JPH0455976B2 - - Google Patents

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JPH0455976B2
JPH0455976B2 JP24975583A JP24975583A JPH0455976B2 JP H0455976 B2 JPH0455976 B2 JP H0455976B2 JP 24975583 A JP24975583 A JP 24975583A JP 24975583 A JP24975583 A JP 24975583A JP H0455976 B2 JPH0455976 B2 JP H0455976B2
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JP
Japan
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liquid
temperature
alkalinity
alkali metal
liquids
Prior art date
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Expired
Application number
JP24975583A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS60137816A (en
Inventor
Zenji Hagiwara
Kojiro Takei
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HAGIWARA GIKEN KK
Original Assignee
HAGIWARA GIKEN KK
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Publication date
Application filed by HAGIWARA GIKEN KK filed Critical HAGIWARA GIKEN KK
Priority to JP24975583A priority Critical patent/JPS60137816A/en
Publication of JPS60137816A publication Critical patent/JPS60137816A/en
Publication of JPH0455976B2 publication Critical patent/JPH0455976B2/ja
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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は粒子径が小さく且つ均質なA型ゼオラ
イトの製造方法に関する。 近年、洗剤用組成物のゼオライトビルダーとし
て、また天然および合成ゴム組成物やプラスチツ
ク組成物等の高分子材料や各種紙類の充填剤とし
て、ゼオライトの用途は拡大されつつある。さら
に顔料、接着剤、繊維等の分野へのゼオライトの
利用も企図されつつある。これらの分野で使用さ
れるゼオライト類は化学的に安定で、均質且つ微
粒子より構成されることが要求される。本発明に
より得られる微細なA型ゼオライトはそれの物性
よりみて前記分野に使用好適である。 A型ゼオライトの製造法としては、例えば
USP2882243に記載されている如く、アルミン酸
塩−珪酸塩−アルカリ−水の混合物を使用する水
熱合成法が一般に知られている。この場合、上記
の原料混合物は高温下の反応を利用して、水に難
溶性のA型ゼオライトへ結晶化させるのが通例で
ある。一方、上述のアルミン酸塩の代りにアルミ
ナ水和物(Al2O3・xH2O)やシリカ−アルミナ
系の粘土鉱物を使用したり、また珪酸塩の代りに
シリカゲルが活性珪酸等の二酸化珪素を出発原料
として使用するA型ゼオライトの合成法も公表さ
れている。これらの公知の方法で得られるA型ゼ
オライトは、粒子の形状が大きくなりがちであ
り、微細粒子が要求される前記分野への利用には
難点がある。一方、微細粒子よりなるA型ゼオラ
イトを得る目的で、それの水熱合成に際して、高
速撹拌機を用いて3000〜5000rpmで撹拌したり、
または反応生成物に剪断力を与えて粒子を微細化
する方法として、タービン撹拌機、フエースギヤ
ーデイソルバー、分散ポンプ、渦巻ポンプ、循環
ポンプ等の使用も公表されている(特開昭50−
70289号公報、特開昭51−84790号公報)。しかし
ながら、機械的手段にもとづく上述の微細化法で
は、多くの電力を消耗するので経済的な方法とは
言い難く、またかかる方法では粒子の微細化の程
度にも自ら限界がある。 本発明者は、上記特願に記載の発明について更
に鋭意検討の結果、使用する原料液の組成、スラ
リー液の生成方法、該スラリー液の熟成工程、該
スラリー液を構成する無定形アルミノ珪酸塩ゾル
の結晶化のための該スラリー液の昇温速度、製造
工程中の水溶液相のアルカリ度、特に全製造工程
中のアルカリ度の変動が、最終的に得られるA型
ゼオライトの品質に著しく影響を与えることを見
出し、本発明を完成した。 本発明の目的は、平均一次粒子径が2.5μm以下
の極微細粒径からなるA型ゼオライトを安価にし
て容易に提供するにある。他の目的は、洗剤用の
ビルダーとして、また高分子材料の充填剤として
有用なA型ゼオライトを提供するにある。 即ち、本発明の極微細粒径A型ゼオライトの製
造方法は、 (A) アルカリ金属のアルミン酸塩とアルカリ金属
の水酸化物とが溶解してなる水溶液(以下a液
と記す。)と、 アルカリ金属の珪酸塩が溶解してなる水溶液
(以下b液と記す。)と、 アルカリ金属の水酸化物が溶解してなる水溶
液(以下c液と記す。) との3液を調製するに際し、 a液及びb液は、アルカリ金属のアルミン酸
塩とアルカリ金属の珪酸塩の含有量が、Al2O3
に対する全M2O及びSiO2の各モル比で、それ
ぞれ、 M2O/Al2O3=1.1〜4.4 SiO2/Al2O3=1.2〜2.3 (但し、Mはアルカリ金属を示す。) を満足するように調製され、 且つ、a液及びb液のアルカリ度は、下記の
第2工程から第4工程に至る全工程中に於い
て、各工程中の水溶液相のアルカリ度の変動が
c液のアルカリ度に対して±0.2Nの範囲に入
るように調製され、 一方、c液のアルカリ度は1.4〜3.5Nになる
ように、 各液を調製する第1工程と、 (B) それぞれの該調製液を55℃以下の液温にて、
撹拌下にあるc液に対して、注入開始から終了
まで一貫して同時に、a液とb液とをそれぞれ
独立の注入口から注入し、無定形のアルミノ珪
酸塩ゾルからなるスラリー液を生成させる第2
工程と、 (C) 引続き55℃以下の液温を保持したままで、該
スラリー液を撹拌しながら熟成させる第3工程
と、 (D) 次いで、熟成させた該スラリー液を、撹拌し
ながら、少なくとも70℃以上の温度まで昇温
し、引続き該温度で加熱することにより、生成
したアルミノ珪酸塩を結晶化させる第4工程
と、 (E) 最後に、結晶化させた該アルミノ珪酸塩を分
別し、水洗し、乾燥させる第5工程 とからなることを特徴とする。 本発明にいうアルカリ度とは、水溶液相の一定
量を採取し、必要あればこれを水で薄めて、これ
にフエノールフタレインを指示薬として加え、塩
酸標準液で中和滴定して求めたアルカリの規定度
(N)である。 先ず、本発明の第1工程について詳述する。a
液は、アルカリ金属のアルミン酸塩(MAlO2
とアルカリ金属の水酸化物(MOH)とが溶解し
てなる水溶液であり、これらの両成分を水に溶解
させるか、或いはアルカリ金属の水酸化物、例え
ば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの如き強ア
ルカリが過剰に溶解してなる水溶液に水酸化アル
ミニウムまたはアルミニウム塩類を加えて調製す
る。アルカリ金属のアルミン酸塩としては、アル
ミン酸ナトリウムやアルミン酸カリウムが例示さ
れる。本液は、A型ゼオライトの合成に必要なア
ルミナ(Al2O3)の、また一部のアルカリ
(M2O)の供給源となる。 また、b液は、アルカリ金属の珪酸塩
(M2O・nSiO2、一般にn=0.5〜4)が溶解して
なる水溶液であり、例えば珪酸ナトリウム、珪酸
カリウム又は水ガラスを水に溶解して調製する。
この際、該水溶液は加水分解してアルカリ性を呈
する。尚、後述のアルカリ度変動を調整するため
に、アルカリ金属の水酸化物を積極的に添加溶解
して本液のアルカリ度を調整してもよい。本液
は、A型ゼオライトの合成に必要とするシリカ
(SiO2)の、また一部のアルカリ(M2O)の供給
源となつている。 一方、c液は、アルカリ度が1.4〜3.5の範囲に
入るように、アルカリ金属の水酸化物が溶解され
てなる水溶液であり、これの濃度即ちアルカリ度
は後述のアルカリ度変動制御調整のために予め標
定しておく必要がある。 更に、これら3液の調製に際しては、先ずa液
及びb液は、それらに溶解されているアルカリ金
属のアルミン酸塩及びアルカリ金属の珪酸塩の各
含有量が、Al2O3に対する全M2O及びSiO2の各モ
ル比で、それぞれ M2O/Al2O3=1.1〜4.4 SiO2/Al2O3=1.2〜2.3 (但し、Mはアルカリ金属を示す。) を満足するように調製されると共に、a液とb液
のアルカリ度は、後述の第2工程(スラリー液生
成工程)から第4工程(結晶化工程)に至る全工
程中に於いて、各工程中の水溶液相のアルカリ度
が、予め調製されたc液のアルカリの±0.2Nの
範囲に入るように調製されなければならない。 尚、本発明に於けるアルカリ金属としては、上
述の如く、一般にナトリウム又はカリウムが強ア
ルカリ性を呈するので好ましいものであるが、安
価なる点でナトリウムが更に好ましいものであ
る。 かくして調製された各溶液は、それぞれ55℃以
下の液温に保持されて、本発明の第2工程で以下
の如くに混合され、無定形のアルミノ珪酸ゾルか
らなるスラリー液が生成される。即ち、撹拌状態
にあるc液に対して、注入開始からその終了まで
一貫して同時に、a液とb液とがそれぞれ独立し
た注入口から徐々に注入され、その注入量に応じ
て無定形のアルミノ珪酸塩ゾルからなるスラリー
液が生成される。かくすることにより、生成した
スラリー粒子は、その平均一次粒子径が0.5μm以
下の極微細粒径のものが得られると共に、その粒
径分布の狭い、即ち、粒子径の揃つた均質なもの
が得られる。このことが、結局、本発明の特徴と
するA型ゼオライト(最終製品)の極微細粒径に
とつながるのである。a液とb液をc液に注入す
るに際しては、その注入開始からその終了まで、
連続して定速度(但し、a液とb液とでは、その
所定注入量に応じて、それぞれ注入速度は異な
る。)で注入することが好ましく、生成するスラ
リーの粒径分布がより狭くなるという傾向があ
る。本工程で得られた無定形のアルミノ珪酸塩の
組成は、A型ゼオライトの一般式 (1.0±0.2)M2O・Al2O3・(1.85±0.5)SiO2
xH2O の組成範囲にあることが確認された。尚、55℃以
上の温度領域でスラリーを生成させると、温度の
上昇とともに一部の無定形物質の結晶化が起り、
その結果無定形粒子と結晶粒子が混在した状態と
なり、粒子の形状が不揃となる。かかるスラリー
液を結晶化させても得られるゼオライト粒子の形
状分布はより広範になり、微細な均質粒子は得ら
れない傾向にある。次に、生成スラリー混合液の
アルカリ度や原料物質のモル比を上述したような
範囲に保持させることは容易である。即ち、a
液、b液及びc液の混合を前記の操作に従つて終
了させた際に所定のアルカリ度および原料物質の
モル比が維持されるように、上述の3種の原料液
を別々に調製する際に、これらの液の組成やアル
カリ度を予めを調節しておけばよいからである。
また、本発明の原料液の添加法によれば、スラリ
ー混合物の生成は常にアルカリ度をほぼ一定にし
た状態で行える利点がある。即ち、c液を入れた
撹拌下状態にある反応槽へ、a液とb液が別々
に、注入されて行くにつれて、スラリー混合物の
生成量は徐々に増大するが、反応槽内のアルカリ
度はスラリー生成の間ほぼ一定に保たれ、これは
予め調製されたc液のアルカリ度とほぼ同一にな
るように本発明では調節されている。かかるアル
カリ度を一定に保つてこれらの原料液を混合する
ことにより、極めて微細で組成変動の少ない均質
な粒子を含むスラリー液が得られる特徴がある。 上述したような本発明独特の原料物質の混合法
を実施することにより、生成する水難溶性の無定
形アルミノ珪酸塩ゾルよりなるスラリー粒子の特
徴を要約すれば、下記の如くなる。 (i) 本発明に於ては、アルカリ度を一定に保持し
た条件下でスラリー粒子の生成を実施している
ために、均質で且つA型ゼオライトと同じ組成
範囲を有する粒子が得られる。 (ii) 本法により得られる粒子は微細構造を有して
おり、生成する粒子の形状や大きさも揃つてお
り、一次粒子の平均粒子径は0.5μm以下であ
る。 (iii) アルカリ度や温度を一定に保つことにより、
生成してくる粒子が均一になるよう、またそれ
の成長も均一になるよう配慮されているため
に、粒子は極めて微細である。従つて、それの
表面積も大きく、且つ活性度も大であり、A型
ゼオライトへの結晶化も極めて短時間に行える
利点がある。 (iv) 本法により得られる無定形アルミノ珪酸塩の
化学組成の変動は僅少である。本無定形物質は
イオン交換能を有しており、カルシウムまたは
マグネシウム結合能も可成り高い値を示す(実
施例1参照)。 (v) 本法のスラリーから得られるA型ゼオライト
の純度は極めて高く、無定形物質や他のX型ゼ
オライト、P型ゼオライト等の副生は最少限に
抑えられる特徴がある。 次に、スラリー液の生成を終了後、本発明で
は、これの熟成が実施される(第3工程)。熟成
はスラリー液を撹拌下に保持して液温を55℃以下
に保つて実施される。熟成工程は生成粒子のより
均質化を目的として実施されるが、それの所要時
間は数時間以内、例えば2時間以内で充分であ
る。本熟成工程に於けるスラリー液のアルカリ度
の変動は僅少であり、それのアルカリ度は第1工
程で調製されたc液のそれとほぼ同じに保たれ
る。 スラリー液の熟成工程を終了後、スラリー液を
撹拌しながら昇温して所定の温度に到着せしめて
結晶化が実施される(第4工程)。スラリー液の
昇温工程に於ては、昇温の間反応槽内の温度分布
が不均一になり粒子の成長が不均一になることを
最少限に防止するために急激な温度上昇はさけた
方がよい。昇温速度は80℃/hr以下が望ましく、
30〜80℃/hrはもつても好ましい範囲である。次
にA型ゼオライトの結晶化工程について述べる。
A型ゼオライトの結晶化はアルカリ濃度、温度、
時間等の因子により影響される。本結晶化工程に
於ては、反応槽の温度を少なくとも70℃以上に保
持し且つ水溶液相のアルカリ度は第1工程で調製
されたc液のそれとほぼ同じに保持されて実施さ
れる。結晶化温度が70℃より低い温度域では、温
度の低下とともに結晶化所要時間が非常に長くな
るため経済的でない。一方、液温が110℃以上に
なると、常圧下では液の沸騰現象が起るため、加
圧下で実施する必要がある。結晶化温度域として
は、好ましくは75〜109℃であり、更に好ましく
は80〜105℃である。結晶化を80〜105℃の温度域
で実施した場合、それの所要時間は最大2時間で
ある。 かかる結晶化工程を経た後、スラリー液は冷却
され、次いで結晶化したアルミノ珪酸塩相(A型
ゼオライト相)と母液相とに、別法或いは遠心
分離法によつて別さる。分離されたA型ゼオラ
イト相は遊離アルカリを除去するために温水洗さ
れ、次いで乾燥することによつて、目的とするA
型ゼオライトが得られる。かくして得られるA型
ゼオライトは、平均一次粒子径が2.5μm以下の極
微細粒子よりなるものであつて、イオン交換特性
や吸着特性にも優れており、洗剤用ビルダーとし
て或いは高分子材料用充填剤等として極めて有用
なものである。 以下、実施例に基づき、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明がこれに限定されるものでは
ない。 実施例 1 本発明の出発原料であるa液、b液及びc液を
下記の如くに調製した。 a液 水酸化アルミニウム〔Al(OH)3・xH2O;x
3〕 32.3Kgならびに49%水酸化ナトリウム液39.1Kgを
採取して、これに水を加えて加熱溶解し過剰のア
ルカリを含むアルミン酸ナトリウム液を調製し
た。本液の全液量は、さらに水を加えて、最終的
に72.5に保持された。調製されたa液のアルカ
リ度は7.17Nであつた。 b液 JIS K1408〜1966にて3号品として規定されて
いる珪酸ナトリウム70Kgを採取し、これに水を加
えて全液量を71に保持した。調製されたb液の
アルカリ度は2.72Nであつた。 c液 49%水酸化ナトリウム液15.9Kgに水を加えて全
液量を71.5に保持した。調製されたc液のアル
カリ度は2.73Nであつた。 上記のc液を反応槽に入れて200rpmの撹拌下
に保持しながら、これに対してa液及びb液を、
個別的に独立した注入口から、それぞれ連続的に
定速度で注入して、同一時間内(70分)に両液の
注入を終了させ、Na2O−Al2O3−SiO2−H2Oよ
りなるスラリー液を生成させた。これらの3液は
注入開始からその終了まで、液温は約40℃に保た
れた。引続き、得られたスラリー液は40〜42℃の
温度下で、200rpmの撹拌下に55分間保持して熟
成が行われた。熟成終了後、スラリー液は
250rpmの撹拌下に、36℃/hrの昇温速度で昇温
され、最終的に100±2℃の温度下でA型ゼオラ
イトの結晶化が2時間にわたつて実施された。製
造工程の途中で、水溶液相ならびに固相のサンプ
ルを採取し、これらの試験が行われた。結晶化終
了後、反応槽は水冷されて60℃以下に保持され
た。次に遠心分離法によりA型ゼオライト相と母
液の2相分離が行われた。得られたA型ゼオライ
ト相は約50℃の温水にて洗浄されてこの中の遊離
アルカリが除去された。この場合のA型ゼオライ
ト相の温水洗浄は液のPHが10付近になるまで実
施された。水洗を終了したA型ゼオライトは100
℃付近で乾燥後、粉砕されてA型ゼオライトの結
晶微粉末50.7Kgが得られた。 本実施例で得られたA型ゼオライトは、真比重
が2.20で、比表面積が669m2/gであり、その化
学組成は0.98Na2O・Al2O3・1.91SiO2・xH2Oを
示し、またその平均一次粒子径は1.8μmであつ
た。一方、原液物質の混合時に生成する無定形ア
ルミノ珪酸塩粒子の平均一次粒子の大きさは
0.2μm
The present invention relates to a method for producing A-type zeolite having a small particle size and uniformity. In recent years, the use of zeolites has been expanding, as zeolite builders in detergent compositions, and as fillers in polymeric materials such as natural and synthetic rubber compositions and plastic compositions, and in various papers. Furthermore, the use of zeolites in fields such as pigments, adhesives, and fibers is also being planned. Zeolites used in these fields are required to be chemically stable, homogeneous, and composed of fine particles. The fine A-type zeolite obtained by the present invention is suitable for use in the above-mentioned fields in view of its physical properties. As a method for producing A-type zeolite, for example,
Hydrothermal synthesis methods using aluminate-silicate-alkali-water mixtures are generally known, as described in USP 2,882,243. In this case, the above-mentioned raw material mixture is usually crystallized into type A zeolite, which is sparingly soluble in water, using a reaction at high temperatures. On the other hand, alumina hydrate (Al 2 O 3 xH 2 O) or silica-alumina clay minerals may be used instead of the aluminates mentioned above, and silica gel may be used instead of silicate to absorb dioxide such as activated silicic acid. A method for synthesizing type A zeolite using silicon as a starting material has also been published. Type A zeolites obtained by these known methods tend to have large particles, making it difficult to use them in the above-mentioned fields where fine particles are required. On the other hand, for the purpose of obtaining A-type zeolite consisting of fine particles, during its hydrothermal synthesis, stirring at 3000 to 5000 rpm using a high-speed stirrer,
Alternatively, the use of turbine agitators, phase gear resolvers, dispersion pumps, whirlpool pumps, circulation pumps, etc. has also been published as a method of applying shearing force to the reaction products to make particles finer (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1998-
70289, JP-A-51-84790). However, the above-mentioned micronization method based on mechanical means consumes a large amount of electric power, so it cannot be said to be an economical method, and there is also a limit to the degree to which particles can be micronized using such a method. As a result of further intensive study on the invention described in the above patent application, the present inventor has discovered the composition of the raw material liquid used, the method of producing the slurry liquid, the aging process of the slurry liquid, and the amorphous aluminosilicate constituting the slurry liquid. The heating rate of the slurry liquid for crystallization of the sol, the alkalinity of the aqueous phase during the manufacturing process, and especially the fluctuation of alkalinity during the entire manufacturing process, significantly affect the quality of the final A-type zeolite. The present invention has been completed based on the discovery that it provides the following properties. An object of the present invention is to provide easily and inexpensively a type A zeolite consisting of ultrafine particles with an average primary particle size of 2.5 μm or less. Another object is to provide a Type A zeolite useful as a builder for detergents and as a filler for polymeric materials. That is, the method for producing ultrafine particle size A-type zeolite of the present invention includes: (A) an aqueous solution in which an alkali metal aluminate and an alkali metal hydroxide are dissolved (hereinafter referred to as liquid a); When preparing three liquids: an aqueous solution in which an alkali metal silicate is dissolved (hereinafter referred to as liquid B) and an aqueous solution in which an alkali metal hydroxide is dissolved (hereinafter referred to as liquid C), The contents of alkali metal aluminate and alkali metal silicate in liquids a and b are Al 2 O 3
M2O / Al2O3 = 1.1 to 4.4 SiO2 / Al2O3 = 1.2 to 2.3 (M represents an alkali metal). In addition, the alkalinity of liquids a and b is adjusted so that the alkalinity of liquids a and b is adjusted such that the alkalinity of the aqueous solution phase changes during each step during the entire process from the second step to the fourth step below. A first step of preparing each solution so that the alkalinity of the c solution is within ±0.2N, while the alkalinity of the c solution is 1.4 to 3.5N; (B) Each of the prepared solutions was heated to a temperature of 55°C or lower,
Liquids A and B are injected simultaneously from the start to the end of the stirring into liquid C through independent injection ports to generate a slurry liquid consisting of amorphous aluminosilicate sol. Second
(C) A third step of aging the slurry liquid while stirring it while maintaining the liquid temperature at 55°C or less; (D) Next, the aged slurry liquid is aged while stirring, a fourth step of crystallizing the aluminosilicate produced by raising the temperature to a temperature of at least 70°C or higher and subsequently heating at that temperature; (E) finally, fractionating the crystallized aluminosilicate; It is characterized by comprising a fifth step of washing, washing with water, and drying. In the present invention, the alkalinity refers to the alkalinity obtained by taking a certain amount of the aqueous solution phase, diluting it with water if necessary, adding phenolphthalein as an indicator, and performing neutralization titration with a standard hydrochloric acid solution. regularity of
(N). First, the first step of the present invention will be explained in detail. a
The liquid is alkali metal aluminate (MAlO 2 )
and alkali metal hydroxide (MOH) dissolved in water. It is prepared by adding aluminum hydroxide or aluminum salts to an aqueous solution containing excessively dissolved alkali. Examples of alkali metal aluminates include sodium aluminate and potassium aluminate. This liquid serves as a source of alumina (Al 2 O 3 ) and some alkali (M 2 O) necessary for the synthesis of A-type zeolite. Liquid b is an aqueous solution in which an alkali metal silicate (M 2 O·nSiO 2 , generally n=0.5 to 4) is dissolved, for example, sodium silicate, potassium silicate, or water glass is dissolved in water. Prepare.
At this time, the aqueous solution is hydrolyzed and becomes alkaline. In addition, in order to adjust the alkalinity fluctuation described later, the alkalinity of the liquid may be adjusted by actively adding and dissolving an alkali metal hydroxide. This liquid serves as a source of silica (SiO 2 ) and some alkali (M 2 O) necessary for the synthesis of A-type zeolite. On the other hand, C liquid is an aqueous solution in which alkali metal hydroxide is dissolved so that the alkalinity falls within the range of 1.4 to 3.5, and the concentration, or alkalinity, is determined for the alkalinity fluctuation control adjustment described below. need to be oriented in advance. Furthermore, when preparing these three solutions, first of all, in solutions a and b, the respective contents of alkali metal aluminate and alkali metal silicate dissolved therein are equal to or less than the total M 2 based on Al 2 O 3 . Each molar ratio of O and SiO 2 satisfies M 2 O / Al 2 O 3 = 1.1 to 4.4 SiO 2 /Al 2 O 3 = 1.2 to 2.3 (where M represents an alkali metal). At the same time, the alkalinity of liquids a and b is determined during the entire process from the second step (slurry liquid generation step) to the fourth step (crystallization step), which will be described later. The alkalinity of the liquid must be adjusted to within ±0.2N of the alkali of the previously prepared c liquid. As the alkali metal in the present invention, as mentioned above, sodium or potassium is generally preferred since it exhibits strong alkalinity, but sodium is more preferred since it is inexpensive. Each of the solutions thus prepared is maintained at a temperature of 55° C. or less and mixed in the second step of the present invention as described below to produce a slurry liquid consisting of an amorphous aluminosilicate sol. In other words, liquids A and B are gradually injected into the stirring liquid C from independent injection ports from the start to the end of the injection, and an amorphous form is formed depending on the injection amount. A slurry liquid consisting of aluminosilicate sol is produced. By doing so, the slurry particles produced can be extremely fine particles with an average primary particle size of 0.5 μm or less, and have a narrow particle size distribution, that is, homogeneous particles with uniform particle sizes. can get. This ultimately leads to the extremely fine particle size of type A zeolite (final product), which is a feature of the present invention. When injecting liquids A and B into liquid C, from the start of the injection to the end,
It is preferable to continuously inject at a constant rate (however, the injection speeds for liquids A and B are different depending on their predetermined injection amounts), and it is said that the particle size distribution of the generated slurry will be narrower. Tend. The composition of the amorphous aluminosilicate obtained in this step is the general formula of A-type zeolite: (1.0±0.2) M2OAl2O3・(1.85±0.5) SiO2
It was confirmed that the composition was in the xH 2 O composition range. Furthermore, if slurry is generated in a temperature range of 55℃ or higher, some amorphous substances will crystallize as the temperature increases.
As a result, amorphous particles and crystal particles coexist, and the shapes of the particles become irregular. Even when such a slurry liquid is crystallized, the shape distribution of the zeolite particles obtained becomes broader, and fine homogeneous particles tend not to be obtained. Next, it is easy to maintain the alkalinity of the produced slurry mixture and the molar ratio of the raw materials within the above-mentioned ranges. That is, a
The above-mentioned three types of raw material liquids are prepared separately so that the predetermined alkalinity and molar ratio of the raw material substances are maintained when the mixing of the liquid, B liquid and C liquid is completed according to the above operation. This is because the composition and alkalinity of these liquids may be adjusted in advance.
Further, according to the raw material liquid addition method of the present invention, there is an advantage that the slurry mixture can be always produced with the alkalinity kept almost constant. That is, as liquids A and B are separately injected into a stirring reaction tank containing liquid C, the amount of slurry mixture produced gradually increases, but the alkalinity in the reaction tank increases. The alkalinity is kept approximately constant during slurry production, and is adjusted in the present invention to be approximately the same as the alkalinity of the pre-prepared c-liquid. By mixing these raw material liquids while keeping the alkalinity constant, a slurry liquid containing extremely fine, homogeneous particles with little compositional variation can be obtained. The characteristics of slurry particles made of poorly water-soluble amorphous aluminosilicate sol produced by carrying out the method of mixing raw materials unique to the present invention as described above are summarized as follows. (i) In the present invention, since slurry particles are generated under conditions where the alkalinity is kept constant, particles that are homogeneous and have the same composition range as A-type zeolite can be obtained. (ii) The particles obtained by this method have a fine structure, the shape and size of the particles are uniform, and the average particle diameter of the primary particles is 0.5 μm or less. (iii) By keeping alkalinity and temperature constant;
The particles are extremely fine because care has been taken to ensure that the particles produced are uniform and that their growth is also uniform. Therefore, it has the advantage that it has a large surface area and high activity, and can be crystallized into type A zeolite in an extremely short time. (iv) There is little variation in the chemical composition of the amorphous aluminosilicate obtained by this method. This amorphous material has ion exchange ability and also exhibits a fairly high calcium or magnesium binding ability (see Example 1). (v) The purity of the A-type zeolite obtained from the slurry of this method is extremely high, and the by-products such as amorphous substances and other X-type zeolites and P-type zeolites are suppressed to a minimum. Next, after completing the generation of the slurry liquid, in the present invention, the slurry liquid is aged (third step). Aging is carried out by keeping the slurry liquid under stirring and keeping the liquid temperature below 55°C. The aging step is carried out for the purpose of making the produced particles more homogeneous, and the required time is sufficient within several hours, for example within 2 hours. The alkalinity of the slurry liquid in the main ripening step fluctuates only slightly, and its alkalinity is kept almost the same as that of liquid c prepared in the first step. After completing the maturing step of the slurry liquid, the temperature of the slurry liquid is raised while stirring to reach a predetermined temperature, and crystallization is performed (fourth step). In the process of raising the temperature of the slurry liquid, a sudden temperature rise was avoided to minimize the possibility that the temperature distribution in the reaction tank would become uneven during the temperature rise and the growth of particles would become uneven. It's better. The temperature increase rate is preferably 80℃/hr or less.
30 to 80°C/hr is a very preferable range. Next, the crystallization process of type A zeolite will be described.
Crystallization of A-type zeolite depends on alkali concentration, temperature,
Affected by factors such as time. In this crystallization step, the temperature of the reaction tank is maintained at at least 70° C. or higher, and the alkalinity of the aqueous solution phase is maintained approximately the same as that of the c liquid prepared in the first step. If the crystallization temperature is lower than 70° C., it is not economical because the time required for crystallization increases as the temperature decreases. On the other hand, when the liquid temperature exceeds 110°C, the liquid boils under normal pressure, so it is necessary to carry out the process under pressure. The crystallization temperature range is preferably 75 to 109°C, more preferably 80 to 105°C. If the crystallization is carried out in the temperature range from 80 to 105°C, its duration is at most 2 hours. After undergoing such a crystallization step, the slurry liquid is cooled and then separated into a crystallized aluminosilicate phase (type A zeolite phase) and a mother liquid phase by another method or a centrifugation method. The separated A-type zeolite phase is washed with hot water to remove free alkali, and then dried to obtain the desired A-type zeolite phase.
type zeolite is obtained. The A-type zeolite thus obtained is composed of ultrafine particles with an average primary particle size of 2.5 μm or less, and has excellent ion exchange and adsorption properties, and can be used as a builder for detergents or as a filler for polymeric materials. It is extremely useful as such. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail based on Examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 Liquids a, b, and c, which are the starting materials of the present invention, were prepared as follows. Liquid a Aluminum hydroxide [Al(OH) 3・xH 2 O;x
3] 32.3 kg and 39.1 kg of 49% sodium hydroxide solution were collected, and water was added thereto and dissolved by heating to prepare a sodium aluminate solution containing excess alkali. The total volume of this solution was finally maintained at 72.5 by adding more water. The alkalinity of the prepared solution a was 7.17N. Solution b 70 kg of sodium silicate, which is specified as a No. 3 product in JIS K1408-1966, was collected, and water was added to it to maintain the total liquid volume at 71 kg. The alkalinity of the prepared solution b was 2.72N. Solution C Water was added to 15.9 kg of 49% sodium hydroxide solution to maintain the total liquid volume at 71.5 kg. The alkalinity of the prepared c liquid was 2.73N. While putting the above C liquid into a reaction tank and maintaining it under stirring at 200 rpm, liquids A and B were added to it.
Both liquids were injected continuously at a constant rate from separate injection ports, and the injection of both solutions was completed within the same time ( 70 minutes ) . A slurry liquid consisting of O was produced. The temperature of these three liquids was maintained at approximately 40°C from the start to the end of injection. Subsequently, the obtained slurry liquid was aged at a temperature of 40 to 42°C for 55 minutes while stirring at 200 rpm. After aging, the slurry liquid is
The temperature was raised at a temperature increase rate of 36°C/hr while stirring at 250 rpm, and crystallization of type A zeolite was finally carried out at a temperature of 100±2°C for 2 hours. During the manufacturing process, samples of the aqueous and solid phases were taken and tested. After the crystallization was completed, the reaction tank was water-cooled and maintained below 60°C. Next, two-phase separation of the A-type zeolite phase and the mother liquor was performed by centrifugation. The resulting A-type zeolite phase was washed with warm water at about 50°C to remove free alkali therein. In this case, the A-type zeolite phase was washed with hot water until the pH of the liquid reached around 10. Type A zeolite that has been washed with water is 100
After drying at around °C, it was pulverized to obtain 50.7 kg of crystalline fine powder of A-type zeolite. The type A zeolite obtained in this example has a true specific gravity of 2.20, a specific surface area of 669 m 2 /g, and a chemical composition of 0.98Na 2 O・Al 2 O 3・1.91SiO 2・xH 2 O. The average primary particle size was 1.8 μm. On the other hand, the average primary particle size of amorphous aluminosilicate particles generated when mixing raw materials is
0.2μm

【表】 以下であり、これは1.02Na2O・Al2O3
2.19SiO2・xH2Oの化学組成を有していた。本製
造工程に於ける水溶液相のアルカリ度を第1表に
示した。第1表より明らかな如く、本発明の各工
程のアルカリ度は何れも2.73〜2.83Nの範囲内に
あり、アルカリ度の変動は僅少である。原料液の
混合、熟成、昇温、ならびに結晶化の全工程を通
じて、水溶液相の何れのアルカリ度も最初に調製
した原料液のc液のそれとほぼ同じ値に保持され
ている。全合成工程を通じてアルカリ度の変動を
最少限に抑えることにより均質で、高純度の極微
細粒径よりなるA型ゼオライトの製造が可能であ
る。 本発明により得られる極微細A型ゼオライト
は、既述の如く、洗剤ゼオライトビルダーとし
て、また高分子材料等の充填剤として好適な物性
を有している。第2表に、本発明により得られた
A型ゼオライトのカルシウムおよびマグネシウム
に対する結合能を示した。カルシウム結合能は10
分経
[Table] The following is 1.02Na 2 O・Al 2 O 3
It had a chemical composition of 2.19SiO 2 xH 2 O. Table 1 shows the alkalinity of the aqueous solution phase in this manufacturing process. As is clear from Table 1, the alkalinity in each step of the present invention is within the range of 2.73 to 2.83N, and the variation in alkalinity is slight. Throughout the entire process of mixing, aging, heating, and crystallizing the raw material liquid, the alkalinity of any aqueous solution phase is maintained at approximately the same value as that of the initially prepared raw material liquid c. By minimizing variations in alkalinity throughout the entire synthesis process, it is possible to produce homogeneous, highly pure, type A zeolite with ultrafine particle size. As described above, the ultrafine type A zeolite obtained by the present invention has physical properties suitable as a zeolite builder for detergents and as a filler for polymeric materials. Table 2 shows the binding ability of type A zeolite obtained according to the present invention to calcium and magnesium. Calcium binding capacity is 10
Minutes

【表】 過後にはほぼ一定値(180CaOmg/g)に達する
ことが判明した。これは洗剤用のゼオライトビル
ダーとして好ましい値である。本品のマグネシウ
ム結合能は表記の如く、10分経過時点では
56MgOmg/gであり、20分経過時点では77MgO
mg/gを示す。一方、原料物質の混合終了時(第
1工程終了時)に生成する無定形のアルミノ珪酸
塩は表記した如きカルシウム結合能の値が得られ
た。
[Table] It was found that the concentration reached an almost constant value (180CaOmg/g) after a period of time. This is a preferable value for a zeolite builder for detergents. As shown in the description, the magnesium binding capacity of this product is after 10 minutes.
56MgOmg/g, 77MgO after 20 minutes
Indicates mg/g. On the other hand, the amorphous aluminosilicate produced at the end of mixing the raw materials (at the end of the first step) had the calcium binding capacity value as shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (A) アルカリ金属のアルミン酸塩とアルカリ
金属の水酸化物とが溶解してなる水溶液(以下
a液と記す。)と、 アルカリ金属の珪酸塩が溶解してなる水溶液
(以下b液と記す。)と、 アルカリ金属の水酸化物が溶解してなる水溶
液(以下c液と記す。) との3液を調製するに際し、 a液及びb液は、アルカリ金属のアルミン酸
塩とアルカリ金属の珪酸塩の含有量が、Al2O3
に対する全M2O及びSiO2の各モル比で、それ
ぞれ、 M2O/Al2O3=1.1〜4.4 SiO2/Al2O3=1.2〜2.3 (但し、Mはアルカリ金属を示す。) を満足するように調製され、 且つ、a液及びb液のアルカリ度は、下記の
第2工程から第4工程に至る全工程中に於い
て、各工程中の水溶液相のアルカリ度の変動が
c液のアルカリ度に対して±0.2Nの範囲に入
るように調製され、 一方、c液のアルカリ度は1.4〜3.5Nになる
ように、 各液を調製する第1工程と、 (B) それぞれの該調製液を55℃以下の液温にて、
撹拌下にあるc液に対して、注入開始から終了
まで一貫して同時に、a液とb液とをそれぞれ
独立の注入口から注入し、無定形のアルミノ珪
酸塩ゾルからなるスラリー液を生成させる第2
工程と、 (C) 引続き55℃以下の液温を保持したままで、該
スラリー液を撹拌しながら熟成させる第3工程
と、 (D) 次いで、熟成させた該スラリー液を、撹拌し
ながら、少なくとも70℃以上の温度まで昇温
し、引続き該温度で加熱することにより、生成
したアルミノ珪酸塩を結晶化させる第4工程
と、 (E) 最後に、結晶化させた該アルミノ珪酸塩を分
別し、水洗し、乾燥させる第5工程 とからなることを特徴とする極微細粒径A型ゼオ
ライトの製造方法。 2 第1工程のアルカリ金属がナトリウムである
特許請求の範囲第1項記載の極微細粒径A形ゼオ
ライトの製造方法。 3 第2工程に於いて、a液をc液に注入する
際、注入開始から終了まで、連続的に定速度で注
入する特許請求の範囲第1項記載の極微細粒径A
型ゼオライトの製造方法。 4 第2工程に於いて、b液をc液に注入する
際、注入開始から終了まで、連続的に定速度で注
入する特許請求の範囲第1項記載の極微細粒径A
型ゼオライトの製造方法。 5 第4工程に於いて、スラリー液の昇温を30〜
80℃/hrの昇温速度で行う特許請求の範囲第1項
記載の極微細粒径A型ゼオライトの製造方法。 6 第4工程に於いて、スラリー液の昇温を75〜
109℃の温度まで行う特許請求の範囲第1項又は
第5項記載の極微細粒径A型ゼオライトの製造方
法。
[Scope of Claims] 1 (A) An aqueous solution (hereinafter referred to as liquid a) formed by dissolving an alkali metal aluminate and an alkali metal hydroxide, and an aqueous solution formed by dissolving an alkali metal silicate. When preparing three liquids: an aqueous solution (hereinafter referred to as liquid B) and an aqueous solution containing an alkali metal hydroxide (hereinafter referred to as liquid C), liquids a and b are aqueous solutions containing an alkali metal hydroxide. The content of aluminate and alkali metal silicate is Al 2 O 3
M2O / Al2O3 = 1.1 to 4.4 SiO2 / Al2O3 = 1.2 to 2.3 (M represents an alkali metal). In addition, the alkalinity of liquids a and b is adjusted so that the alkalinity of liquids a and b is adjusted such that the alkalinity of the aqueous solution phase changes during each step during the entire process from the second step to the fourth step below. A first step of preparing each solution so that the alkalinity of the c solution is within ±0.2N, while the alkalinity of the c solution is 1.4 to 3.5N; (B) Each of the prepared solutions was heated to a temperature of 55°C or lower,
Liquids A and B are injected simultaneously from the start to the end of the stirring into liquid C through independent injection ports to generate a slurry liquid consisting of amorphous aluminosilicate sol. Second
(C) A third step of aging the slurry liquid while stirring it while maintaining the liquid temperature at 55°C or less; (D) Next, the aged slurry liquid is aged while stirring, a fourth step of crystallizing the aluminosilicate produced by raising the temperature to a temperature of at least 70°C or higher and subsequently heating at that temperature; (E) finally, fractionating the crystallized aluminosilicate; A method for producing ultrafine particle size A-type zeolite, which comprises a fifth step of washing, washing with water, and drying. 2. The method for producing ultrafine particle size A-type zeolite according to claim 1, wherein the alkali metal in the first step is sodium. 3 In the second step, when injecting liquid a into liquid c, ultrafine particle size A according to claim 1, which is continuously injected at a constant rate from the start to the end of injection.
Method for producing type zeolite. 4. In the second step, when liquid B is injected into liquid C, ultrafine particle size A according to claim 1 is continuously injected at a constant rate from the start to the end of injection.
Method for producing type zeolite. 5 In the fourth step, increase the temperature of the slurry liquid to 30~30℃.
A method for producing ultrafine particle size A-type zeolite according to claim 1, which is carried out at a heating rate of 80° C./hr. 6 In the fourth step, increase the temperature of the slurry liquid to 75
A method for producing ultrafine particle size A-type zeolite according to claim 1 or 5, which is carried out up to a temperature of 109°C.
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