JPS58135123A - ゼオライトの合成法 - Google Patents

ゼオライトの合成法

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JPS58135123A
JPS58135123A JP1478382A JP1478382A JPS58135123A JP S58135123 A JPS58135123 A JP S58135123A JP 1478382 A JP1478382 A JP 1478382A JP 1478382 A JP1478382 A JP 1478382A JP S58135123 A JPS58135123 A JP S58135123A
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Kazunari Igawa
井川 一成
Keiji Itabashi
慶治 板橋
Mitsuhisa Sakamoto
光久 坂本
Kazuhiko Sekizawa
関沢 和彦
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Tosoh Corp
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Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゼオライトの一鴇である微細で、かつ高純度のオフレタ
イト結晶を短時間で合成する方法を提供するものである
ゼオライト中ギリシャ語の沸騰する石という意味で,沸
石水を含む結晶性アルミノシリケートである.その基本
構造は、硅素を中心として形成される4つの酸素が頂点
に配置した810.四面体と、この硅素の代わシにアル
ミニウムが置換し九ム10。
四面体とが、o/(A 1+s i )の原子比が2と
なるように酸素を共有しながら規則正しく三次元的に配
列している。ムILOs四面体の負電荷はアルカリ金属
やアルカリ土類金属の陽イオンを含むことによってバラ
ンスされている。又、四面体の配列の仕方で種々の大き
さの細孔が形成され、細孔に、通常水分子や交換可能な
陽・イオンが存在している。ゼオライトを脱水処理した
シ、ゼオライト中の陽イオンを追歯な他の陽イオンに交
換したものは、特定の分子を細孔に捕捉する機能を持つ
いわゆる分子−として、あるいは細孔内のみで反応させ
得る触媒、として又社イオン交換体.さらに触媒の担体
として等々いろいろ表分野で利用されている工業的価値
ある物質である。
ゼオライトには、種々の結晶構造を持つものが知られて
おり、それらは看末X1li@折図で区別ができる。ゼ
オライトは天然にも存在し、現在では天然に存在するゼ
オライトを合成によりても得ることができる。又、天然
に存在しないゼオライトで本合成されるようになり九。
ゼオライトの一種であるオフレタイト(OIFW工Tl
)は天然にも存在し、このものは六方晶系(格子定数a
:lN5A、e;7.59ム)の結晶構造を持ち、シク
ロヘキサンを吸着できる細孔を有する。
又、オフレタイトはその合成反応系にテトラメチルアン
モニウムイオン(以後TMムイオンという)を存在させ
て合成できることから、得られたオフレタイトは”TM
ムオフレタイト2とも呼ばれている。このものの化学組
成は、MsO・11tos@’(5−10) 810s
−ZToOで表わされる。(ただし、MはTMム、 l
la及びにイオンでMsOの係数は1前後で変動する。
πは0〜10である。)TMムイオンはオフレタイト結
晶中に陽イオンとして存在し、オフレタイトを500〜
600℃で焼成するとTMムイオンは分解脱離し■イオ
ンとなシ、オフワタイト中に残存する。
テMムオ7Vタイトは第一図に示すように粉末XIII
aH’frWJからも他のゼオライトと明瞭に区別でき
る。q#に、化学組成、結晶構造がオフレタイトにIf
iしているゼオライトにエリオナイト、ゼオ゛ライト?
、ZBM−54があるが、xli1回折図上@odl 
11ine″と呼ばれる2θ=96度。
1瓜6度、2t4度、5t9度(鋼のにα二重線による
橢定)のピークがオフレタイトの場合は無いことからこ
れらと明確に区別できる。
一般に、′ゼオライトを分子篩、イオン交換体。
触媒として用いる場合、ぞオライド原粉末を造粒数置し
て使用することが多い。この場合、ゼオライトの持つ機
能即ち分離選択性、l1着速度、交換速度、活性等を高
めるためには原粉末の粒子径が微細であることが必須で
ある。このことはゼオライト粒子内での吸着分子、イオ
ンの拡散遮1の増大が前記したゼオライトの機能の向上
に寄与することで説明できる。
又、ある種のゼオライトに、これと異なるゼオライト(
不純分として)が混在したものは、その中に異方る大き
さの細孔が共存することになり、例えば、これを分子−
として用いる場合、目的とする分子の単位重量ゼオライ
ト当少の分離性が甚だ悪くなる。又、これを触媒として
も用いる場合ゼオライト粒子内の細孔が反応の場である
が故に有する形状選択性(Is孔よりも太き表分子は細
孔に入り得す、従って反応せず、又このために細孔より
大きな分子は生成し表いという触媒特性)が損なわれる
ことになる。従って、ゼオライトを分子篩や触媒として
利用する場合、混合による複合効果を期待する場合以外
は、異種ゼオライトを含まない高純度なそして黴細表粒
径を持つゼオライトが望まれる。このことについては、
オフレタイトについても例外ではない。TMムオフレタ
イトの合成法は、従来から知られている。例えば、特公
昭49−27280号公報には反応混合物を一98℃で
4〜8日間維持し、TMムオフレタイトを得る方法が開
示されているが、この方法では、結晶化に長時間を要す
る。又、米国特許第457&598号公報には、反応混
合物を室温下に15時間以上、特に24時間〜7日間保
持(熟成)することによって微細なTMAオフVタイト
を製造する方法が開示されている。しかし、この方法で
は確かに微細な結晶を得ることはできるが、熟成に長時
間を要し、必ずしも工業的、f&済的な方法とは言えな
い。又、同公報には、比較的高い温度で結晶化すること
により、結晶化時間を短縮し得ることが開示されている
が、高amによる結晶化は、生成物中にアナルサイムや
ソーダライト等の不純物の混入が考えられ必ずしも好ま
しい方法ではない。本発明者らは、これら従来の合成法
の問題を解決すべく鋭意研究の結果、本発明を艶出した
もので、本発明は従来法のような長時間の熟成手段を必
要とせずに、微細でかつ不純物を含まないテMムオフレ
タイトを合成する方法を提供することを目的とするもの
である。
本発明を更に説明する。一般的に、ゼオライトを合成す
る上で生成物の性質を左右する重要な因子がいくつかあ
る。それらの内でも、反応混合物の組成、結晶化の温度
9時間が特に重要であるが反応混合物を結晶化温度にど
のような状態で維持するかも極めて重要な因子である。
反応混合物組成が九とえ適切でありても、結晶化中に攪
拌を施すと目的とする性質のゼオライトが得られないこ
とを本発明者らはしばしば経験している。それはモルデ
ナイト、ンーダライト、アナルサイムなどの限られた種
類のゼオライト以外は結晶系で準安定相として存在する
為に僅かな環境変化でも結晶化に影響すると考えられる
からである。従って、従来ゼオライトの合成法は攪拌を
全く行わない、いわゆる静置法が主流とされて来た。
本発明は、ゼオライトの結晶、死時の攪拌条件に関して
種々の検討を重ねた結果得た知見に基づく及び■宜Oを
含む反応混合物を特別の熟成工程を経ることなく、加熱
結晶化し、TMAオフレタイトを製造する際、温度、 
&O/810tモル比。
(TMA)V/BiO*モル比、結晶化時の攪拌強度等
の条件と生成物との間には複雑な関係が有って、限定さ
れた条件でのみ微細かつ高純度のTMムオフレタイトを
得るとの知見を得た。その限定条件とは、(1)反応混
合物組成がHjo/810s :10〜70であシ、か
つ(TMA)嘗0/5ift ==α008〜a04を
満足していること。(2)結晶化温度が150〜180
℃であること、(2)その温度において周速15 m 
/ 8ec以上で攪拌することである。これらの(11
〜(3)を満足して初めて黴細でかつ不純物を含まない
TMムオフレタイト′を僅か数分〜20時間の結晶化時
間で得ることができる。
本発明を実施する為に必要な反応混合物は、テMムオフ
レタイトを合成できる組成であれば特に限定されないが
、前記し喪ように少なくとも迅o/BiO雪=10〜7
0で、かつ(TMA )to/B 10g ”α008
〜104であることが必須であり、好ましくは閏、/s
 10璽 =12〜50.  (TMA)雪0/810
宵=cLQ 1〜α03である。HwO/810mが1
0未満であると後述する攪拌による効果が殆ど無くなり
、又70を超えると不純物が生成しゃす〈4なる。けμ
)tO//810ヨがα008未満であると生成物の結
晶化が不充分となっ九り、不純物が生成し、α04を超
えると結晶化度が低下してくる。本発明で用いる810
JLAltos源、 Nano源、KjO源、(TMA
)鵞0源としては、特に限定されないが、経済的見地か
ら、810雪源は非晶質固体シリカ、水ガラス:ム1雪
0膠源はアルミン酸ソーダ、ム1(OH)s : Na
no源1d 1iaOH= LO源はKOH: (’1
’Mム)10源は水酸化物あるいはノ・ロゲン化物がそ
れぞれ望ましい。各原料の混合法は特に限定されないが
、ム7L官Oa源を含むアルカリ源をすべて混合した後
に8101源を混合するのが好ましい。混合した反応混
合物は熟成することなく直ちに結晶化操作を行う。こと
で言う熟成と杜、従来法のような10数時間以上の長時
間熟成を指し、ゼオライト合成工程上必然的に生ずる短
i関の放置時間等は含まない。結晶化温度は本発明を実
施する上で150〜180℃であることが必須である。
前記温度が130℃未満では結晶化に長時間を要し、1
80℃を超えると不純物が混在してくるばかりか黴細な
結晶が得られない。本発明に於ける結晶化温度は反応混
合物の一点以上であるので密封容器で行う必要があシ、
自制圧下か又はチッ素等の不活性ガスによる加圧下でも
行う仁とができる。
本発明では結晶化時の攪拌が特に重要である。即ち、攪
拌に用いる攪拌羽根の回転時の最大直径をd(−)、攪
拌速度をv(rpm)としたときに、ClN一旦で定義
される周速(I’s ec )がα3V・・C以上であ
ることが必須である。前記攪拌は■結晶化時間を短縮す
る。(2)結晶を微細にする。
(2)不純物の生成を抑制する。などの効果を有してい
る。
本発明法において攪拌が重要であることは、単に結晶系
の伝熱を助叶るだけではなく、核生成。
結晶成長に攪拌操作が黴#に影響していることKよると
思われる。本発明で望ましい攪拌の度合は前記した周速
が15 m/see以上であるが、爽に望ましくは、(
L4〜10 @/sθCである。前記周速がa 5 r
rJaeoに温良ない場合は、本海明の効果が得られず
、10V8・Cを超えると反応混合物が結晶へと変化す
る中間生成物、即ち前駆物質がこの段階で破壊されるも
のと思われ、結晶化が不完全となる。本発明で用いる結
晶化槽と攪拌羽根の形。
大きさは特に限定されないが、本発明を効果的に実施す
る為には、前記した攪拌羽根の最大直径が結晶化槽の内
径の1/4以上であることが望ましい。又、結晶化時間
は、本発明法の効果の1つでもあるが、結晶化温度に昇
温後、僅か数分〜20時間で充分である。
本発明法によって得た゛TMムオフレタイトは、冷却後
、固液分離ン洗浄、乾燥等公知法によって後処理される
。又、同オフレタイトは500〜600℃にて焼成後、
又は岐記焼成後更に適当に陽イオン交換した俵種々の用
途に供することができる。例えば、脱水剤1吸着分離剤
、炭化水素の転化触媒として有効に利用できる。
以下、実施例で本発明を説明するが、これら実施例にの
み限定されるものではない。
実施例1 非晶質固体シリカ(日本シリカニ業社製ホワイトカーボ
ン)、アルミン酸ソーダ水溶液(Nan。
HL8v覧ム1曽Os 2t8wtIs) *固ml 
MaOHI固11KOII。
テトラメチルアンモニウム、ハイドロオキサイド及び純
水とから、次の式で表わされる反応混合物を作り友。
(L5?(1コーー1)曽0・!L75NaaO’t1
5に*O・11】畠(1・116 鷹510鵞・525
H宜0冑、混合順序は純水にまずNaOH,KOHを溶
解し、次にアルミン酸ソーダ水溶液を加え、最後に攪拌
しながら非晶質固体シリカを加えた。
40009の反応混合物を攪拌機付きのオートクレーブ
に入れ170℃で結晶化した。攪拌羽根はタービン型で
回転した際の最大直径がオートクレーブ内径の十であっ
た。攪拌強度(周速)は1V−ec1反応混合物調製後
(シリカ添加終了後)からオートクレーブへ仕込むまで
の時間は約1時間であり九。オートクレーブの昇温時間
(加熱を開始してから結晶化温度170℃になるまでの
時間)は約2時間であった。170℃に5分維持した後
、冷却し固型物をP別し、充分水洗後110℃で2時間
乾燥した。生成物のX線回折図を第1図に示すが、この
ものは高純度のTMムオフレタイト−であシ、不純物は
畷められなかつ喪。又、結晶の粒径は殆んどが1μ以下
の黴細な粒子であつ九。
実施例2〜5.比較例1〜B 200gの反応混合物を仕込み、結晶化温度。
結晶化時間、攪拌速度を変えた以外は実施例1と同様に
行い第1表にその結果を示す。又、比較例4で得九結晶
のx!1回折回折縞2図に示す。
実施例6.比較例9〜10 反応混合物の組成を変え、200gの反応混合物を仕込
んだ以外は実施例1と同様に行った。結果を嬉2表に示
す。
第1表 第2表
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1によって得られ九結晶の、又第2図は
比較例4で得た結晶の粉末X線回折図である。銅のにα
二重−を用いて#j定した。 特許出願人 東洋曹達工業株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  5lot、 Autos 、 N勧0. L
    O,(TMA)to (TMAはテトラメチルアンモニ
    ウムイオン)、 迅0からなる反応混合物を結晶化しゼ
    オライトを合成する方法において、 &O/810gモ
    ル比が10〜70、(TMA)諺o/810*モル比が
    α008〜α04を満足する反応混合物を周速13町’
    see以上で攪拌しながら温J[130〜180℃で結
    晶化することを特徴とするゼオライトの合成法。
  2. (2)結晶化時間が20時間以下である特許錆求0@I
    I第1項記載の方法。
JP1478382A 1982-02-03 1982-02-03 ゼオライトの合成法 Granted JPS58135123A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104030313A (zh) * 2014-05-26 2014-09-10 中国海洋石油总公司 一种合成亚微米t型分子筛的方法
US9193598B2 (en) * 2010-02-06 2015-11-24 Cognis Ip Management Gmbh Storage-stable silicate solutions

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US9193598B2 (en) * 2010-02-06 2015-11-24 Cognis Ip Management Gmbh Storage-stable silicate solutions
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