JPH1053410A - Production of low-silica x-type zeolite - Google Patents

Production of low-silica x-type zeolite

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JPH1053410A
JPH1053410A JP8209847A JP20984796A JPH1053410A JP H1053410 A JPH1053410 A JP H1053410A JP 8209847 A JP8209847 A JP 8209847A JP 20984796 A JP20984796 A JP 20984796A JP H1053410 A JPH1053410 A JP H1053410A
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JP
Japan
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silica
type zeolite
solution
molar ratio
low
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Application number
JP8209847A
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Japanese (ja)
Inventor
Taizo Kawamoto
泰三 河本
Toru Nishimura
西村  透
Wataru Inaoka
亘 稲岡
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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Publication of JPH1053410A publication Critical patent/JPH1053410A/en
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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject zeolite excellent in absorptive performance with a specified silica/alumina molar ratio by aging a mixed gel shown by a specific compositional formula at a specified temperature followed by crystallization. SOLUTION: First, NaOH is added to an aqueous sodium aluminate solution to form a solution A which is then cooled to about <=30 deg.C; while an aqueous sodium silicate solution B is left to cool to about <=30 deg.C. Secondly, the aqueous solution B is added to the aqueous solution A under agitation to effect completion of gelatin while the whole system is kept at about <=30 deg.C, thus forming a mixed gel with the composition formula: 2.4-237Na2 O.Al2 O3 .2.7-2.8SiO2 .120-140 H2 O. Thirdly, the mixed gel is aged at <=35 deg.C for about 24h and then heated to about 85-95 deg.C and kept at that temperature for input 15h or longer to effect completion of the crystallization. Subsequently, the crystallized product is put to filtration, washed with water or warm water, and then dried at about 90-100 deg.C, thus obtaining the objective low-silica X-type zeolite with the silica/ alumina molar ratio of 2.20-2.40.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ/アルミナ
のモル比の低いX型ゼオライトの製造方法に関するもの
である。更に詳しくは、極めて高い吸着容量を有し、例
えば、窒素と酸素とを主成分とする混合ガスから吸着分
離法によって酸素を分離、濃縮するなどの目的で使用す
るのに適したシリカ/アルミナのモル比が2.20〜
2.40のX型ゼオライトの製造方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an X-type zeolite having a low silica / alumina molar ratio. More specifically, silica / alumina having an extremely high adsorption capacity and suitable for use in, for example, separating and concentrating oxygen from a mixed gas containing nitrogen and oxygen as main components by an adsorption separation method, and the like. Molar ratio of 2.20 to
The present invention relates to a method for producing an X-type zeolite of 2.40.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、合成されたX型ゼオライトのシリ
カ/アルミナのモル比は2.5であるが、合成時にNa
OHに加えKOHを共存させることによって、そのシリ
カ/アルミナのモル比を2.0にまで下げることが知ら
れている。ゼオライトのシリカ/アルミナのモル比を下
げることは、結晶中のアルミニウム原子の数が増加する
ことであり、従って、カチオンの数が増加することとな
る。一般にゼオライトへの窒素、酸素などの分子の吸着
は物理吸着と呼ばれ、このカチオンの数が多いほどその
吸着容量は増加することとなる。
2. Description of the Related Art Usually, the molar ratio of silica / alumina in a synthesized X-type zeolite is 2.5,
It is known that the coexistence of KOH in addition to OH reduces the silica / alumina molar ratio to 2.0. Reducing the silica / alumina molar ratio of the zeolite increases the number of aluminum atoms in the crystal and therefore the number of cations. In general, adsorption of molecules such as nitrogen and oxygen on zeolite is called physical adsorption, and the larger the number of cations, the larger the adsorption capacity.

【0003】低シリカX型ゼオライトの製造方法につい
ては種々の方法が提案されている。例えば、特開昭53
−8400号公報、あるいは特公平5−25527号公
報などにはシリカ/アルミナのモル比2.0の低シリカ
X型ゼオライトの製造方法が記載されているが、これら
の方法によるとカリウム塩を添加することが必須の条件
になっており、その上ゲル化の温度条件が低く、合成は
たやすくない。
Various methods have been proposed for producing low silica X-type zeolites. For example, JP
Japanese Patent Publication No. -8400 and Japanese Patent Publication No. 5-25527 describe a method for producing a low silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.0, but according to these methods, a potassium salt is added. Is essential, and the temperature conditions for gelation are low, and the synthesis is not easy.

【0004】又、特開昭61−222919号公報に
は、カオリン型粘土を原料とする成形体をメタカオリン
に転化した後、結晶化することにより、低シリカX型ゼ
オライト成形体を製造する方法が記載されている。その
方法によると、高純度の低シリカX型ゼオライト成形体
を得るためには、多量の細孔形成物質(有機物)をカオ
リンの成形体製造時に添加し、加熱し、燃焼させて多孔
質のメタカオリン成形体とし、その後結晶化することが
必要である。しかしながらこの方法では有機物の燃焼に
より極めて大きな発熱を伴う結果、温度制御が難しく、
成形体の細孔をうまく制御することが極めて困難とな
り、それ故、高純度な低シリカX型ゼオライト成形体を
得ることが難しい。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 61-222919 discloses a method for producing a low silica X-type zeolite compact by converting a compact from kaolin-type clay into metakaolin and then crystallization. Have been described. According to the method, in order to obtain a high-purity low-silica X-type zeolite molded body, a large amount of a pore-forming substance (organic substance) is added during the production of a kaolin molded body, heated and burned to produce porous metakaolin. It is necessary to form a compact and then crystallize it. However, in this method, extremely large heat is generated due to the combustion of the organic matter, so that the temperature control is difficult,
It is extremely difficult to properly control the pores of the molded product, and it is therefore difficult to obtain a high-purity low-silica X-type zeolite molded product.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
困難を回避するため、カリウム塩を添加することなく、
通常のX型ゼオライトを合成する温度条件の範囲で、シ
リカ/アルミナのモル比が2.20〜2.40の低シリ
カX型ゼオライトを製造する方法を提供するものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to avoid the above-mentioned difficulties, the present invention does not require the addition of a potassium salt.
An object of the present invention is to provide a method for producing a low-silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.20 to 2.40 in a temperature range for synthesizing a normal X-type zeolite.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、低シリカ
X型ゼオライトの製造における各因子について鋭意検討
を行ない、原料であるアルミン酸ナトリウム及びケイ酸
ナトリウムの仕込み組成、製造工程中のゲル化や結晶化
における温度や時間の条件等を適切に制御することによ
り、シリカ/アルミナのモル比が2.20〜2.40と
なる低シリカX型ゼオライトを製造することができ、し
かも、このシリカ/アルミナのモル比が2.20〜2.
40となる低シリカX型ゼオライトが、従来より製造さ
れていたX型ゼオライトに比してシリカ分の少ない、す
なわち、結晶中のアルミニウム原子の数が多いことから
高い吸着性能を有すること、又、シリカ/アルミナのモ
ル比が2.0程度の低シリカX型ゼオライトよりも耐熱
性に優れていることを見出だし、本発明を完成するに至
った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies on each factor in the production of low-silica X-type zeolite, and studied the charge composition of sodium aluminate and sodium silicate as raw materials and the gel during the production process. By appropriately controlling the conditions such as temperature and time in crystallization and crystallization, a low silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.20 to 2.40 can be produced. The silica / alumina molar ratio is 2.20-2.
The low silica X-type zeolite having a value of 40 has a low silica content as compared with the conventionally produced X-type zeolite, that is, has a high adsorption performance due to a large number of aluminum atoms in the crystal, The inventors have found that the heat resistance is superior to that of the low silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of about 2.0, and completed the present invention.

【0007】以下、本発明を詳細に説明する.本発明
の、シリカ/アルミナのモル比が2.20〜2.40の
低シリカX型ゼオライトの製造方法は、2.4〜2.7
Na2O・Al23・2.7〜2.8SiO2・120〜
140H2Oからなる混合ゲルを35℃以下の温度で熟
成した後、85〜95℃の温度で結晶化させることから
なる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The method for producing a low silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.20 to 2.40 according to the present invention is from 2.4 to 2.7.
Na 2 O · Al 2 O 3 · 2.7~2.8SiO 2 · 120~
After aging the mixed gel composed of 140H 2 O at a temperature of 35 ° C. or less, it is crystallized at a temperature of 85 to 95 ° C.

【0008】ここで、X型ゼオライトのシリカ/アルミ
ナのモル比が2.20未満の場合、その耐熱性が悪くな
り、2.40を越える場合はシリカ分が多く、すなわ
ち、結晶中のアルミニウム原子の数が少なくなることか
ら吸着性能が低くなるために好ましくない。
Here, when the silica / alumina molar ratio of the X-type zeolite is less than 2.20, its heat resistance deteriorates, and when it exceeds 2.40, the silica content is large, that is, the aluminum atom in the crystal Is not preferred because the adsorption performance is lowered due to the decrease in the number.

【0009】その製造方法としては、原料を溶液に調製
し冷却する工程、原料溶液を混和してゲル化させる工
程、熟成する工程、熟成したゲルを昇温して結晶化させ
る工程、洗浄及び乾燥させる工程、必要に応じて生成物
を成形する工程、必要に応じてカルシウムイオン等とイ
オン交換する工程、活性化させる工程からなっており、
シリカ/アルミナのモル比が2.20〜2.40である
低シリカX型ゼオライトを容易に製造することができる
ものである。
The production method includes the steps of preparing a raw material into a solution and cooling, mixing the raw material solution to form a gel, aging, aging the heated gel to crystallize it, washing and drying. Step, a step of shaping the product as necessary, a step of ion exchange with calcium ions and the like as needed, a step of activating,
A low-silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.20 to 2.40 can be easily produced.

【0010】以下、各工程について説明する。Hereinafter, each step will be described.

【0011】<原料調製>出発原料であるアルミン酸ナ
トリウムを水にて希釈して水溶液とし、これに水酸化ナ
トリウムを加えて溶解した溶液(以下、A液という)を
冷却する。ここで、アルミン酸ナトリウムは固体であっ
ても、又、予め水により希釈された溶液であっても良
い。冷却については、A液の温度を30℃以下とするこ
とが、以下の工程において目的の低シリカX型ゼオライ
トを生成させるために望ましい。また、冷却方法につい
てはA液の温度を30℃以下とすることができるもので
あれば特に制限はない。例えば、放冷により、目的を達
することができる。次いでケイ酸ナトリウム(3号ケイ
ソー)を水で希釈した溶液(以下、B液という)をA液
の場合と同様に30℃以下に放冷する。以上のアルミン
酸ナトリウム水溶液及びケイ酸ナトリウム水溶液におい
て、希釈水溶液とする場合の濃度については本発明の目
的を達成できる範囲であればいかなる濃度も適用でき
る。
<Preparation of Raw Materials> A starting material, sodium aluminate, is diluted with water to form an aqueous solution, and a solution obtained by adding sodium hydroxide to the aqueous solution (hereinafter, referred to as solution A) is cooled. Here, sodium aluminate may be a solid or a solution previously diluted with water. Regarding the cooling, it is desirable that the temperature of the solution A be 30 ° C. or lower in order to generate the desired low silica X-type zeolite in the following steps. The cooling method is not particularly limited as long as the temperature of the solution A can be controlled to 30 ° C. or lower. For example, the purpose can be achieved by cooling. Next, a solution obtained by diluting sodium silicate (No. 3 Keiso) with water (hereinafter referred to as solution B) is allowed to cool to 30 ° C. or lower as in the case of solution A. In the aqueous sodium aluminate solution and the aqueous sodium silicate solution described above, any concentration can be applied as a diluted aqueous solution as long as the object of the present invention can be achieved.

【0012】ここで、原料の仕込みの組成は、2.4〜
2.7Na2O・Al23・2.7〜2.8SiO2・1
20〜140H2Oの範囲であり、Al23に対するそ
れぞれのモル比がシリカ/アルミナモル比2.20〜
2.40の低シリカX型ゼオライトを製造する重要な因
子である。
Here, the composition of the charged raw materials is 2.4 to
2.7Na 2 O · Al 2 O 3 · 2.7~2.8SiO 2 · 1
20 to 140 H 2 O, and the respective molar ratio to Al 2 O 3 is silica / alumina molar ratio 2.20 to 140
It is an important factor in producing low silica X-type zeolite of 2.40.

【0013】この理由として、Na2O/Al23のモ
ル比が2.4より低いとシリカ/アルミナのモル比が
2.5のX型ゼオライトの生成あるいはゲルがそのまま
存在することがあり、2.7より高い場合にはシリカ/
アルミナのモル比が2.5のX型ゼオライトあるいはP
型ゼオライト等の不純物が共生することがしばしば認め
られ、好ましくない。又、SiO2/Al23のモル比
が2.7より低い場合はA型ゼオライト、2.8より高
い場合はシリカ/アルミナのモル比が2.5のX型ゼオ
ライトやそれ以上のフォージャサイト型ゼオライトが生
成して好ましくない。更に、H2O/Al23のモル比
が120より低いとスラリー濃度が高くなり、熱伝導が
悪く、不均一になりやすいことから、小さい結晶核の発
生が多くなり生成する結晶も小さく、又、不純物として
シリカ/アルミナのモル比が2.5のX型ゼオライトあ
るいはP型ゼオライト等が共生しやすくなる。一方、そ
の比が140よりも高いとスラリー濃度が低く大きい結
晶を得やすくなるが結晶化時間が長くなることから好ま
しくない。
The reason is that if the molar ratio of Na 2 O / Al 2 O 3 is lower than 2.4, the formation of X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.5 or the gel may be present as it is. Silica / Higher than 2.7
X-type zeolite or P having an alumina molar ratio of 2.5
It is often found that impurities such as type zeolite coexist, which is not preferable. When the molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 is lower than 2.7, the zeolite is A-type zeolite. When the molar ratio is higher than 2.8, the zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.5 or higher. Jasite-type zeolite is undesirably formed. Further, when the molar ratio of H 2 O / Al 2 O 3 is lower than 120, the slurry concentration becomes high, the heat conduction is poor, and the slurry tends to be non-uniform, so that the number of small crystal nuclei increases and the generated crystals are small. Further, X-type zeolite or P-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.5 as an impurity easily coexists. On the other hand, when the ratio is higher than 140, the slurry concentration is low and large crystals are easily obtained, but the crystallization time is undesirably long.

【0014】<ゲル化>次に、A液を撹拌しながらB液
を加え、生成する塊がなくなるまで撹拌を続け、温度3
0℃以下に保ちながらゲル化を完了させる。ここで、A
液とB液の混合については、両液を一度に混ぜ合わせる
ことがゲル化を均一に進行させるために好ましく、A液
とB液の混合の順序は特に制限はない。ゲル化の時間と
しては、塊がなくなるまで撹拌することで良い。
<Gelling> Next, Solution B is added while stirring Solution A, and stirring is continued until no lumps are formed.
Complete gelation while maintaining below 0 ° C. Where A
As for the mixing of the solution and the solution B, it is preferable to mix the two solutions at a time in order to promote the gelation uniformly, and there is no particular limitation on the mixing order of the solution A and the solution B. As the time for gelation, stirring may be performed until no lumps are left.

【0015】<熟成>ゲル化の後、所定時間熟成する。
熟成温度としては、35℃以下が好ましく、特に30℃
以下が好ましい。35℃を越える温度では、ソーダライ
ト、A型ゼオライト等の不純物が生成することがあり、
好ましくない。熟成時間については、特に制限がない
が、通常24時間程度で充分である。
<Aging> After gelation, the mixture is aged for a predetermined time.
The aging temperature is preferably 35 ° C. or less, particularly 30 ° C.
The following is preferred. At a temperature exceeding 35 ° C., impurities such as sodalite and A-type zeolite may be generated,
Not preferred. The aging time is not particularly limited, but usually about 24 hours is sufficient.

【0016】<結晶化>所定時間熟成したゲルを昇温し
て結晶化を完了させる。結晶化温度としては、85〜9
5℃の範囲である。85℃よりも低い温度では、A型ゼ
オライトが生成することがあり、95℃を越える温度で
は、P型ゼオライト等の不純物が生成することがあるた
め好ましくない。結晶化時間としては、完全には結晶化
せず、未反応ゲルが残存してしまうのを避けるために1
5時間以上が好ましい。
<Crystallization> The gel aged for a predetermined time is heated to complete crystallization. The crystallization temperature is 85 to 9
It is in the range of 5 ° C. If the temperature is lower than 85 ° C., A-type zeolite may be generated, and if the temperature exceeds 95 ° C., impurities such as P-type zeolite may be generated, which is not preferable. The crystallization time is set at 1 in order to prevent the unreacted gel from remaining without completely crystallizing.
5 hours or more are preferable.

【0017】<洗浄、乾燥>以上のようにして、合成し
た低シリカX型ゼオライトを濾過し、水あるいは温水で
充分洗浄し、加熱して乾燥する。濾過及び洗浄は通常の
方法を用いて実施すれば良い。乾燥については、通常の
方法を用いて実施でき、その温度、時間としては、低シ
リカX型ゼオライトが乾燥する条件であれば特に制限な
く実施することができる。例えば、温度90〜100℃
程度で乾燥させれば良い。
<Washing and Drying> The low-silica X-type zeolite synthesized as described above is filtered, washed sufficiently with water or warm water, and dried by heating. Filtration and washing may be performed using a usual method. Drying can be carried out using a usual method, and the temperature and time can be carried out without any particular limitation as long as the low silica X-type zeolite is dried. For example, a temperature of 90 to 100 ° C.
It is sufficient to dry it to the extent.

【0018】<成形>このようにして得られた低シリカ
X型ゼオライトを、必要に応じて、粘土バインダー等で
所望の形、例えば球状、楕円状、円盤状、柱状等に成形
し、成形体とすることができる。成形する方法として
は、転動造粒、押出成形等の公知の方法を用いて実施す
ることができる。成形される大きさについては、その用
途によって大きさを変えることができる。又、球状の成
形体の場合には、得られた成形体をふるいにより分級す
ることで大きさを揃えてもよい。粘土バインダーを用い
る場合には、成形体が得られるものであれば、その量、
種類には特に制限はなく、例えば、アタパルジャイト粘
土等を例示できる。
<Molding> The low silica X-type zeolite thus obtained is formed into a desired shape, for example, a spherical shape, an elliptical shape, a disk shape, a column shape, etc., with a clay binder or the like, if necessary. It can be. As a molding method, a known method such as rolling granulation and extrusion molding can be used. The size to be molded can be changed depending on the use. In the case of a spherical molded body, the size may be uniformed by classifying the obtained molded body by a sieve. When using a clay binder, if a molded body can be obtained, its amount,
The type is not particularly limited, and examples thereof include attapulgite clay.

【0019】<イオン交換>以上の工程により得られた
低シリカX型ゼオライト又はその成形体を、必要に応じ
て、例えば、塩化カルシウム水溶液等のカルシウム塩水
溶液と一定温度条件下で接触させ、カルシウムイオンで
交換する。イオン交換に用いる化合物は、所望のイオン
交換種であればよく、用途により任意に選択することが
できる。交換の方法としては、回分接触法やカラム流通
法等が通常用いられ、低シリカX型ゼオライト又はその
成形体の形状に応じて適宜選択することができる。イオ
ン交換を実施する場合の温度はイオン交換平衡到達速度
を考慮して決められるが、通常50℃程度で充分であ
る。
<Ion exchange> The low-silica X-type zeolite obtained by the above steps or a molded article thereof is brought into contact with an aqueous solution of a calcium salt such as an aqueous solution of calcium chloride, if necessary, under a constant temperature condition. Exchange with ions. The compound used for ion exchange may be any desired ion exchange species, and can be arbitrarily selected depending on the application. As the exchange method, a batch contact method, a column flow method, or the like is usually used, and can be appropriately selected according to the shape of the low silica X-type zeolite or a molded article thereof. The temperature at which the ion exchange is carried out is determined in consideration of the speed at which the ion exchange equilibrium is reached, but usually about 50 ° C. is sufficient.

【0020】<活性化>以上の工程により得られるイオ
ン交換された低シリカX型ゼオライト又はその成形体を
加熱処理により活性化することで、高い吸着性能を有し
た吸着分離剤とすることができる。ここで、活性化処理
の条件としては、低シリカX型ゼオライト又はその成形
体中の水分を脱着できる条件であれば良く、このことに
より、吸着性能が向上する。例えば、400℃で1時間
程度空気流通下で加熱することにより達成できる。
<Activation> By activating the ion-exchanged low-silica X-type zeolite obtained by the above steps or its molded body by heat treatment, it is possible to obtain an adsorbent / separating agent having high adsorption performance. . Here, the condition of the activation treatment may be any condition under which moisture in the low silica X-type zeolite or its molded body can be desorbed, and thereby the adsorption performance is improved. For example, it can be achieved by heating at 400 ° C. for about one hour under air flow.

【0021】本発明の方法により得られるゼオライトビ
ーズ成形体は、混合ガスから吸着法により選択的に窒素
を吸着させて酸素を分離濃縮するなどの吸着分離剤等の
用途に使用可能である。
The zeolite bead molded product obtained by the method of the present invention can be used for applications such as an adsorbent separating agent such as selectively adsorbing nitrogen from a mixed gas by an adsorption method to separate and concentrate oxygen.

【0022】本発明の方法により得られるシリカ/アル
ミナのモル比2.20〜2.40の低シリカX型ゼオラ
イトが吸着性能が高く、ナトリウムイオンをCaイオン
等の2価カチオンとイオン交換しても耐熱性に優れる理
由は、本発明者らの検討により、結晶骨格は従来のX型
ゼオライトあるいはシリカ/アルミナのモル比2.0の
低シリカX型ゼオライトと同様にフォージャサイト構造
を保ちながら、結晶中のアルミニウム原子の数が従来の
X型ゼオライトに比べ高く、シリカ/アルミナのモル比
2.0の低シリカX型ゼオライトよりも低く、すなわ
ち、従来のCaX型ゼオライトに示されるような物性を
保有しているものと推定される。すなわち、シリカ/ア
ルミナのモル比2.0の低シリカX型ゼオライトはA型
ゼオライトと同様な性質であり、Caイオン交換された
剤の場合、ゼオライト結晶のβケージ(ソーダライトケ
ージ)中に存在した水が抜けにくく、焼成の際にゼオラ
イト骨格を形成するAl原子が熱によりこの水と反応し
て結晶骨格から外れ、それによって結晶構造が変化し、
吸着サイトの吸着能力が著しく低下するのに対し、本発
明の方法により得られるシリカ/アルミナのモル比2.
20〜2.40の低シリカX型ゼオライトはβケージ中
の構造水が抜け出やすいことによりシリカ/アルミナの
モル比2.0の低シリカX型ゼオライトに考えられるよ
うな上記の反応が起こりにくく結晶構造も変化しないも
のと考えられる。
The low-silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.20 to 2.40 obtained by the method of the present invention has high adsorption performance, and exchanges sodium ions with divalent cations such as Ca ions. The reason why they are also excellent in heat resistance is that, based on the study of the present inventors, the crystal skeleton has a faujasite structure while maintaining the faujasite structure like the conventional X-type zeolite or low-silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.0. The number of aluminum atoms in the crystal is higher than that of the conventional X-type zeolite and lower than that of the low-silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.0, that is, the physical properties as shown in the conventional CaX-type zeolite. It is estimated that That is, the low silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.0 has the same properties as the A-type zeolite, and in the case of the Ca ion-exchanged agent, it exists in the β cage (sodalite cage) of the zeolite crystal. Al water which forms the zeolite skeleton during firing is hardly released, and reacts with the water due to heat to separate from the crystal skeleton, thereby changing the crystal structure.
While the adsorption capacity of the adsorption site is significantly reduced, the silica / alumina molar ratio obtained by the method of the present invention is 2.
The low silica X-type zeolite of 20 to 2.40 is unlikely to cause the above-mentioned reaction, which is considered to be a low silica X-type zeolite having a silica / alumina molar ratio of 2.0, because the structural water in the β cage is easily released. It is considered that the structure does not change.

【0023】しかしながら、このような推測はなんら本
発明を拘束するものではない。
However, such presumption does not restrict the present invention.

【0024】[0024]

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものでは
ない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0025】吸着性能は、窒素平衡吸着量で測定した。
又、シリカ/アルミナのモル比は格子定数、化学組成及
び、29SiNMRで測定した。
The adsorption performance was measured by the nitrogen equilibrium adsorption amount.
The silica / alumina molar ratio was measured by lattice constant, chemical composition, and 29 Si NMR.

【0026】〜窒素平衡吸着量〜 真空条件において粉が飛散しないように粉末を軽くプレ
スして評価用試料として使用した。X型ゼオライトを秤
り取り、カーン式電子天秤を用いて測定した。前処理条
件として10-3torr以下の真空度で350℃、2時
間活性化を行なった。吸着温度は25℃に保ち、窒素ガ
ス導入後充分平衡に達した後の重量変化から吸着容量
(単位として、Ncc/g)を算出した。実施例及び比
較例における窒素吸着量は平衡圧700torrでの測
定値を示す。
-Nitrogen equilibrium adsorption amount-The powder was lightly pressed so that the powder would not be scattered under vacuum conditions and used as a sample for evaluation. The X-type zeolite was weighed out and measured using a Kern-type electronic balance. Activation was performed at 350 ° C. for 2 hours at a degree of vacuum of 10 −3 torr or less as pretreatment conditions. The adsorption temperature was kept at 25 ° C., and the adsorption capacity (unit: Ncc / g) was calculated from the change in weight after a sufficient equilibrium was reached after the introduction of nitrogen gas. The nitrogen adsorption amounts in Examples and Comparative Examples are measured values at an equilibrium pressure of 700 torr.

【0027】〜格子定数〜 測定用試料である粉末を、X線回折装置(マックサイエ
ンス製、型式:MXP3)を用い、シリコン内部添加法
により測定した。
[0027] The powder is ~ lattice constant ~ measurement sample, X-rays diffractometer (Mac Science Co., Ltd., Model: MXP 3) was used to measure the silicon internal addition method.

【0028】〜化学組成〜 粉末をフッ酸で溶解して測定用試料とした。測定にあた
っては、試料を誘導結合プラズマ発光分析装置(パーキ
ンエルマー製、型式:optima 3000)を用い
たICP発光分析により測定した。
-Chemical composition- The powder was dissolved in hydrofluoric acid to prepare a sample for measurement. In the measurement, the sample was measured by ICP emission spectrometry using an inductively coupled plasma emission spectrometer (manufactured by PerkinElmer, model: optima 3000).

【0029】〜29SiNMR測定〜 測定用試料である粉末を、核磁気共鳴分析装置(日本電
子製、型式:JX−270)を用いて測定した。
29 Si NMR Measurement The powder as a measurement sample was measured using a nuclear magnetic resonance analyzer (Model JX-270, manufactured by JEOL Ltd.).

【0030】実施例及び比較例に用いたアルミン酸ナト
リウムとケイ酸ナトリウムは表1に示す組成である。
The compositions of sodium aluminate and sodium silicate used in Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】実施例1 表2に示される配合に従って、アルミン酸ナトリウム6
1.8g(0.386モル)を精製水115.2g
(6.395モル)で希釈し、水酸化ナトリウム1.8
2g(0.0455モル)を溶解したA液を30℃以下
に放冷した。次いで、ケイ酸ナトリウム73.8g
(0.605モル)を精製水115.2g(6.395
モル)で希釈したB液を30℃以下に放冷した。A液を
撹拌しながらB液を一度に加え、温度30℃以下を保ち
ながら塊がなくなるまで5分間撹拌を続け、ゲル化を完
了させた。これをそのまま24時間静置して熟成させ
た。次いで、90℃に昇温して20時間その温度を維持
し、結晶化を完了させた後、ブフナーロートで濾過、洗
浄した。これを90℃にて16時間乾燥させた。
Example 1 According to the formulation shown in Table 2, sodium aluminate 6
1.8 g (0.386 mol) of purified water 115.2 g
(6.395 mol) and sodium hydroxide 1.8
Solution A in which 2 g (0.0455 mol) was dissolved was allowed to cool to 30 ° C. or lower. Then, 73.8 g of sodium silicate
(0.605 mol) in 115.2 g (6.395) of purified water.
Mol) was allowed to cool to 30 ° C. or lower. Solution B was added at a time while stirring solution A, and stirring was continued for 5 minutes while maintaining the temperature at 30 ° C. or lower until no lumps were present, thereby completing gelation. This was allowed to stand for 24 hours to mature. Next, the temperature was raised to 90 ° C. and maintained at that temperature for 20 hours to complete the crystallization, followed by filtration and washing with a Buchner funnel. This was dried at 90 ° C. for 16 hours.

【0033】[0033]

【表2】 [Table 2]

【0034】表3には表2の原料の配合に基づいた、N
2O、Al23、SiO2、H2Oのモル組成比率を示
す。
Table 3 shows N based on the composition of the raw materials in Table 2.
shows a a 2 O, Al 2 O 3 , SiO 2, H 2 O molar composition ratio.

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】得られたX型ゼオライトのシリカ/アルミ
ナのモル比を前記の方法により測定し、格子定数、化学
組成、29SiNMR測定結果として、表4に示した。
The silica / alumina molar ratio of the obtained X-type zeolite was measured by the above method, and the results are shown in Table 4 as the lattice constant, chemical composition and 29 Si NMR measurement results.

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】更に、得られたX型ゼオライトとX型ゼオ
ライト100重量部に対してアタパルジャイト粘土10
重量部を添加し、マルメライザー成形器(不二パウダル
製、型式:Q−230)を用いて球状に成形した。この
後、600℃で2時間マッフル炉(アドバンテック製、
型式:KM−600)にて焼成して粘土を焼結させた
後、予め塩化カルシウム(粒状、セントラル硝子社製)
を精製水により溶解した塩化カルシウム水溶液を5倍当
量となるように加え、50℃で3時間接触させてカルシ
ウムイオンへのイオン交換を行なった。得られた成形体
を洗浄、乾燥した後、管状炉(アドバンテック製)を用
いて400℃で1時間空気流通下で活性化して、イオン
交換された成形体を得た。これを前記の方法で窒素吸着
量を測定し、その結果を表4に示した。
Further, the attapulgite clay 10 was added to the obtained X-type zeolite and 100 parts by weight of the X-type zeolite.
A part by weight was added, and the mixture was formed into a spherical shape using a marmellaizer molding machine (manufactured by Fuji Paudal, model: Q-230). Thereafter, a muffle furnace at 600 ° C. for 2 hours (Advantech,
After sintering the clay by firing with a model number: KM-600), calcium chloride (granular, manufactured by Central Glass Co., Ltd.) is used in advance.
Was added to an aqueous solution of calcium chloride dissolved in purified water so as to have a 5-fold equivalent, and the mixture was contacted at 50 ° C. for 3 hours to perform ion exchange to calcium ions. After the obtained molded body was washed and dried, it was activated in a tubular furnace (manufactured by Advantech) at 400 ° C. for 1 hour under air flow to obtain an ion-exchanged molded body. The amount of nitrogen adsorption was measured by the above-mentioned method, and the results are shown in Table 4.

【0039】実施例2〜4 表2に示される配合に従い、実施例1と同様の操作によ
りX型ゼオライトを得た。表3には表2の原料の配合に
基づいた、Na2O、Al23、SiO2、H2Oのモル
組成比率を示す。得られたX型ゼオライトのシリカ/ア
ルミナのモル比を実施例1と同様に測定し、格子定数、
化学組成、29SiNMR測定結果として、表4に示し
た。
Examples 2 to 4 X-type zeolites were obtained in the same manner as in Example 1 according to the formulations shown in Table 2. Table 3 shows the molar composition ratio of Na 2 O, Al 2 O 3 , SiO 2 , and H 2 O based on the composition of the raw materials in Table 2. The silica / alumina molar ratio of the obtained X-type zeolite was measured in the same manner as in Example 1, and the lattice constant,
Table 4 shows the chemical composition and 29 Si NMR measurement results.

【0040】さらに、実施例1と同様の添加物及び操作
を行なって、イオン交換された成形体を得た。これを実
施例1と同様に窒素吸着量を測定し、その結果を表4に
示した。
Further, the same additives and operations as in Example 1 were performed to obtain an ion-exchanged compact. The nitrogen adsorption amount was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 4.

【0041】比較例1〜3 表2に示される配合に従い、実施例1と同様の操作によ
りX型ゼオライトを得た。表3には表2の原料の配合に
基づいた、Na2O、Al23、SiO2、H2Oのモル
組成比率を示す。得られたX型ゼオライトのシリカ/ア
ルミナのモル比を実施例1と同様に測定し、格子定数、
化学組成、29SiNMR測定結果として、表4に示し
た。
Comparative Examples 1 to 3 X-type zeolites were obtained in the same manner as in Example 1 according to the formulations shown in Table 2. Table 3 shows the molar composition ratio of Na 2 O, Al 2 O 3 , SiO 2 , and H 2 O based on the composition of the raw materials in Table 2. The silica / alumina molar ratio of the obtained X-type zeolite was measured in the same manner as in Example 1, and the lattice constant,
Table 4 shows the chemical composition and 29 Si NMR measurement results.

【0042】さらに、実施例1と同様の添加物及び操作
を行なって、成形体を得た。これを実施例1と同様に窒
素吸着量を測定し、その結果を表4に示した。
Further, the same additives and operations as in Example 1 were performed to obtain a molded body. The nitrogen adsorption amount was measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 4.

【0043】以上の結果から分かるように、本発明の方
法により得られたシリカ/アルミナのモル比が2.20
〜2.40の低シリカX型ゼオライトは吸着容量が大き
い。
As can be seen from the above results, the silica / alumina molar ratio obtained by the method of the present invention is 2.20.
The low silica X-type zeolite of ~ 2.40 has a large adsorption capacity.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の方法によれば、高純度な低シリカX型ゼオライトを容
易に製造することができる。このようにして合成された
低シリカX型ゼオライトは、そのままあるいは成形体と
した後、他のイオン、例えば、アルカリあるいはアルカ
リ土類などでイオン交換され、吸着容量の大きい吸着分
離剤などに使用することができる。
As is apparent from the above description, according to the method of the present invention, high-purity low-silica X-type zeolite can be easily produced. The low-silica X-type zeolite synthesized in this manner is used as an adsorbent separator having a large adsorption capacity, as it is or after being formed into a compact, and then subjected to ion exchange with other ions, for example, alkali or alkaline earth. be able to.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2.4〜2.7Na2O・Al23・2.
7〜2.8SiO2・120〜140H2Oからなる混合
ゲルを35℃以下の温度で熟成した後、85〜95℃の
温度で結晶化させることを特徴とするシリカ/アルミナ
のモル比が2.20〜2.40の低シリカX型ゼオライ
トの製造方法。
1. 2.4 to 2.7 Na 2 O.Al 2 O 3 .2.
After aging a mixed gel of 7 to 2.8 SiO 2 · 120 to 140 H 2 O at a temperature of 35 ° C. or less, the mixed gel is crystallized at a temperature of 85 to 95 ° C., wherein the silica / alumina molar ratio is 2 2. A method for producing a low silica X-type zeolite having a particle size of 20 to 2.40.
JP8209847A 1996-08-08 1996-08-08 Production of low-silica x-type zeolite Pending JPH1053410A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11246215A (en) * 1998-03-04 1999-09-14 Tosoh Corp Low silica x-zeolite bead compact and its production
WO2000003799A1 (en) * 1997-06-24 2000-01-27 Daido Hoxan Inc. Nitrogen adsorbent and use thereof
US6423121B1 (en) 1997-06-24 2002-07-23 Daido Hoxan Inc. Nitrogen adsorbent and use thereof
KR100345472B1 (en) * 2000-05-22 2002-07-26 코스모산업 주식회사 Preparation of Zeolite having a low Crystallization
US6596256B1 (en) * 2000-08-28 2003-07-22 The Boc Group, Inc. Synthesis of low silicon sodium X zeolite

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