there was no significant difference from Embodiments 1 to 4.

【0021】[別実施形態]アンモニウムイオン、ホスホ
ニウムイオン、アミン類から選ばれる少なくとも一種の
結晶化調整剤とカネマイト微粒子等の二酸化ケイ素成分
を、60℃以下の液体条件下で、かつアルミニウムイオ
ンの存在下で混合することも可能である。即ち、前記結
晶性ミクロ多孔体の中間体を塩化アルミニウム蒸気にさ
らしたり、結晶化調整剤と二酸化ケイ素成分の複合体を
作る時に、アルミニウムイオンを導入することによって
層状構造内部にアルミニウム元素を導入することもでき
る。かかる前記中間体からの成形物は、エチルベンゼン
の製造やパラキシレンの製造等の触媒として利用可能な
ものにできる。
[Another Embodiment] At least one crystallization modifier selected from ammonium ions, phosphonium ions, and amines and a silicon dioxide component such as kanemite fine particles are mixed under a liquid condition at 60 ° C. or lower and in the presence of aluminum ions. It is also possible to mix below. That is, when exposing the intermediate of the crystalline microporous body to aluminum chloride vapor or forming a composite of a crystallization modifier and a silicon dioxide component, an aluminum element is introduced into the layered structure by introducing aluminum ions. You can also. A molded product from such an intermediate can be used as a catalyst for the production of ethylbenzene or para-xylene.

【0022】また、上述の実施の形態では、水ガラスを
焼成させることでジケイ酸ナトリウム粉末を得たが、二
酸化ケイ素成分として市販の層状ケイ酸ナトリウム粉末
(クラリアント・ジャパン社のSKS−6等)を用いる
ことも可能である。かかる場合は、高コストな電気炉を
用いた焼成工程を経由しないので、結晶性ミクロ多孔体
の中間体を低コストで製造可能である。
Further, in the above-described embodiment, sodium disilicate powder was obtained by firing water glass, but commercially available layered sodium silicate powder (such as SKS-6 of Clariant Japan) as a silicon dioxide component. Can also be used. In such a case, an intermediate of a crystalline microporous body can be manufactured at low cost because the process does not go through a firing step using an expensive electric furnace.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】前記結晶化調整剤とカネマイトを含んでなるア
ルカリ性無機材料混合液との混合溶液の攪拌温度と、前
記中間体の収率の関係を表す図
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the stirring temperature of a mixed solution of the crystallization regulator and an alkaline inorganic material mixed solution containing kanemite, and the yield of the intermediate.

フロントページの続き (72)発明者 清水 愼一 茨城県竜ケ崎市向陽台5丁目6番 株式会 社クボタ基盤技術研究所内 Fターム(参考) 4G073 BB42 BB48 BB62 BD11 CA06 CN04 CZ49 CZ50 FA11 FB11 FB48 FC19 FC25 FD01 FD02 FD08 UA04 UA06 Continued on the front page (72) Inventor Shinichi Shimizu 5-6-1 Koyodai, Ryugasaki-shi, Ibaraki Pref. UA04 UA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アンモニウムイオン(R4+:Rは水
素、炭素数10以下のアルキル基あるいはアリール基か
ら選ばれる少なくとも一種)、ホスホニウムイオン(R
4+:Rは水素、炭素数10以下のアルキル基あるいは
アリール基から選ばれる少なくとも一種)、アミン類か
ら選ばれる少なくとも一種の結晶化調整剤と、カネマイ
トを含んでなるアルカリ性無機材料混合液とを混合しイ
オン交換させる混合工程、及び、その混合工程で得られ
た反応液を60℃以下の液体条件下で攪拌する工程を有
する結晶性ミクロ多孔体の中間体の製造方法。
1. An ammonium ion (R 4 N + : R is at least one selected from hydrogen, an alkyl group or an aryl group having 10 or less carbon atoms), a phosphonium ion (R
4 P + : R is at least one selected from hydrogen, an alkyl group or an aryl group having 10 or less carbon atoms), at least one crystallization modifier selected from amines, and an alkaline inorganic material mixed solution containing kanemite. And an ion exchange process, and a step of stirring the reaction solution obtained in the mixing process under a liquid condition of 60 ° C. or lower.
【請求項2】 前記結晶化調整剤が、テトラn−ブチル
アンモニウムイオン((n−C49)4+)、テトラn−
プロピルアンモニウムイオン((n−C37)4+)、テ
トラエチルアンモニウムイオン((C25)4+)、テト
ラメチルアンモニウムイオン((CH3)4+)、n−プロ
ピルトリメチルアンモニウムイオン((n−C37)(CH
3)3+)、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン((C
77)(CH3)3+)、テトラn−ブチルホスホニウムイ
オン((n−C49)4+)、ベンジルトリフェニルホス
ホニウムイオン((C77)(C65)3+)、1,4−ジ
メチル−1,4−ジアゾビシクロ(2,2,2)オクタ
ン、ピロリジン、n−プロピルアミン(n−C37NH
2)、メチルキヌクリジン、から選ばれる少なくとも一
種のカチオン性の結晶化調整剤である請求項1記載の結
晶性ミクロ多孔体の中間体の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the crystallization controlling agent is tetra-n-butylammonium ion ((nC 4 H 9 ) 4 N + ), tetra-n-butyl ammonium ion.
Propylammonium ion ((n-C 3 H 7 ) 4 N +), tetraethylammonium ion ((C 2 H 5) 4 N +), tetramethylammonium ion ((CH 3) 4 N + ), n- propyl trimethyl ammonium ion ((n-C 3 H 7 ) (CH
3 ) 3 N + ), benzyltrimethylammonium ion ((C
7 H 7) (CH 3) 3 N +), tetra-n- butyl phosphonium ion ((n-C 4 H 9 ) 4 P +), benzyl triphenyl phosphonium ion ((C 7 H 7) ( C 6 H 5 ) 3 P + ), 1,4-dimethyl-1,4-diazobicyclo (2,2,2) octane, pyrrolidine, n-propylamine (nC 3 H 7 NH)
2 ) The method for producing an intermediate of a crystalline microporous material according to claim 1, which is at least one cationic crystallization modifier selected from methylquinuclidine.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001019731A1 (en) * 1999-09-09 2001-03-22 Kubota Corporation Novel compound and microporous material and method for production thereof
JP2007161571A (en) * 2005-11-19 2007-06-28 National Institute Of Advanced Industrial & Technology New high-silica nanoporous body by using phyllosilicate as precursor, designing method and manufacturing method thereof

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