JPH06183725A - バインダーレスx型ゼオライト成形体およびその製造方法 - Google Patents
バインダーレスx型ゼオライト成形体およびその製造方法Info
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Abstract
る、バインダーレスX型ゼオライト成形体。合成NaX
型ゼオライト粉末と平均粒子径1.5μm以上のカオリ
ン型粘土と水酸化ナトリウムとを混合し、成形し、えら
れた成形体を乾燥し、焼成し、水酸化ナトリウムと珪酸
ナトリウムとの混合水溶液と接触させることによってう
ることができる。 【効果】本発明のバインダーレスX型ゼオライト成形体
は、X型ゼオライト成形体含有率が高く、したがって吸
着容量が高い。
Description
まない、バインダーレスX型ゼオライト成形体およびそ
の製造方法に関するものである。
製造法の一つとして、NaX型ゼオライト粉末とカオリ
ン型粘土と水酸化ナトリウムとを混合し、成形し、えら
れた成形体を乾燥し、焼成し、水酸化ナトリウムと珪酸
ナトリウムとの混合水溶液と接触させることによってカ
オリン型粘土をX型ゼオライトに転化させる方法が知ら
れている。
法を含めこれまでのバインダーレス化技術では成形体中
のX型ゼオライト含有量を高くすることはかなり困難で
あって精々95%程度にしかできなかった。
製造したものよりも、X型ゼオライト含有量が高く、従
って高い吸着特性を有するバインダーレスX型ゼオライ
ト成形体およびその製造方法を提供することにある。
X型ゼオライト成形体は、X型ゼオライト含有量が98
wt%以上である点に特徴を有する。
ライト粉末とカオリン型粘土と水酸化ナトリウムとを混
合し、成形し、えられた成形体を乾燥し、焼成し、水酸
化ナトリウムと珪酸ナトリウムとの混合水溶液と接触さ
せることによってバインダーレスX型ゼオライト成形体
を製造するにあたり、該カオリン型粘土として平均粒子
径1.5μm以上のものを用いることによって製造する
ことができる。
ぎると、えられる成形体のX型ゼオライト含有率が低下
する。これは、粘土の水酸化ナトリウムと珪酸ナトリウ
ムとの混合水溶液への溶解、ゼオライト結晶核の生成お
よびその成長が成形体の表面から進行し、粘土の粒子径
が小さいとその進行が速すぎて成形体の細孔が表面で潰
れ、成形体内部への結晶化液の拡散が妨げられ、成形体
内部に粘土が取り残され、かつ、X型ゼオライト以外の
例えばA型ゼオライト、P型ゼオライトなどが生成する
ことによるものと考えられる。また、えられる成形体の
吸着容量が低下するが、それはX型ゼオライト含有量が
低くなることによるだけでなく、細孔容積が小さくなっ
てガスが拡散されにくくなることもその原因であると考
えられる。いっぽう、粘土の平均粒子径が1.5μm以
上のように大きくなると、ゼオライト結晶と粘土との間
にできる細孔容積も大きくなり、また、粘土の溶解およ
びそれに次ぐゼオライト結晶核の析出はそれほど速くな
いので、成形体内部へ結晶化液が十分拡散し、均一に結
晶化され、高純度なバインダーレスX型ゼオライト成形
体が得られる。通常入手することのできるカオリン型粘
土の平均粒子径がもっとも大きいものは約5μmのもの
であるが、本発明の成形体の製造にはそのように大きい
ものも好適に使用することができる。
の製造方法の好ましい実施態様は、合成X型ゼオライト
粉末、該合成X型ゼオライト粉末との合計に対して20
〜25wt%の平均粒子径1.5μm以上のカオリン型
粘土および該カオリン型粘土中のアルミニウムに対しN
aOH/Alモル比0.25以下の水酸化ナトリウムか
らなる混合物を成形し、得られた成形体を乾燥し、焼成
した後、濃度1.5〜2.5mol/lの水酸化ナトリ
ウムと0.1〜0.2mol/lの珪酸ナトリウムとの
混合水溶液と接触させて成形体中のカオリン型粘土を純
粋なX型ゼオライトに転化させることを特徴とするバイ
ンダーレスX型ゼオライト成形体の製造方法、であり、
以下それについてさらに詳しく説明する。
は、公知の方法、すなわちアルミン酸ナトリウムと珪酸
ナトリウムとから合成すればよい。
と水酸化ナトリウムとの混合物に、押出し成形動力を低
減させるための潤滑剤を加え、水分の調整をしながら全
てが均一になるよう混合混練した後、十分捏和する。こ
のように、未焼成の粘土を用いて造粒成形することによ
り成形体の物理的強度を高めることができ、成形後焼成
によって反応性に富むメタカオリン型粘土に転移させる
ことにより、高純度なバインダーレスX型ゼオライト成
形体を得ることができる。
型ゼオライト粉末との合計に対して20wt%に満たな
い場合は、造粒成形性が低下するばかりでなく、十分な
物理的強度を有する成形体を得ることが困難である。い
っぽう、25wt%をこえると天然物である粘土中に存
在する不純物、例えば石英質あるいは酸化鉄などの量が
増えることとなり高いX型ゼオライト純分を有する成形
体を得ることができない。
粘土中のアルミニウムに対し、NaOH/Alモル比
0.25以下でなければならない。この比が0.25を
こえると、成形後の乾燥時にA型ゼオライトやヒドロキ
シソ−ダライトのような不純物が生成することもある。
これは、X型ゼオライトの結晶化温度領域にA型ゼオラ
イトの結晶化温度領域が含まれているからである。
出し成形し、たとえば1.5mm柱状の押出し成形体に
する。もっとも、球状あるいは顆粒状でもかまわない。
体中に含まれる水分を約40%程度まで下げるよう乾燥
する。次いでこの成形体をカオリン型粘土が焼結し、メ
タカオリン型粘土に転移する温度550℃以上、好まし
くは600℃で焼成しカオリン型粘土を焼結させるとと
もに、カオリン型粘土中に含まれる有機物、押出し動力
を低減させるために添加した潤滑剤などを分解燃焼させ
て不純物をまったく含まない成形体とする。
加湿する。この操作は、必須ではないが、結晶化工程で
水酸化ナトリウムおよび珪酸ナトリウム混合溶液との接
触において急激な水分吸着あるいはそれに伴う発熱など
でおこりうる成形体のヒビ割れ、剥離などを防止するに
は好ましい操作である。
した成形体を濃度1.5〜2.5mol/lの水酸化ナ
トリウムおよび0.1〜0.2mol/lの珪酸ナトリ
ウム混合水溶液に浸漬し、通常X型ゼオライトを合成す
る温度条件、すなわち40℃で1時間の熟成操作をした
後、90℃に昇温して結晶化させる。
を2.5mol/lより高くすれば結晶化時間は短縮さ
れるが、成形体表面に近いほど粘土の溶解が速く進み、
小さいゼオライト結晶核が生成し、結晶化することによ
って、成形体表面から細孔が潰され、その結果成形体内
部への結晶化液の拡散が妨げられ、完全に均一な結晶化
ができないばかりか、成形体内部に粘土が取り残される
こともある。また、時として不純物、例えばA型ゼオラ
イトやP型ゼオライトが生成することもある。従って得
られる成形体中のX型ゼオライト純分は低いものとな
る。いっぽう、水酸化ナトリウムの濃度を1.5mol
/l未満にすると結晶化速度が遅くなり大きい結晶を生
成できる反面、結晶化時間が必要以上に長くなり、不純
物などができやすく好ましくない。また、珪酸ナトリウ
ムの濃度は、0.1〜0.2mol/lの範囲でよい。
これは、成形体中のSiO2/Al2O3モル比2のカオ
リン型粘土を、SiO2/Al2O3モル比2.5のX型
ゼオライトに転化させるだけの量が水酸化ナトリウムと
の混合水溶液中にあれば十分であることを意味する。
れば問題なくあまり制約されない。結晶化温度は90℃
以上、結晶化時間は8時間以上であればよいが、あまり
高すぎる温度、例えば95℃以上になるとP型ゼオライ
ト生成領域になり好ましくない。また、時間についても
同様に必要以上長くすることはない。
が結晶化すなわち実質的に100%X型ゼオライトへの
転化を終了した成形体を水酸化ナトリウムおよび珪酸ナ
トリウム混合溶液中から取出し、水あるいは温水で十分
洗浄した後、成形体を通常の温度で乾燥する。活性化す
るには、この乾燥品をさらに焼成すればよい。
インダーレス化率が低下し、成形体の吸着容量が低下す
る理由は、該粘土の水酸化ナトリウムおよび珪酸ナトリ
ウム混合溶液への溶解およびそれに次ぐゼオライト結晶
核の析出が速くなることにあると考えられる。すなわ
ち、粘土の溶解、ゼオライト結晶核の生成およびその成
長は成形体の表面から進行し、粘土の粒子径が小さいと
その進行が速すぎて成形体の細孔が表面で潰れ、成形体
内部への結晶化液の拡散が妨げられ、成形体内部に粘土
が取り残され、均一に結晶化がされず、それによって高
純度なバインダーレスX型ゼオライト成形体を得ること
ができなくなるものと考えられる。さらには、不純物す
なわちX型ゼオライト以外の例えばA型ゼオライト、P
型ゼオライトなどの生成を伴うことも考えられる。この
ように平均粒子径の小さい粘土を用いた成形体をバイン
ダーレス化した場合、結晶含有量が低下するばかりでな
く、吸着剤の細孔容積が小さくなりガスの拡散が悪くな
ることも考えられる。それに対し本発明におけるように
粘土の平均粒子径が1.5μm以上と大きくなると、ゼ
オライト結晶と粘土との間にできる細孔容積も大きくな
り、また、粘土の溶解およびそれに次ぐゼオライト結晶
核の析出がそれほど速くないので、成形体内部へ結晶化
液が十分拡散し、均一に結晶化して、高純度なバインダ
ーレスX型ゼオライト成形体を得ることができる。
明のバインダーレスX型ゼオライト成形体は、X型ゼオ
ライト成形体含有率が高く、したがって吸着容量が高
い。また、本発明の製造方法によれば、X型ゼオライト
成形体含有率の高いバインダーレスX型ゼオライト成形
体を容易にうることができる。
効果を具体的に説明する。
の少ないジョ−ジアカオリンである。
よって、また、不純物の有無はX線回折による結晶解析
によって測定した。
体を350℃で60分間活性化し、冷却後、温度25
℃、相対湿度80%のデシケ−タ−中で16時間以上放
置し、成形体に吸着された平衡水分吸着量を測定した。
る。
粒子径4.8μmのカオリン型粘土25部(Al含有
率:24wt%)、水酸化ナトリウム2部(NaOH/
Alモル比0.22)を混合し、さらに潤滑剤としてC
MC(カルボキシメチルセルロ−ス)3部を加えた後、
押出し成形しうるよう水分の調整を行ないながらミック
スマ−ラ−造粒器で十分捏和した。このものを二軸型押
出し機で直径1.5mmの成形体に押出し成形し、乾燥
した後、長さ10mm程度に整粒した。次いで、マッフ
ル炉を用いて600℃雰囲気中で2時間焼成してカオリ
ン型粘土を焼結させるとともに、カオリン型粘土中に含
まれる有機物あるいは不純物、また、押出し動力を低減
させるために添加した潤滑剤などを分解燃焼させた後、
大気中で冷却して水分が約35%程度になるよう加湿し
た。この成形体100g(活性化重量)をステンレス製
反応容器中で濃度2.0mol/lの水酸化ナトリウム
および0.2mol/l珪酸ナトリウムの混合溶液に浸
漬して40℃で1時間熟成し、さらに90℃に昇温した
後、10時間放置して結晶化を完結させ、水で十分洗浄
し乾燥した。
34.5%であった。合成Na−Xゼオライト結晶粉末
の平衡水分吸着量35.0%を基準にして該成形体の結
晶含有率は98.6%と求まる。
の結果、他の相すなわち不純物は認められなかった。
オライト成形体を調整した。いくらかの例では粘土結合
剤の平均粒子径、また水酸化ナトリウムと珪酸ナトリウ
ム溶液の濃度を変えて調整した。変更した条件および結
晶含有率を上述の方法で測定した結果を表1に示す。
Claims (2)
- 【請求項1】X型ゼオライト含有量が98wt%以上で
あることを特徴とするバインダーレスX型ゼオライト成
形体。 - 【請求項2】合成NaX型ゼオライト粉末とカオリン型
粘土と水酸化ナトリウムとを混合し、成形し、えられた
成形体を乾燥し、焼成し、水酸化ナトリウムと珪酸ナト
リウムとの混合水溶液と接触させることによってバイン
ダーレスX型ゼオライト成形体を製造するにあたり、該
カオリン型粘土として平均粒子径1.5μm以上のもの
を用いることを特徴とする、バインダーレスX型ゼオラ
イト成形体の製造方法。
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