JP4666826B2 - Method for producing X-type zeolite-hydrophilic polymer composite - Google Patents

Method for producing X-type zeolite-hydrophilic polymer composite Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた吸着能力を有するX型ゼオライト−親水性高分子複合体およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
X型ゼオライトは、Na、Al、Si、O、Hを主要な構成成分とするA型ゼオライトと同属の含水アルミノケイ酸塩である。代表的な単位構成組成はNa86(Al86Si106384)・264H2Oである。A型ゼオライトと異なる点は、A型ゼオライトのSi/Alが1であるのに対して、X型ゼオライトは、Si/Alが1より大きく1.5未満である点である。その結果、X型ゼオライトの細孔口径は約7.4Åであり、A型ゼオライトの約4.2Åよりも大きく、A型ゼオライトでは吸着処理することができなかった物質を吸着することができる。また、A型ゼオライトよりもSiの割合が高いため耐酸性に優れている。
【0003】
これまで、本発明者らは親水性高分子の実体内でゼオライトを合成する方法を種々検討し、例えば、親水性高分子の実体内にA型ゼオライトまたはY型ゼオライトを含有するゼオライト−親水性高分子複合体を製造してきた(特開平10−120923号公報)。しかしながら、X型ゼオライトを親水性高分子の実体内に性能的に充分な量となるように選択的に合成することは困難であった。
【0004】
上記の理由としては、親水性高分子の実体内でX型ゼオライトを合成するのに必要なアルカリの濃度が高すぎる場合には、合成の途中でA型ゼオライトに変化してしまうためであり、一方、アルカリ濃度を低くした場合や原料濃度を高めた場合には、X型ゼオライトを性能的に充分な量で含有した複合体は得られず、工業的な価値が低い複合体しか得られなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、親水性高分子の実体内にX型ゼオライトを性能的に充分な量で含有するゼオライト−親水性高分子複合体およびその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明者らは鋭意検討した結果、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを用いてゼオライトを親水性高分子の実体内で合成する方法において、A型ゼオライトが合成され得るケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比および塩基性物質濃度で反応させることにより、親水性基材の実体内に微小なアルミノシリカゲルを生成させ、次いでケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比および塩基性物質濃度をX型ゼオライトが合成され得る条件で反応させることで、親水性高分子の実体内に性能的に充分な量でX型ゼオライトを合成することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は下記の通りである。
〔1〕 親水性高分子と該親水性高分子の実体内に含有されるゼオライトよりなり、該ゼオライトの含有率が10重量%以上であり、かつ該ゼオライト中のX型ゼオライトの比率が50重量%以上であることを特徴とする、ゼオライト−親水性高分子複合体。
〔2〕 親水性高分子が、セルロースである、〔1〕記載の複合体。
〔3〕 セルロースが、天然セルロースである、〔2〕記載の複合体。
〔4〕 カルシウム、カリウム、銀、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、コバルト、パラジウム、白金、タングステン、イットリウムおよびランタンから選択される少なくとも一種の金属がゼオライトに担持された、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の複合体。
〔5〕 以下の工程(1)および(2)を含むことを特徴とする、〔1〕記載のゼオライト−親水性高分子複合体の製造方法:
(1)膨潤している親水性高分子基材の存在下で、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを、以下の(a)および(b)の条件下、該親水性高分子基材の実体内で反応させることにより、該親水性高分子の実体内にアルミノシリカゲルを生成させる工程:
(a)ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比が1:1〜10:4〜50である;
(b)塩基性物質の濃度が1,000〜10,000mmol/lである;
(2)工程(1)で親水性高分子の実体内に生成したアルミノシリカゲルを、以下の(c)および(d)の条件下、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを該親水性高分子基材の実体内で反応させることによりX型ゼオライトに変化させる工程:
(c)ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比が1:0.1〜1:1以上4未満;
(d)塩基性物質の濃度が500mmol/l以上1,000mmol/l未満。
〔6〕 工程(2)が、水とケイ素化合物とを工程(1)の反応混合物に添加することにより、該(c)および(d)の条件とすることを含む、〔5〕記載の方法。
〔7〕 工程(1)の反応混合物中に生成されるアルミノシリカゲルの平均粒子径が0.001〜0.1μmであるときに、該反応混合物に水とケイ素化合物とを添加することを含む、〔6〕記載の方法。
〔8〕 親水性高分子基材がセルロースである、〔5〕〜〔7〕のいずれかに記載の方法。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明のゼオライト−親水性高分子複合体は、親水性高分子と該親水性高分子の実体内に含有されるゼオライトよりなり、該ゼオライトの含有率が10重量%以上であり、かつ該ゼオライト中のX型ゼオライトの比率が50重量%以上であるものであって、X型ゼオライトの吸着能力を充分に発揮することができるものである。
【0008】
上記複合体における親水性高分子としては、水に対して膨潤するものであれば特に制限はない。例えば、天然セルロース(パルプ、ケナフ、木綿、麻等)、再生セルロース(セロハン、セルロースビーズ、レーヨン、セルローススポンジ等)、バクテリアセルロースおよびセルロースを化学修飾したエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースおよびカルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、さらには絹、羊毛、ポリビニルアルコール、架橋型ポリビニルアルコール、キチン、キトサン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルホルマール等の天然、或いは人工の親水性高分子、ポリアクリルアミド等の高吸水性高分子ゲル、コラーゲン、プロポリス、漆、木粉等が挙げられる。
なかでも、実際の使用形態、価格および取り扱い易さの点から天然セルロース(特にパルプ)や再生セルロースが好ましく使用される。
【0009】
上記複合体におけるX型ゼオライトとしては、Si/Alが1より大きく1.5未満であるものであれば特に限定されず、例えば、Na2(Al2Si2.59)・6.2H2O、Na86(Al86Si106384)・264H2O、Na86.5(Al86.5Si105.5384)・258H2O、Na88(Al88Si104384)・220H2O等が挙げられる。
なかでも、比較的合成が容易であるという点からNa86(Al86Si106384)・264H2Oが好ましい。
【0010】
また、上記複合体に含有されるX型ゼオライト以外のゼオライトとしては、特に限定されず、例えば、A型ゼオライト(Si/Al比:1)、Y型ゼオライト(Si/Al比:1.5〜3.0)、ZSM−5型ゼオライト(Si/Al比:10以上)、ZSM−11型ゼオライト(Si/Al比:10以上)、シリカライト(Si/Al比:無限大)、合成モルデナイト(Si/Al比:4.5〜12)等が挙げられる。また、これらは2種以上含まれていてもよい。
【0011】
上記複合体におけるゼオライトの含有率は、10重量%以上である。当該ゼオライトの含有率が10重量%未満である場合、充分な吸着能力を有する複合体とはならない。また、当該ゼオライトの含有率は、充分な初期吸着量速度、吸着容量、抗菌性、イオン交換性を発揮するために、好ましくは20〜59重量%、より好ましくは30〜59重量%である。
なお、当該ゼオライト含有率は、複合体の乾燥重量および複合体を灰化して得られる灰分量から求められる乾燥重量あたりの灰分量である。
【0012】
また、上記複合体に含有されるゼオライト中のX型ゼオライトの比率は、50重量%以上である。当該X型ゼオライトの比率が50重量%未満であるとX型ゼオライトの吸着能力を充分に発揮する複合体とはならない。また、当該X型ゼオライトの比率は高い程好ましく、吸着速度に顕著な差が現れるという点から、好ましくは60〜100重量%、より好ましくは80〜100重量%である。
なお、当該ゼオライト中のX型ゼオライトの比率は、複合体を灰化して得られた灰分についてX線回折を行うことにより得られる。
【0013】
上記複合体にはゼオライト以外の無機多孔物が含有されてもよい。好ましくは、吸着特性を有する無機多孔物が挙げられる。このような無機多孔物としては、例えば、ハイドロタルサイト、ハイドロキシアパタイト、粘土鉱物類、シリカゲル、アルミナゲル、アルミノシリカゲル等が挙げられる。また、これらは2種以上含まれていてもよい。
【0014】
上記複合体において、ゼオライトは親水性高分子の実体内に含有される。ここで親水性高分子の実体内とは、例えば、親水性高分子がパルプ等の天然セルロースの場合、天然セルロースを構成成分とする基材の内部、より詳細には、細胞壁を構成するミクロフィブリル(φ約0.1μm)とミクロフィブリルとの隙間(100〜5000Å)を膨潤させることによって生じる部位(サイト)あるいはミクロフィブリル中のミセルで、セルロース分子鎖が結晶化していない領域を膨潤させることによって生じる部位(サイト)を意味し、例えば、セルロースの細胞壁表面、細胞壁内に元々存在する細孔および細胞内腔(ルーメン)は含まれない。
また、親水性高分子の実体内にゼオライトを含有するとは、ゼオライトの一部または全部がセルロース基材の実体内に存在することを意味する。
【0015】
本発明の複合体の形状は、特に限定されず、例えば、シート状物、粒状物、繊維状物、糸状物、棒状物、管状物、板状物、段ボールハニカム状物、不定形状物等が挙げられる。また、これらは多孔質であってもよい。複合体とした後に所定の形態になるように加工することもできるが、柔軟性を有し、取り扱いが容易な親水性高分子を予め所定の形態に製造又は加工した後、ゼオライトをその実体内で反応させることにより複合体化することが容易であり好ましい。
【0016】
上記複合体は、(1)膨潤している親水性高分子基材の存在下で、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを、以下の(a)および(b)の条件下、該親水性高分子基材の実体内で反応させることにより、該親水性高分子の実体内にアルミノシリカゲルを生成させる工程:
(a)ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比が1:1〜10:4〜50である;
(b)塩基性物質の濃度が1,000〜10,000mmol/lである;と、
(2)工程(1)で親水性高分子の実体内に生成したアルミノシリカゲルを、以下の(c)および(d)の条件下、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを該親水性高分子基材の実体内で反応させることによりX型ゼオライトに変化させる工程:
(c)ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比が1:0.1〜1:1以上4未満;
(d)塩基性物質の濃度が500mmol/l以上1000mmol/l未満;
とを含む方法により製造することができる。
【0017】
ここで、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比とは、ケイ素化合物中に含まれるケイ素と、アルミニウム化合物に含まれるアルミニウムと、塩基性物質に含まれる水酸化物イオン(それ自身が水酸化物イオンを含有せず、水溶液とした場合に水酸化物イオンを生成させるものでは、生成される水酸化物イオン)のモル比をいう。また、以下の各成分の水溶液中のモル濃度も同様にケイ素、アルミニウム、水酸化物イオンについての値である。
【0018】
以下、各工程(工程(1)および工程(2))に分けて本発明の複合体の製造方法を説明する。
【0019】
〔工程(1)〕
当該工程は、膨潤している親水性高分子基材の存在下で、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを、A型ゼオライトが生成し得る条件(すなわち、上記(a)および(b)の条件)下、該親水性高分子基材の実体内で反応させることにより、後記工程(2)でX型ゼオライトの核となる微小なアルミノシリカゲルを生成させる工程である。当該工程は、特開平10−120923号公報に記載される親水性高分子の実体内にゼオライトを合成する方法に準じて行うことができる。
【0020】
上記ケイ素化合物としては、水に溶解するものであれば特に制限はないが、例えば、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、オルトケイ酸ナトリウム、オルトケイ酸カリウム、水ガラス、シリカゾル、液体ケイ酸ソーダ等が挙げられるが、水に対する溶解度が高く、結晶性の高いゼオライトが得られる点からメタケイ酸ナトリウムが好ましい。当該ケイ素化合物の水溶液の濃度は特に制限はないが、好ましくは50〜1,000mmol/l、さらに好ましくは100〜700mmol/lである。
【0021】
上記アルミニウム化合物としては、例えば、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、液体アルミン酸ソーダ、液体アルミン酸カリ等が挙げられるが、水に対する溶解度が高く、結晶性の高いゼオライトが得られる点から液体アルミン酸ソーダが好ましい。当該アルミニウム化合物の水溶液の濃度は特に制限はないが、好ましくは50〜10,000mmol/l、さらに好ましくは100〜5,000mmol/lである。
【0022】
上記塩基性物質としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、液体苛性ソーダ、液体苛性カリ等が挙げられるが、水に対する溶解度が高く、結晶性の高いゼオライトが得られる点から水酸化ナトリウムが好ましい。当該塩基性物質の濃度は、ゼオライトを結晶化させるために、かなり高いアルカリ濃度が必要であることから、1,000〜10,000mmol/lであり、好ましくは2,000〜5,000mmol/lである。
【0023】
上記工程(1)において、反応混合物中のケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比は、1:1〜10:4〜50、好ましくは1:2〜7:5〜40である。ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比を当該範囲とし、かつ塩基性物質の濃度を上記範囲とすることによって、親水性高分子の実体内に後記工程(2)でX型ゼオライトの核となる微小なアルミノシリカゲルを生成させることができる。
【0024】
以下、親水性高分子がセルロースである場合の一例に挙げて、工程(1)を詳細に説明する。
【0025】
まず、セルロース基材にケイ素化合物および塩基性物質の混合水溶液を含浸させる。その含浸方法は特に制限はなく、例えば、セルロース基材を混合水溶液に浸漬する、混合水溶液を複合体にスプレーする、または混合水溶液を各種コーターで塗布する等の方法を用いることができる。
【0026】
上記混合水溶液を含浸させたセルロース基材は、含浸された溶液の量を調節することが好ましい。その方法としてブレードで掻き取る、ロール間で絞る、またはプレスで絞る方法等が用いられる。調節後の含浸溶液の量に特に制限はないが、セルロース基材の乾燥重量に対して1.0〜20倍の範囲に調節することが好ましい。
【0027】
上記混合水溶液を含浸させたセルロース基材は、溶液が十分浸透するように溶液の量を調節する前または後に含浸時間をおいてもよい。含浸時間は10分〜2時間であり、セルロース基材の種類により適宜選択できる。
【0028】
次に上記混合溶液の量を調節したセルロース基材を、アルミニウム化合物の水溶液に浸漬させる。これにより後記工程(2)でX型ゼオライトの核となる微小なアルミノシリカゲルがセルロース基材の実体内に生成される。ただし、反応が進行しすぎると最終生成物中のA型ゼオライトの含有率が高くなるので、反応温度および反応時間をコントロールすることで反応が進行しすぎるのを避けることが重要である。
【0029】
反応温度は、好ましくは20〜70℃であり、より好ましくは40〜60℃である。また、反応は、A型ゼオライトへの結晶化が進行するのを避ける観点から、比較的低い温度から穏やかに昇温させながら行うことが好ましい。
【0030】
反応時間は、後記工程(2)においてX型ゼオライトの核となる微小のアルミノシリカゲルを親水性高分子の実体内に充分に生成させ、かつA型ゼオライトへの結晶化を避けるという観点から、好ましくは10〜180分であり、より好ましくは30〜180分である。
【0031】
なお、上記工程(1)において、ケイ素化合物、アルミニウム化合物および塩基性物質の各水溶液の含浸順序は、ケイ素化合物およびアルミニウム化合物を混合した時点でゲルが生成するので両者を同時にセルロース基材に含浸させることはできないが、その他の順序ならば特に制限はない。すなわち、アルミニウム化合物および塩基性物質の混合水溶液を先に含浸させて、次いでケイ素化合物の水溶液を含浸させてもよく、また、ケイ素化合物あるいはアルミニウム化合物のどちらか一方の化合物の水溶液を先に含浸させて、次いで他方の化合物と塩基性物質の混合水溶液を含浸させてもよい。さらに、塩基性物質の水溶液をセルロース基材に含浸させて、次いでケイ素化合物あるいはアルミニウム化合物のどちらか一方の化合物の水溶液を含浸させ、最後に他方の化合物の水溶液に含浸させるような3工程を経ても良い。
【0032】
〔工程(2)〕
当該工程は、上記工程(1)によって親水性高分子の実体内に生成された微小なアルミノシリカゲルを組成変換し、X型ゼオライトに変化させる工程である。
【0033】
上記工程(2)において、反応混合物のケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比は1:0.1〜1:1以上4未満、好ましくは1:0.1〜0.7:1〜3であり、かつ塩基性物質の濃度は500mmol/l以上1,000mmol/l未満、好ましくは500〜700mmol/lである。ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比および塩基性物質の濃度が上記範囲でない場合、性能的に充分な量のX型ゼオライトを含有する複合体を得ることはできない。
【0034】
上記工程(2)は、工程(1)の反応混合物より反応生成物を分離し、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比および塩基性物質の濃度が上記範囲となるようにして行うこともできるが、簡便であることから、工程(1)の反応混合物中のケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比および塩基性物質の濃度を変更して行うことが好ましい。
【0035】
工程(1)の反応混合物のケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比および塩基性物質の濃度を上記範囲に変更する方法は、特に限定されず、例えば、反応液中に水とケイ素化合物を添加する方法、反応混合物に結果として当該モル比となるように水とケイ素化合物とアルミニウム化合物を添加する方法、反応混合物に水を添加しかつアルミニウム化合物を除去する方法等が挙げられるが、簡便であることから、反応混合物に水とケイ素化合物を添加する方法が好ましい。
【0036】
水とケイ素化合物の添加方法は特に限定されず、水を加えてからケイ素化合物を加えてもよく、ケイ素化合物を加えてから水を加えてもよい。またケイ素化合物と水を同時に加えてもよい。添加方法としては一気に全量加えても、適宜加えてもよいが、温度を一旦下げ、A型ゼオライトへの結晶化反応を遅らせる効果が大きく、アルミノシリカゲルの組成を一気に変化させるという観点から、ケイ素化合物を水に溶かしておき、一気に全量加える方法が好ましい。
【0037】
また、水とケイ素化合物の添加は、工程(1)の反応混合物中に生成されるアルミノシリカゲルの平均粒子径が好ましくは0.001〜0.1μm、より好ましくは0.005〜0.05μmであるときに行う。アルミノシリカゲルの平均粒子径が0.001μm未満であると攪拌等により親水性高分子の実体内からゲル粒子が再び液中に放出されてしまい、性能的に充分な量を親水性高分子の実体内に含有させることが困難となり、一方、0.1μmを超える大きさまで成長するとA型ゼオライトに結晶化してしまうことが多くなる。
【0038】
なお、ここでいう平均粒子径とは、メジアン径のことであり、粒度分布測定装置((株)堀場製作所製LA−920等)で測定されるものである。
【0039】
さらに、水とケイ素化合物の添加は、反応混合物の温度が好ましくは20〜70℃の範囲、より好ましくは50〜60℃の範囲にあり、かつ上記工程(1)を10〜180分間、より好ましくは30〜180分間行った後に行うことが好ましい。これは、反応混合物の温度が70℃を超える温度で添加した場合には、アルミノシリカゲルがA型ゼオライトへ結晶化するのを防ぐことが困難となるからであり、一方、20℃未満の温度で添加した場合には、ゼオライト生成に時間がかかり過ぎ、生産効率上好ましくないためである。また、上記工程(1)の反応開始から10分未満に工程(2)に移った場合、親水性高分子の実体内で、充分な量の微小なアルミノシリカゲルが定着できず、最終生成物におけるゼオライト含有率自体が低くなってしまうからであり、一方、180分を超えて行った場合、A型ゼオライトへの結晶化反応が進行し、最終生成物におけるゼオライト中のX型ゼオライトの比率が低くなるからである。
【0040】
上記のようにして得られる本発明のゼオライト−親水性高分子複合体には、親水性高分子基材の実体内に性能的に充分な量でX型ゼオライトが含有されているが、X型ゼオライトはA型ゼオライトに比べて細孔口径が大きく、また、耐酸性に優れたものである。したがって、本発明の複合体は、A型ゼオライトでは満足できる吸着能力が得られなかった比較的大きい分子(例えば、硫化水素ガス、亜硫酸ガス、亜硝酸ガス、次亜硝酸ガス、ジメチルアミン、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、VOC(揮発性有機化合物;例えば、キシレン、トルエン、ピリジン、アセトアルデヒド等)、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、酪酸、プロピオン酸、イソ吉草酸、トリクロロエチレン、ジクロロメタン等)を効率的に吸着することができる。すなわち、このようなガスの吸着剤として好適に使用することができる。また、当該複合体は、A型ゼオライトを含有した複合体では耐酸性が問題となるような用途(例えば、果汁の濾材、酸性廃液中の重金属イオン、放射性金属イオン、貴金属イオンの回収濾材、強酸性ガスの吸着濾材等)において、好適に用いることができる。
【0041】
また、上記ゼオライト−親水性高分子複合体を脱液、水洗した後、触媒機能を有する金属塩の水溶液に浸漬することにより、金属担持ゼオライト−親水性高分子複合体が得られる。使用される金属としては、例えば、カルシウム、カリウム、銀、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、コバルト、パラジウム、白金、タングステン、イットリウムおよびランタン等が挙げられ、好ましくは触媒機能が高いという点から、銅、鉄、ニッケル、コバルトが挙げられる。また、これらの金属は複数併用してもよい。金属塩の水溶液の濃度に特に制限はないが、好ましくは1.0〜100mmol/lであり、浸漬する温度や時間にも特に制限はない。この時、親水性高分子基材は水溶液を浸透させうるので、親水性高分子基材の実体内のゼオライト全体に無駄なく金属を担持させることができる。
【0042】
例えば、銀、銅または亜鉛を担持させたゼオライト−親水性高分子複合体は抗菌性を示し、パラジウムまたは白金を担持させたゼオライト−親水性高分子複合体はエチレンを吸着することができることから、青果物の鮮度を保持する効果があり、銀または銅を担持させたゼオライト−親水性高分子複合体は、硫化水素を吸着、分解できることから金属の防錆効果または脱臭効果が、またアンモニアを吸着、分解できることから防臭効果がある。また、銀を担持させたゼオライト−親水性高分子複合体はメチルメルカプタンを吸着、分解できることから防臭効果がある。タングステン、イットリウム、ランタンを担持させたゼオライト−親水性高分子複合体は、固体酸触媒の機能を有するようになり、多くの悪臭分子を分解する効果がある。この時、親水性高分子基材は気体を充分に透過させうるので、親水性高分子基材の実体内の金属担持ゼオライト全体を無駄なく利用して、気体を吸着、分解することができる。
【0043】
また、ゼオライト−親水性高分子複合体に揮散性物質を加えて、各種高機能紙等とすることもできる。揮散性物質としては、例えば、L−メントール、ヒノキチオール、フィトンチッド、ワサビオール、リモネン等が挙げられる。これらは自体既知の方法、例えば、含浸、塗布、圧入等によって担持させることができる。
【0044】
【実施例】
以下、実施例をあげて、本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、以下の実施例および比較例において断りがない限り「%」は「重量%」を表す。また、実施例および比較例で用いた測定方法を以下に示す。
【0045】
〔反応混合物中のアルミノシリカゲルの平均粒子径〕
アルミノシリカゲルの平均粒子径(メジアン径)は、反応混合物の滲出液10mlを採取し、(株)堀場製作所製の粒度分布測定装置(LA−920)で測定した。
【0046】
〔複合体中のゼオライト含有率〕
複合体を60℃で恒量となるまで乾燥し、次いで恒量となったるつぼ中で1gを精秤した。次いで400℃の電気炉中で灰化させ、灰分を秤量した。複合体の乾燥重量あたりの灰分量をゼオライト含有率とした。
【0047】
〔ゼオライト中のX型ゼオライトの比率〕
ゼオライト中のX型ゼオライトの比率は、上記のようにして得た複合体の灰分を粉末X線回折装置((株)リガク RINT−2000)で分析し、2θ=6.120°のピーク強度から、予め純粋なA型ゼオライトとX型ゼオライトとを種々の割合で混合し作成しておいた検量線のデータに当てはめて決定した。
【0048】
実施例1
NBKP(針葉樹漂白クラフトパルプ)1kgに、31%液体アルミン酸ソーダ(住友化学工業(株))1500gと48%液体苛性ソーダ(東亞合成(株))2100gの混合水溶液5160mlを加え、よく攪拌した後、61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))1080gを添加し、よく攪拌した。この原料を温水循環装置(設定温度90℃)で加熱し、加熱開始70分後、材料温度が56℃に達した時(この時の反応混合物中のアルミノシリカゲルの平均粒子径は0.05μmであった。)に、さらに副原料として61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))660gおよび水を7500ml加え、よく攪拌した後、材料温度が84℃に到達するまで2時間かけて加熱した。この後84℃で1時間30分保温した後、生成物を取り出した。これを小型遠心脱水機((株)三陽理化学機械製作所製:SYK−5000−15A)を用いて固液分離し、ゼオライト−パルプ複合体を得た。得られたゼオライト−パルプ複合体のゼオライト含有率は21.6重量%であり、このゼオライト中のX型ゼオライトの比率は81.2重量%であった。また、当該実施例における材料温度の変化を図1(◆)に示す。
【0049】
実施例2
NBKP(針葉樹漂白クラフトパルプ)1kgに、31%液体アルミン酸ソーダ(住友化学工業(株))1500gと48%液体苛性ソーダ(東亞合成(株))2100gの混合水溶液5160mlを加え、よく攪拌した後、61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))1080gを添加し、よく攪拌した。この原料を温水循環装置(設定温度70℃)で加熱し、加熱開始90分後、材料温度が57℃に達した時(この時の反応混合物中のアルミノシリカゲルの平均粒子径は0.03μmであった。)に、さらに副原料として61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))660gおよび水を7500ml加え、よく攪拌した後、材料温度が84℃に到達するまで温水循環装置の温度設定を90℃に切り換えて2時間かけて加熱した。この後84℃で1時間30分保温した後、生成物を取り出した。これを小型遠心脱水機((株)三陽理化学機械製作所製:SYK−5000−15A)を用いて固液分離し、ゼオライト−パルプ複合体を得た。得られたゼオライト−パルプ複合体のゼオライト含有率は29.7重量%であり、このゼオライト中のX型ゼオライトの比率は89.6重量%であった。また、当該実施例における材料温度の変化を図1(□)に示す。
【0050】
実施例3
NBKP(針葉樹漂白クラフトパルプ)1kgに、31%液体アルミン酸ソーダ(住友化学工業(株))1500gと48%液体苛性ソーダ(東亞合成(株))2100gの混合水溶液5160mlを加え、よく攪拌した後、61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))1080gを添加し、よく攪拌した。この原料を温水循環装置(設定温度60℃)で加熱し、加熱開始135分後、材料温度が58℃に達した時(この時の反応混合物中のアルミノシリカゲルの平均粒子径は0.02μmであった。)に、さらに副原料として61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))660gおよび水を7500ml加え、よく攪拌した後、材料温度が84℃に到達するまで温水循環装置の温度設定を90℃に切り換えて2時間かけて加熱した。この後84℃で1時間30分保温した後、生成物を取り出した。これを小型遠心脱水機((株)三陽理化学機械製作所製:SYK−5000−15A)を用いて固液分離し、ゼオライト−パルプ複合体を得た。得られたゼオライト−パルプ複合体のゼオライト含有率は41.0重量%であり、このゼオライト中のX型ゼオライトの比率は92.0重量%であった。また、当該実施例における材料温度の変化を図1(●)に示す。
【0051】
実施例4
硫酸銅・5水和物(和光純薬(株) 特級 Mw=249.69)を2.0g量り取り、1.0Lの水に溶かした。この様にして調製した銅イオン水溶液の銅イオン濃度は508ppmであった。この水溶液に実施例3で得られた複合体を2.0g加え、30分間攪拌した。これを小型遠心脱水機((株)三陽理化学機械製作所製:SYK−5000−15A)を用いて固液分離し、銅イオン担持ゼオライト−パルプ複合体を得た。濾液の銅イオン濃度より、得られた複合体中には25.4mg/gの銅イオンが担持されたことが判明した。
【0052】
比較例1
NBKP(針葉樹漂白クラフトパルプ)1kgに、31%液体アルミン酸ソーダ(住友化学工業(株))1500gと48%液体苛性ソーダ(東亞合成(株))2100gの混合水溶液12660mlを加え、よく攪拌した後、61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))1740gを添加し、よく攪拌した。この原料を温水循環装置(設定温度90℃)で加熱し、材料温度が84℃に到達するまで2時間かけて加熱した。この後84℃で1時間30分保温した後、生成物を取り出した。これを小型遠心脱水機((株)三陽理化学機械製作所製:SYK−5000−15A)を用いて固液分離し、ゼオライト−パルプ複合体を得た。得られたゼオライト−パルプ複合体のゼオライト含有率は8.6重量%であり、このゼオライト中のA型ゼオライトの比率は4.8重量%、X型ゼオライトの比率は95.2重量%であった。また、当該比較例における材料温度の変化を図1(○)に示す。
【0053】
比較例2
NBKP(針葉樹漂白クラフトパルプ)1kgに、31%液体アルミン酸ソーダ(住友化学工業(株))1500gと48%液体苛性ソーダ(東亞合成(株))2100gの混合水溶液5160mlを加え、よく攪拌した後、61%1号L2ケイ酸ソーダ(東曹産業(株))1080gを添加し、よく攪拌した。この原料を温水循環装置(設定温度90℃)で加熱し、材料温度が84℃に到達するまで2時間かけて加熱した。この後84℃で1時間30分保温した後、生成物を取り出した。これを小型遠心脱水機((株)三陽理化学機械製作所製:SYK−5000−15A)を用いて固液分離し、ゼオライト−パルプ複合体を得た。得られたゼオライト−パルプ複合体のゼオライト含有率は38.5重量%であり、このゼオライト中のA型ゼオライトの比率は99.5重量%、X型ゼオライトの比率は0.5重量%であった。
【0054】
比較例3
比較例2で得られた複合体を用いて、実施例4と同様にして銅イオン担持ゼオライト−パルプ複合体を得た。濾液の銅イオン濃度より、得られた複合体中には25.4mg/gの銅イオンが担持されたことが判明した。
【0055】
実験例1
実施例4および比較例3で得られた銅イオン担持ゼオライト−パルプ複合体を1.0g量り取り、それぞれPE製のバッグ(容量4L)に入れ、脱気した。次に320ppmの硫化水素ガス1.5Lを注入し、硫化水素ガスの系内濃度の経時変化をガステック(株)製検知管により測定した。その結果を表1および図2に示す。
【0056】
【表1】

Figure 0004666826
【0057】
表1および図2より、実施例4の複合体の硫化水素ガス吸着速度は、比較例3の複合体の約2倍であった。また、実施例4の複合体では、5分の時点で硫化水素ガス濃度がほとんど0ppmとなったのに対して、比較例3の複合体では140ppm残存していた。
【0058】
実験例2
実施例4および比較例3で得られた銅イオン担持ゼオライト−パルプ複合体を1.0g量り取り、それぞれPE製のバッグ(容量4L)に入れ、脱気した。次に180ppmの亜硫酸ガス1.5Lを注入し、亜硫酸ガスの系内濃度の経時変化をガステック(株)製検知管により測定した。その結果を表2および図3に示す。
【0059】
【表2】
Figure 0004666826
【0060】
表2および図3より、実施例4の複合体の亜硫酸ガス吸着速度は、比較例3の複合体の約2倍であった。また、実施例4の複合体では、5分の時点で亜硫酸ガス濃度が1ppmとなったのに対して、比較例3の複合体では85ppm残存していた。
【0061】
以上のことから、セルロースの実体内に含有させるゼオライトを、A型から細孔口径の大きなX型にすることにより、硫化水素ガス、亜硫酸ガス等の吸着速度を著しく向上させることができることが判明した。
【0062】
実験例3
実施例3および比較例2で得られた複合体を105℃で24時間乾燥し、それぞれ1.0gを量り取った。これらをそれぞれpH=4.0および5.0の1.0mM酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液200mLに入れ、25℃で24時間静置した。24時間後に小型遠心分離機((株)三陽理化機械製作所製:SYK−5000−15A)を用いて複合体を取りだし、水2.0Lで洗浄後、105℃で24時間乾燥し、重量を測定した。結果を表3に示す。
【0063】
【表3】
Figure 0004666826
【0064】
表3より、pH=4.0では実施例3で得られた複合体の減少重量は、複合体中に含有されているゼオライト量の39%分に過ぎず、一部のゼオライトしか溶解しなかったのに対して、比較例2で得られた複合体の減少重量は、複合体中に含有されているゼオライト量にほぼ一致し、ほとんど全てのゼオライトが溶解していた。
【0065】
pH=5.0では、実施例3で得られた複合体の減少重量は、複合体中に含有しているゼオライト量の17%であり、ほとんどのゼオライトは残存していたのに対して、比較例2で得られた複合体の減少重量は、複合体中に含有しているゼオライト量にほぼ一致し、pH=4.0と同様にほとんど全てのゼオライトが溶解していた。
【0066】
以上の結果より、ゼオライト−親水性高分子複合体において、セルロースの実体内に含有させるゼオライトをX型ゼオライトとすることにより、A型ゼオライトでは耐酸性が問題となるような用途に好適に用いることができることが判明した。
【0067】
【発明の効果】
本発明の複合体は、A型ゼオライトに比べて細孔口径が大きく、耐酸性に優れたX型ゼオライトを性能的に充分な量で含有するため、A型ゼオライトでは満足できる吸着能力が得られなかった比較的大きい分子(例えば、硫化水素ガス、亜硫酸ガス、亜硝酸ガス、次亜硝酸ガス、ジメチルアミン、トリメチルアミン、メチルメルカプタン、VOC(揮発性有機化合物;例えば、キシレン、トルエン、ピリジン、アセトアルデヒド等)、エタノール、プロパノール、ブタノール、酢酸、酪酸、プロピオン酸、イソ吉草酸、トリクロロエチレン、ジクロロメタン等)を効率的に吸着することができる。すなわち、このようなガスの吸着剤として好適に使用することができる。また、当該複合体は、A型ゼオライトを含有した複合体では耐酸性が問題となるような用途(例えば、果汁の濾材、酸性廃液中の重金属イオン、放射性金属イオン、貴金属イオンの回収濾材、強酸性ガスの吸着濾材等)において、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1〜4および比較例1における材料温度の変化を示すグラフである。
【図2】実施例4および比較例3で得られた各複合体の硫化水素ガス吸着能力を示すグラフである。
【図3】実施例4および比較例3で得られた各複合体の亜硫酸ガス吸着能力を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-type zeolite-hydrophilic polymer composite having excellent adsorption ability and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
X-type zeolite is a hydrous aluminosilicate of the same genus as A-type zeolite containing Na, Al, Si, O, and H as main constituent components. Typical unit composition is Na 86 (Al 86 Si 106 O 384 ) ・ 264H 2 O. The difference from the A-type zeolite is that the Si / Al of the A-type zeolite is 1, whereas the X-type zeolite has a Si / Al greater than 1 and less than 1.5. As a result, the pore diameter of the X-type zeolite is about 7.4 mm, which is larger than about 4.2 mm of the A-type zeolite and can adsorb substances that could not be adsorbed by the A-type zeolite. Moreover, since the ratio of Si is higher than A type zeolite, it is excellent in acid resistance.
[0003]
So far, the present inventors have studied various methods for synthesizing zeolite within a hydrophilic polymer entity, for example, zeolite-hydrophilicity containing an A-type zeolite or a Y-type zeolite within a hydrophilic polymer entity. A polymer composite has been manufactured (Japanese Patent Laid-Open No. 10-120923). However, it has been difficult to selectively synthesize X-type zeolite in a hydrophilic polymer entity so as to provide a sufficient amount in terms of performance.
[0004]
The reason for this is that if the concentration of alkali required to synthesize the X-type zeolite in the substance of the hydrophilic polymer is too high, it will change to A-type zeolite during the synthesis, On the other hand, when the alkali concentration is lowered or the raw material concentration is increased, a complex containing a sufficient amount of X-type zeolite cannot be obtained, and only a complex having a low industrial value can be obtained. It was.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a zeolite-hydrophilic polymer composite containing an X-type zeolite in a sufficient amount in terms of performance within the substance of the hydrophilic polymer and a method for producing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present inventors have intensively studied. As a result, in the method of synthesizing zeolite within a hydrophilic polymer entity using a silicon compound, an aluminum compound, and a basic substance, A-type zeolite was synthesized. By reacting at a molar ratio between the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance and at a basic substance concentration to form a fine alumino silica gel in the substance of the hydrophilic substrate, and then the silicon compound, the aluminum compound and the base It is possible to synthesize X-type zeolite in a sufficient amount in the substance of the hydrophilic polymer by reacting the molar ratio with the basic substance and the basic substance concentration under the conditions that the X-type zeolite can be synthesized. As a result, the present invention has been completed.
That is, the present invention is as follows.
[1] It comprises a hydrophilic polymer and a zeolite contained in the substance of the hydrophilic polymer, the content of the zeolite is 10% by weight or more, and the ratio of the X-type zeolite in the zeolite is 50% by weight. % -Zeolite-hydrophilic polymer composite, characterized by being at least%.
[2] The composite according to [1], wherein the hydrophilic polymer is cellulose.
[3] The composite according to [2], wherein the cellulose is natural cellulose.
[4] At least one metal selected from calcium, potassium, silver, copper, zinc, iron, nickel, cobalt, palladium, platinum, tungsten, yttrium and lanthanum is supported on zeolite, [1] to [3] The complex in any one of.
[5] The method for producing a zeolite-hydrophilic polymer composite according to [1], comprising the following steps (1) and (2):
(1) In the presence of a swelled hydrophilic polymer substrate, a silicon compound, an aluminum compound, and a basic substance are treated under the following conditions (a) and (b): A step of generating alumino silica gel in the hydrophilic polymer entity by reacting in the entity of:
(A) the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance is 1: 1 to 10: 4 to 50;
(B) the concentration of the basic substance is 1,000 to 10,000 mmol / l;
(2) The aluminosilica gel produced in the substance of the hydrophilic polymer in the step (1) is subjected to the following steps (c) and (d): The step of changing to X-type zeolite by reacting within the substance of the molecular substrate:
(C) The molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound, and the basic substance is 1: 0.1 to 1: 1 and less than 4;
(D) The concentration of the basic substance is 500 mmol / l or more and less than 1,000 mmol / l.
[6] The method according to [5], wherein the step (2) includes adding water and a silicon compound to the reaction mixture of the step (1) to satisfy the conditions (c) and (d). .
[7] When the average particle size of the alumino silica gel produced in the reaction mixture of the step (1) is 0.001 to 0.1 μm, including adding water and a silicon compound to the reaction mixture. [6] The method according to the above.
[8] The method according to any one of [5] to [7], wherein the hydrophilic polymer substrate is cellulose.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The zeolite-hydrophilic polymer composite of the present invention comprises a hydrophilic polymer and a zeolite contained in the substance of the hydrophilic polymer, the zeolite content is 10% by weight or more, and the zeolite The ratio of the X-type zeolite is 50% by weight or more, and the adsorption ability of the X-type zeolite can be sufficiently exhibited.
[0008]
The hydrophilic polymer in the composite is not particularly limited as long as it swells with water. For example, natural cellulose (pulp, kenaf, cotton, hemp, etc.), regenerated cellulose (cellophane, cellulose beads, rayon, cellulose sponge, etc.), bacterial cellulose and ethyl cellulose chemically modified from cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, ethyl Cellulose derivatives such as hydroxyethyl cellulose and carboxymethyl cellulose, as well as natural or artificial hydrophilic polymers such as silk, wool, polyvinyl alcohol, cross-linked polyvinyl alcohol, chitin, chitosan, ethylene vinyl acetate copolymer, polyvinyl formal, and polyacrylamide High water-absorbing polymer gel, collagen, propolis, lacquer, wood powder and the like.
Of these, natural cellulose (particularly pulp) and regenerated cellulose are preferably used from the standpoint of actual usage, price, and ease of handling.
[0009]
The X-type zeolite in the composite is not particularly limited as long as Si / Al is greater than 1 and less than 1.5. For example, Na 2 (Al 2 Si 2.5 O 9 ) ・ 6.2H 2 O, Na 86 (Al 86 Si 106 O 384 ) ・ 264H 2 O, Na 86.5 (Al 86.5 Si 105.5 O 384 ) ・ 258H 2 O, Na 88 (Al 88 Si 104 O 384 ) ・ 220H 2 O etc. are mentioned.
Among these, Na is relatively easy to synthesize. 86 (Al 86 Si 106 O 384 ) ・ 264H 2 O is preferred.
[0010]
Further, the zeolite other than the X-type zeolite contained in the composite is not particularly limited. For example, A-type zeolite (Si / Al ratio: 1), Y-type zeolite (Si / Al ratio: 1.5 to 3.0), ZSM-5 type zeolite (Si / Al ratio: 10 or more), ZSM-11 type zeolite (Si / Al ratio: 10 or more), silicalite (Si / Al ratio: infinity), synthetic mordenite ( Si / Al ratio: 4.5-12) etc. are mentioned. Two or more of these may be contained.
[0011]
The zeolite content in the composite is 10% by weight or more. When the content of the zeolite is less than 10% by weight, the composite does not have a sufficient adsorption capacity. Further, the content of the zeolite is preferably 20 to 59% by weight, more preferably 30 to 59% by weight in order to exhibit a sufficient initial adsorption rate, adsorption capacity, antibacterial property, and ion exchange property.
The zeolite content is the amount of ash per dry weight determined from the dry weight of the composite and the amount of ash obtained by ashing the composite.
[0012]
Moreover, the ratio of the X-type zeolite in the zeolite contained in the composite is 50% by weight or more. When the ratio of the X-type zeolite is less than 50% by weight, the composite does not sufficiently exhibit the adsorption ability of the X-type zeolite. The ratio of the X-type zeolite is preferably as high as possible, and is preferably 60 to 100% by weight, more preferably 80 to 100% by weight from the viewpoint that a significant difference appears in the adsorption rate.
The ratio of the X-type zeolite in the zeolite can be obtained by performing X-ray diffraction on the ash obtained by ashing the composite.
[0013]
The composite may contain an inorganic porous material other than zeolite. Preferably, an inorganic porous material having adsorption characteristics is used. Examples of such inorganic porous materials include hydrotalcite, hydroxyapatite, clay minerals, silica gel, alumina gel, alumino silica gel, and the like. Two or more of these may be contained.
[0014]
In the composite, the zeolite is contained within the hydrophilic polymer entity. Here, in the substance of the hydrophilic polymer, for example, when the hydrophilic polymer is natural cellulose such as pulp, the inside of the base material containing natural cellulose as a constituent component, more specifically, the microfibril constituting the cell wall. By swelling a region (site) generated by swelling the gap (100 to 5000 mm) between (φ about 0.1 μm) and the microfibril, or a region where the cellulose molecular chain is not crystallized in the microfibril. It means a site (site) that occurs, and does not include, for example, the cell wall surface of cellulose, pores or lumens originally present in the cell wall.
The phrase “containing a zeolite in the substance of the hydrophilic polymer” means that part or all of the zeolite is present in the substance of the cellulose substrate.
[0015]
The shape of the composite of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a sheet-like material, a granular material, a fibrous material, a thread-like material, a rod-like material, a tubular material, a plate-like material, a corrugated cardboard honeycomb-like material, and an irregularly shaped material. Can be mentioned. These may be porous. Although it can be processed into a predetermined form after it is made into a composite, a hydrophilic polymer that is flexible and easy to handle is manufactured or processed in a predetermined form in advance, and then the zeolite is contained within the substance. It is easy to form a complex by reacting, which is preferable.
[0016]
In the composite, (1) in the presence of a swelled hydrophilic polymer substrate, a silicon compound, an aluminum compound, and a basic substance are mixed with the hydrophilic compound under the following conditions (a) and (b): A step of generating alumino silica gel in the hydrophilic polymer substance by reacting in the substance of the hydrophilic polymer substrate:
(A) the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance is 1: 1 to 10: 4 to 50;
(B) the concentration of the basic substance is 1,000 to 10,000 mmol / l;
(2) The aluminosilica gel produced in the substance of the hydrophilic polymer in the step (1) is subjected to the following steps (c) and (d): The step of changing to X-type zeolite by reacting within the substance of the molecular substrate:
(C) The molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound, and the basic substance is 1: 0.1 to 1: 1 and less than 4;
(D) the concentration of the basic substance is 500 mmol / l or more and less than 1000 mmol / l;
It can manufacture by the method containing these.
[0017]
Here, the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound, and the basic substance refers to the silicon contained in the silicon compound, the aluminum contained in the aluminum compound, and the hydroxide ion contained in the basic substance (which itself is In the case of producing hydroxide ions when not containing hydroxide ions and forming an aqueous solution, it means the molar ratio of the generated hydroxide ions). Similarly, the molar concentrations of the following components in the aqueous solution are also values for silicon, aluminum, and hydroxide ions.
[0018]
Hereafter, the manufacturing method of the composite_body | complex of this invention is demonstrated divided into each process (process (1) and process (2)).
[0019]
[Step (1)]
This step is performed under conditions under which the A-type zeolite can produce a silicon compound, an aluminum compound, and a basic substance in the presence of a swelled hydrophilic polymer substrate (that is, the above (a) and (b) In this step, the reaction is carried out in the substance of the hydrophilic polymer base material to produce fine aluminosilica gel which becomes the core of the X-type zeolite in the step (2) described later. This step can be performed according to the method for synthesizing zeolite in the substance of hydrophilic polymer described in JP-A-10-120923.
[0020]
The silicon compound is not particularly limited as long as it is soluble in water. Examples thereof include sodium metasilicate, potassium metasilicate, sodium orthosilicate, potassium orthosilicate, water glass, silica sol, and liquid sodium silicate. However, sodium metasilicate is preferable from the viewpoint of obtaining a zeolite having high solubility in water and high crystallinity. The concentration of the aqueous solution of the silicon compound is not particularly limited, but is preferably 50 to 1,000 mmol / l, more preferably 100 to 700 mmol / l.
[0021]
Examples of the aluminum compound include sodium aluminate, potassium aluminate, aluminum sulfate, aluminum chloride, aluminum nitrate, liquid sodium aluminate, liquid potassium aluminate, and the like, but have high solubility in water and high crystallinity. Liquid sodium aluminate is preferred from the viewpoint of obtaining zeolite. The concentration of the aqueous solution of the aluminum compound is not particularly limited, but is preferably 50 to 10,000 mmol / l, more preferably 100 to 5,000 mmol / l.
[0022]
Examples of the basic substance include sodium hydroxide, potassium hydroxide, liquid caustic soda, liquid caustic potash, and the like. Sodium hydroxide is preferable from the viewpoint of obtaining a zeolite having high solubility in water and high crystallinity. The concentration of the basic substance is 1,000 to 10,000 mmol / l, preferably 2,000 to 5,000 mmol / l, because a fairly high alkali concentration is required to crystallize the zeolite. It is.
[0023]
In the said process (1), the molar ratio of the silicon compound in a reaction mixture, an aluminum compound, and a basic substance is 1: 1-10: 4-50, Preferably it is 1: 2-7: 5-40. By setting the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound, and the basic substance within the above range and the concentration of the basic substance within the above range, the substance of the X-type zeolite is added to the substance of the hydrophilic polymer in the step (2) described later. A minute alumino silica gel as a core can be produced.
[0024]
Hereinafter, the step (1) will be described in detail by taking an example of the case where the hydrophilic polymer is cellulose.
[0025]
First, a cellulose base material is impregnated with a mixed aqueous solution of a silicon compound and a basic substance. The impregnation method is not particularly limited, and for example, a method of immersing the cellulose base material in the mixed aqueous solution, spraying the mixed aqueous solution onto the composite, or applying the mixed aqueous solution with various coaters can be used.
[0026]
The cellulose base material impregnated with the above mixed aqueous solution is preferably adjusted in the amount of the impregnated solution. As the method, scraping with a blade, squeezing between rolls, squeezing with a press, or the like is used. Although there is no restriction | limiting in particular in the quantity of the impregnation solution after adjustment, It is preferable to adjust to the range of 1.0-20 times with respect to the dry weight of a cellulose base material.
[0027]
The cellulose base material impregnated with the mixed aqueous solution may have an impregnation time before or after adjusting the amount of the solution so that the solution can sufficiently permeate. The impregnation time is 10 minutes to 2 hours, and can be appropriately selected depending on the type of the cellulose substrate.
[0028]
Next, the cellulose base material in which the amount of the mixed solution is adjusted is immersed in an aqueous solution of an aluminum compound. Thereby, in a post-process (2), minute alumino silica gel which becomes the core of the X-type zeolite is generated in the substance of the cellulose base material. However, if the reaction proceeds too much, the content of the A-type zeolite in the final product increases, so it is important to prevent the reaction from proceeding excessively by controlling the reaction temperature and reaction time.
[0029]
The reaction temperature is preferably 20 to 70 ° C, more preferably 40 to 60 ° C. The reaction is preferably carried out while gently raising the temperature from a relatively low temperature from the viewpoint of avoiding crystallization into A-type zeolite.
[0030]
The reaction time is preferably from the viewpoint of sufficiently producing a fine alumino silica gel as a nucleus of the X-type zeolite in the post-process (2) in the substance of the hydrophilic polymer and avoiding crystallization into the A-type zeolite. Is 10 to 180 minutes, more preferably 30 to 180 minutes.
[0031]
In addition, in the said process (1), since the gel produces | generates at the time of mixing each silicon compound, an aluminum compound, and each aqueous solution of a basic substance, when a silicon compound and an aluminum compound are mixed, both are simultaneously made to impregnate a cellulose base material. This is not possible, but there are no particular restrictions on other orders. That is, a mixed aqueous solution of an aluminum compound and a basic substance may be impregnated first, and then an aqueous solution of a silicon compound may be impregnated, or an aqueous solution of either a silicon compound or an aluminum compound may be impregnated first. Then, the mixed aqueous solution of the other compound and the basic substance may be impregnated. Furthermore, the cellulose base material is impregnated with an aqueous solution of a basic substance, and then an aqueous solution of either a silicon compound or an aluminum compound is impregnated, and finally the aqueous solution of the other compound is impregnated. Also good.
[0032]
[Step (2)]
This step is a step of changing the composition of the fine alumino silica gel produced in the substance of the hydrophilic polymer by the above step (1) to change to X-type zeolite.
[0033]
In the step (2), the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance in the reaction mixture is 1: 0.1 to 1: 1 and less than 4, preferably 1: 0.1 to 0.7: 1. And the concentration of the basic substance is 500 mmol / l or more and less than 1,000 mmol / l, preferably 500 to 700 mmol / l. When the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance and the concentration of the basic substance are not within the above ranges, a composite containing a sufficient amount of X-type zeolite cannot be obtained.
[0034]
The step (2) is performed by separating the reaction product from the reaction mixture of the step (1) so that the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance and the concentration of the basic substance are within the above ranges. However, since it is simple, it is preferable to change the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance and the concentration of the basic substance in the reaction mixture in the step (1).
[0035]
The method for changing the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance and the concentration of the basic substance in the reaction mixture in step (1) to the above ranges is not particularly limited, and for example, water and silicon in the reaction solution Examples include a method of adding a compound, a method of adding water, a silicon compound and an aluminum compound so as to result in the molar ratio to the reaction mixture, a method of adding water to the reaction mixture and removing the aluminum compound, and the like. Since it is simple, the method of adding water and a silicon compound to a reaction mixture is preferable.
[0036]
The method for adding water and the silicon compound is not particularly limited, and the silicon compound may be added after adding water, or the water may be added after adding the silicon compound. Moreover, you may add a silicon compound and water simultaneously. As the addition method, the whole amount may be added at once, or may be added as appropriate. From the viewpoint of changing the composition of the alumino silica gel all at once, the effect of greatly lowering the temperature and delaying the crystallization reaction to A-type zeolite is great. A method is preferred in which is dissolved in water and added all at once.
[0037]
The addition of water and silicon compound is preferably such that the average particle size of the aluminosilica gel produced in the reaction mixture of step (1) is 0.001 to 0.1 μm, more preferably 0.005 to 0.05 μm. Do it when there is. If the average particle size of the alumino silica gel is less than 0.001 μm, gel particles are released again into the liquid from the substance of the hydrophilic polymer by stirring or the like, and a sufficient amount of performance is obtained from the substance of the hydrophilic polymer. On the other hand, when it grows to a size exceeding 0.1 μm, it often crystallizes into A-type zeolite.
[0038]
Here, the average particle diameter is a median diameter and is measured by a particle size distribution measuring device (LA-920 manufactured by Horiba, Ltd.).
[0039]
Furthermore, the addition of water and the silicon compound is preferably such that the temperature of the reaction mixture is in the range of 20 to 70 ° C, more preferably in the range of 50 to 60 ° C, and the step (1) is more preferably performed for 10 to 180 minutes. Is preferably performed after 30 to 180 minutes. This is because it becomes difficult to prevent the aluminosilica gel from crystallizing into A-type zeolite when the reaction mixture is added at a temperature exceeding 70 ° C. On the other hand, at a temperature below 20 ° C. If added, it takes too much time to produce the zeolite, which is not preferable for production efficiency. In addition, when the process proceeds to step (2) in less than 10 minutes from the start of the reaction in the above step (1), a sufficient amount of fine aluminosilica gel cannot be fixed within the substance of the hydrophilic polymer. This is because the zeolite content itself becomes low. On the other hand, when it is performed for more than 180 minutes, the crystallization reaction to the A-type zeolite proceeds, and the ratio of the X-type zeolite in the zeolite in the final product is low. Because it becomes.
[0040]
The zeolite-hydrophilic polymer composite of the present invention obtained as described above contains X-type zeolite in a sufficient amount in terms of performance in the substance of the hydrophilic polymer substrate. Zeolite has a larger pore diameter than A-type zeolite and is excellent in acid resistance. Therefore, the composite of the present invention has relatively large molecules (for example, hydrogen sulfide gas, sulfurous acid gas, nitrous acid gas, hyponitrous acid gas, dimethylamine, trimethylamine, Efficiently adsorbs methyl mercaptan, VOC (volatile organic compounds; such as xylene, toluene, pyridine, acetaldehyde, ethanol, propanol, butanol, acetic acid, butyric acid, propionic acid, isovaleric acid, trichloroethylene, dichloromethane, etc.) be able to. That is, it can be suitably used as an adsorbent for such a gas. In addition, the composite is used in applications where acid resistance is a problem in the composite containing A-type zeolite (for example, a filter medium for fruit juice, a heavy metal ion in an acidic waste liquid, a radioactive metal ion, a recovery filter medium for precious metal ions, a strong acid And the like, and can be suitably used in adsorbent filter media for natural gas.
[0041]
Further, the zeolite-hydrophilic polymer composite is dehydrated, washed with water, and then immersed in an aqueous solution of a metal salt having a catalytic function to obtain a metal-supported zeolite-hydrophilic polymer composite. Examples of the metal used include calcium, potassium, silver, copper, zinc, iron, nickel, cobalt, palladium, platinum, tungsten, yttrium, and lanthanum. Copper is preferable because of its high catalytic function. , Iron, nickel and cobalt. A plurality of these metals may be used in combination. Although there is no restriction | limiting in particular in the density | concentration of the aqueous solution of a metal salt, Preferably it is 1.0-100 mmol / l, and there is no restriction | limiting in particular also in the temperature and time to immerse. At this time, since the hydrophilic polymer substrate can permeate the aqueous solution, the metal can be supported on the entire zeolite in the substance of the hydrophilic polymer substrate without waste.
[0042]
For example, a zeolite-hydrophilic polymer composite supporting silver, copper or zinc exhibits antibacterial properties, and a zeolite-hydrophilic polymer composite supporting palladium or platinum can adsorb ethylene. Zeolite-hydrophilic polymer composite supporting silver or copper has the effect of preserving the freshness of fruits and vegetables, so that it can adsorb and decompose hydrogen sulfide, so it has a metal rust prevention or deodorization effect, and also adsorbs ammonia. Because it can be decomposed, it has deodorizing effect. In addition, the zeolite-hydrophilic polymer composite supporting silver has a deodorizing effect because it can adsorb and decompose methyl mercaptan. The zeolite-hydrophilic polymer composite supporting tungsten, yttrium and lanthanum has a function of a solid acid catalyst, and has an effect of decomposing many malodorous molecules. At this time, since the hydrophilic polymer substrate can sufficiently permeate the gas, the entire metal-supported zeolite in the substance of the hydrophilic polymer substrate can be used without waste to adsorb and decompose the gas.
[0043]
In addition, various high function papers can be obtained by adding a volatile material to the zeolite-hydrophilic polymer composite. Examples of the volatile substance include L-menthol, hinokitiol, phytoncide, wasabiol, and limonene. These can be supported by a method known per se, for example, impregnation, coating, press-fitting and the like.
[0044]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited to these Examples. In the following examples and comparative examples, “%” represents “% by weight” unless otherwise specified. Moreover, the measuring method used by the Example and the comparative example is shown below.
[0045]
[Average particle diameter of alumino silica gel in the reaction mixture]
The average particle size (median size) of the alumino silica gel was measured by collecting 10 ml of exudate of the reaction mixture and measuring with a particle size distribution analyzer (LA-920) manufactured by Horiba, Ltd.
[0046]
[Zeolite content in composite]
The composite was dried at 60 ° C. to a constant weight, and then 1 g was precisely weighed in a crucible having a constant weight. Next, it was ashed in an electric furnace at 400 ° C., and the ash content was weighed. The amount of ash per dry weight of the composite was taken as the zeolite content.
[0047]
[Ratio of X-type zeolite in zeolite]
The ratio of the X-type zeolite in the zeolite was determined by analyzing the ash content of the composite obtained as described above with a powder X-ray diffractometer (Rigaku RINT-2000, Inc.), and from the peak intensity of 2θ = 6.120 °. It was determined by applying data to a calibration curve prepared by mixing pure A-type zeolite and X-type zeolite in various proportions in advance.
[0048]
Example 1
To 1 kg of NBKP (conifer bleached kraft pulp) was added 5160 ml of a mixed aqueous solution of 1500 g of 31% liquid sodium aluminate (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 2100 g of 48% liquid caustic soda (Toagosei Co., Ltd.). Add 1080% 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) and stir well. This raw material was heated with a hot water circulation device (set temperature 90 ° C.), and after 70 minutes from the start of heating, when the material temperature reached 56 ° C. In addition, 660 g of 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) and 7500 ml of water were added as auxiliary materials, and after stirring well, it took 2 hours until the material temperature reached 84 ° C. And heated. Thereafter, the mixture was kept at 84 ° C. for 1 hour and 30 minutes, and then the product was taken out. This was subjected to solid-liquid separation using a small centrifugal dehydrator (manufactured by Sanyo Riken Chemical Co., Ltd .: SYK-5000-15A) to obtain a zeolite-pulp composite. The zeolite content of the obtained zeolite-pulp composite was 21.6% by weight, and the ratio of X-type zeolite in the zeolite was 81.2% by weight. Moreover, the change of the material temperature in the said Example is shown in FIG. 1 (♦).
[0049]
Example 2
To 1 kg of NBKP (conifer bleached kraft pulp) was added 5160 ml of a mixed aqueous solution of 1500 g of 31% liquid sodium aluminate (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 2100 g of 48% liquid caustic soda (Toagosei Co., Ltd.). Add 1080% 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) and stir well. This raw material was heated with a hot water circulation device (set temperature 70 ° C.), and after 90 minutes from the start of heating, when the material temperature reached 57 ° C. (the average particle diameter of the alumino silica gel in the reaction mixture at this time was 0.03 μm). In addition, 660 g of 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) and 7500 ml of water were added as auxiliary materials, and after stirring well, a hot water circulator until the material temperature reached 84 ° C. The temperature was switched to 90 ° C. and heated for 2 hours. Thereafter, the mixture was kept at 84 ° C. for 1 hour and 30 minutes, and then the product was taken out. This was subjected to solid-liquid separation using a small centrifugal dehydrator (manufactured by Sanyo Riken Chemical Co., Ltd .: SYK-5000-15A) to obtain a zeolite-pulp composite. The zeolite content of the obtained zeolite-pulp composite was 29.7% by weight, and the ratio of X-type zeolite in the zeolite was 89.6% by weight. Moreover, the change of the material temperature in the said Example is shown in FIG.
[0050]
Example 3
To 1 kg of NBKP (conifer bleached kraft pulp) was added 5160 ml of a mixed aqueous solution of 1500 g of 31% liquid sodium aluminate (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 2100 g of 48% liquid caustic soda (Toagosei Co., Ltd.). Add 1080% 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) and stir well. This raw material was heated with a hot water circulation device (set temperature 60 ° C.), and after 135 minutes from the start of heating, when the material temperature reached 58 ° C. (the average particle size of the alumino silica gel in the reaction mixture at this time was 0.02 μm). In addition, 660 g of 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) and 7500 ml of water were added as auxiliary materials, and after stirring well, a hot water circulator until the material temperature reached 84 ° C. The temperature was switched to 90 ° C. and heated for 2 hours. Thereafter, the mixture was kept at 84 ° C. for 1 hour and 30 minutes, and then the product was taken out. This was subjected to solid-liquid separation using a small centrifugal dehydrator (manufactured by Sanyo Riken Chemical Co., Ltd .: SYK-5000-15A) to obtain a zeolite-pulp composite. The zeolite content of the obtained zeolite-pulp composite was 41.0% by weight, and the ratio of X-type zeolite in the zeolite was 92.0% by weight. Moreover, the change of the material temperature in the said Example is shown in FIG.
[0051]
Example 4
2.0 g of copper sulfate pentahydrate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade Mw = 249.69) was weighed out and dissolved in 1.0 L of water. The copper ion concentration of the copper ion aqueous solution thus prepared was 508 ppm. To this aqueous solution, 2.0 g of the composite obtained in Example 3 was added and stirred for 30 minutes. This was subjected to solid-liquid separation using a small centrifugal dehydrator (manufactured by Sanyo Riken Chemical Co., Ltd .: SYK-5000-15A) to obtain a copper ion-supported zeolite-pulp composite. From the copper ion concentration of the filtrate, it was found that 25.4 mg / g of copper ions was supported in the obtained composite.
[0052]
Comparative Example 1
To 1 kg of NBKP (conifer bleached kraft pulp) was added a mixed aqueous solution 12660 ml of 1500 g of 31% liquid sodium aluminate (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 2100 g of 48% liquid caustic soda (Toagosei Co., Ltd.). 1740 g of 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) was added and stirred well. This raw material was heated with a hot water circulation device (set temperature 90 ° C.) and heated for 2 hours until the material temperature reached 84 ° C. Thereafter, the mixture was kept at 84 ° C. for 1 hour and 30 minutes, and then the product was taken out. This was subjected to solid-liquid separation using a small centrifugal dehydrator (manufactured by Sanyo Riken Chemical Co., Ltd .: SYK-5000-15A) to obtain a zeolite-pulp composite. The zeolite content of the obtained zeolite-pulp composite was 8.6% by weight, the proportion of zeolite A in the zeolite was 4.8% by weight, and the proportion of zeolite X was 95.2% by weight. It was. Further, the change in material temperature in the comparative example is shown in FIG.
[0053]
Comparative Example 2
To 1 kg of NBKP (conifer bleached kraft pulp) was added 5160 ml of a mixed aqueous solution of 1500 g of 31% liquid sodium aluminate (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 2100 g of 48% liquid caustic soda (Toagosei Co., Ltd.). Add 1080% 61% No. 1 L2 sodium silicate (Tosoh Sangyo Co., Ltd.) and stir well. This raw material was heated with a hot water circulation device (set temperature 90 ° C.) and heated for 2 hours until the material temperature reached 84 ° C. Thereafter, the mixture was kept at 84 ° C. for 1 hour and 30 minutes, and then the product was taken out. This was subjected to solid-liquid separation using a small centrifugal dehydrator (manufactured by Sanyo Riken Chemical Co., Ltd .: SYK-5000-15A) to obtain a zeolite-pulp composite. The zeolite content of the obtained zeolite-pulp composite was 38.5% by weight, the ratio of A-type zeolite in this zeolite was 99.5% by weight, and the ratio of X-type zeolite was 0.5% by weight. It was.
[0054]
Comparative Example 3
Using the composite obtained in Comparative Example 2, a copper ion-supported zeolite-pulp composite was obtained in the same manner as in Example 4. From the copper ion concentration of the filtrate, it was found that 25.4 mg / g of copper ions was supported in the obtained composite.
[0055]
Experimental example 1
1.0 g of the copper ion-carrying zeolite-pulp composite obtained in Example 4 and Comparative Example 3 was weighed, put in a PE bag (capacity 4 L), and deaerated. Next, 1.5 L of 320 ppm hydrogen sulfide gas was injected, and the change over time in the system concentration of the hydrogen sulfide gas was measured with a detector tube manufactured by Gastec Corporation. The results are shown in Table 1 and FIG.
[0056]
[Table 1]
Figure 0004666826
[0057]
From Table 1 and FIG. 2, the hydrogen sulfide gas adsorption rate of the composite of Example 4 was about twice that of the composite of Comparative Example 3. Further, in the composite of Example 4, the hydrogen sulfide gas concentration was almost 0 ppm at 5 minutes, whereas in the composite of Comparative Example 3, 140 ppm remained.
[0058]
Experimental example 2
1.0 g of the copper ion-carrying zeolite-pulp composite obtained in Example 4 and Comparative Example 3 was weighed, put in a PE bag (capacity 4 L), and deaerated. Next, 1.5 L of 180 ppm sulfurous acid gas was injected, and the change over time in the system concentration of sulfurous acid gas was measured with a detector tube manufactured by Gastec Corporation. The results are shown in Table 2 and FIG.
[0059]
[Table 2]
Figure 0004666826
[0060]
From Table 2 and FIG. 3, the sulfurous acid gas adsorption rate of the composite of Example 4 was about twice that of the composite of Comparative Example 3. Further, in the composite of Example 4, the sulfurous acid gas concentration became 1 ppm at 5 minutes, whereas in the composite of Comparative Example 3, 85 ppm remained.
[0061]
From the above, it has been found that the adsorption rate of hydrogen sulfide gas, sulfurous acid gas, etc. can be remarkably improved by changing the zeolite contained in the substance of cellulose from the A type to the X type having a large pore diameter. .
[0062]
Experimental example 3
The composites obtained in Example 3 and Comparative Example 2 were dried at 105 ° C. for 24 hours, and 1.0 g was weighed out. These were placed in 200 mL of 1.0 mM acetic acid-sodium acetate buffer at pH = 4.0 and 5.0, respectively, and allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours. After 24 hours, the complex was taken out using a small centrifuge (manufactured by Sanyo Rika Machinery Co., Ltd .: SYK-5000-15A), washed with 2.0 L of water, dried at 105 ° C. for 24 hours, It was measured. The results are shown in Table 3.
[0063]
[Table 3]
Figure 0004666826
[0064]
From Table 3, at pH = 4.0, the reduced weight of the composite obtained in Example 3 was only 39% of the amount of zeolite contained in the composite, and only a part of the zeolite was dissolved. In contrast, the reduced weight of the composite obtained in Comparative Example 2 substantially matched the amount of zeolite contained in the composite, and almost all the zeolite was dissolved.
[0065]
At pH = 5.0, the reduced weight of the composite obtained in Example 3 was 17% of the amount of zeolite contained in the composite, and most of the zeolite remained, whereas The reduced weight of the composite obtained in Comparative Example 2 almost coincided with the amount of zeolite contained in the composite, and almost all of the zeolite was dissolved in the same manner as at pH = 4.0.
[0066]
Based on the above results, in the zeolite-hydrophilic polymer composite, the zeolite contained in the substance of cellulose is X-type zeolite, so that it can be suitably used for applications where acid resistance is a problem with A-type zeolite. Turned out to be possible.
[0067]
【The invention's effect】
Since the composite of the present invention contains a sufficient amount of X-type zeolite having a large pore diameter and excellent acid resistance as compared with A-type zeolite, satisfactory adsorption capacity can be obtained with A-type zeolite. Relatively large molecules (for example, hydrogen sulfide gas, sulfurous acid gas, nitrous acid gas, hyponitrous acid gas, dimethylamine, trimethylamine, methyl mercaptan, VOC (volatile organic compounds; for example, xylene, toluene, pyridine, acetaldehyde, etc. ), Ethanol, propanol, butanol, acetic acid, butyric acid, propionic acid, isovaleric acid, trichloroethylene, dichloromethane, etc.) can be adsorbed efficiently. That is, it can be suitably used as an adsorbent for such a gas. In addition, the composite is used in applications where acid resistance is a problem in the composite containing A-type zeolite (for example, a filter medium for fruit juice, a heavy metal ion in an acidic waste liquid, a radioactive metal ion, a recovery filter medium for precious metal ions, a strong acid And the like, and can be suitably used in adsorbent filter media for natural gas.
[Brief description of the drawings]
1 is a graph showing changes in material temperature in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1. FIG.
2 is a graph showing the hydrogen sulfide gas adsorption capacity of each composite obtained in Example 4 and Comparative Example 3. FIG.
3 is a graph showing the sulfurous acid gas adsorption ability of each composite obtained in Example 4 and Comparative Example 3. FIG.

Claims (6)

以下の工程(1)および(2)を含むことを特徴とする、親水性高分子と該親水性高分子の実体内に含有されるゼオライトよりなり、該ゼオライトの含有率が10重量%以上であり、かつ該ゼオライト中のX型ゼオライトの比率が50重量%以上であるゼオライト−親水性高分子複合体の製造方法:
(1)膨潤している親水性高分子基材の存在下で、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを、以下の(a)および(b)の条件下、該親水性高分子基材の実体内で反応させることにより、該親水性高分子の実体内にアルミノシリカゲルを生成させる工程:
(a)ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比が1:1〜10:4〜50である;
(b)塩基性物質の濃度が1,000〜10,000mmol/lである;
(2)工程(1)で親水性高分子の実体内に生成したアルミノシリカゲルを、以下の(c)および(d)の条件下、ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とを該親水性高分子基材の実体内で反応させることによりX型ゼオライトに変化させる工程:
(c)ケイ素化合物とアルミニウム化合物と塩基性物質とのモル比が1:0.1〜1:1以上4未満;
(d)塩基性物質の濃度が500mmol/l以上1,000mmol/l未満。
It comprises the following steps (1) and (2), characterized in that it comprises a hydrophilic polymer and a zeolite contained in the substance of the hydrophilic polymer, and the zeolite content is 10% by weight or more. And a method for producing a zeolite-hydrophilic polymer composite in which the ratio of the X-type zeolite in the zeolite is 50% by weight or more :
(1) In the presence of a swelled hydrophilic polymer substrate, a silicon compound, an aluminum compound, and a basic substance are treated under the following conditions (a) and (b): A step of generating alumino silica gel in the hydrophilic polymer entity by reacting in the entity of:
(A) the molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound and the basic substance is 1: 1 to 10: 4 to 50;
(B) the concentration of the basic substance is 1,000 to 10,000 mmol / l;
(2) The aluminosilica gel produced in the substance of the hydrophilic polymer in the step (1) is subjected to the following steps (c) and (d): The step of changing to X-type zeolite by reacting within the substance of the molecular substrate:
(C) The molar ratio of the silicon compound, the aluminum compound, and the basic substance is 1: 0.1 to 1: 1 and less than 4;
(D) The concentration of the basic substance is 500 mmol / l or more and less than 1,000 mmol / l.
工程(2)が、水とケイ素化合物とを工程(1)の反応混合物に添加することにより、該(c)および(d)の条件とすることを含む、請求項記載の方法。Step (2) is, by adding water and a silicon compound to the reaction mixture of step (1), the (c) and comprises a condition (d), The method of claim 1, wherein. 工程(1)の反応混合物中に生成されるアルミノシリカゲルの平均粒子径が0.001〜0.1μmであるときに、該反応混合物に水とケイ素化合物とを添加することを含む、請求項記載の方法。When the average particle diameter of the aluminosilicate silica gel formed in the reaction mixture of step (1) is 0.001~0.1Myuemu, comprising the reaction mixture is added to water and silicon compound, according to claim 2 The method described. 親水性高分子基材がセルロースである、請求項のいずれかに記載の方法。The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the hydrophilic polymer substrate is cellulose. セルロースが、天然セルロースである、請求項4記載の方法。The method according to claim 4, wherein the cellulose is natural cellulose. 請求項1〜5のいずれかに記載の方法によって製造されたゼオライト−親水性高分子複合体を金属塩水溶液に浸漬することによる、カルシウム、カリウム、銀、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、コバルト、パラジウム、白金、タングステン、イットリウムおよびランタンから選択される少なくとも一種の金属がゼオライトに担持された金属担持ゼオライト−親水性高分子複合体の製造方法。Calcium, potassium, silver, copper, zinc, iron, nickel, cobalt, by immersing the zeolite-hydrophilic polymer composite produced by the method according to any one of claims 1 to 5 in a metal salt aqueous solution. A method for producing a metal-supported zeolite-hydrophilic polymer composite in which at least one metal selected from palladium, platinum, tungsten, yttrium and lanthanum is supported on zeolite.
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