JPS61158811A - 珪素置換ゼオライト組成物 - Google Patents

珪素置換ゼオライト組成物

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JPS61158811A
JPS61158811A JP60199643A JP19964385A JPS61158811A JP S61158811 A JPS61158811 A JP S61158811A JP 60199643 A JP60199643 A JP 60199643A JP 19964385 A JP19964385 A JP 19964385A JP S61158811 A JPS61158811 A JP S61158811A
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aluminum
silicon
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  • Catalysts (AREA)
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  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

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】 本発明は、一般に新規なゼオライト組成物に関するもの
である。さらに詳刹(に は、本発明は、従来公知のゼオライトVC構造形態的に
は関連するが、従来公知の種類よりも相当大きい5i0
2/A1203−eル比を有し、更に外部源からの珪素
を骨組構造(骨格)位置に配し且つ好ましくは構造内の
欠陥部位の含量が極めて少ないことを特徴とするゼオラ
イト組成物に関するものである。一般K、製造方法は、
出発ゼオライトを制御条件下にフルオロ珪酸塩、好まし
くはアルミニウムとの不溶性塩を形成しない塩の水浴液
と僧触させることを含む。
天然及び合成状態のゼオライトアルミノ珪酸塩の結晶構
造は、+1!累原子の共有により架構されたAtU;及
び8104四面体から構成されている。アルミニウム原
子を有する各四面体の成子価は、両イオンとの結合によ
り均衡されている。最も一般的には、この陽イオンはた
とえばへa 又はK のような金属陽インであるが、た
とえば第四アンモニラムイオンのような有機のものもゼ
オライト合成において使用され、成る場合には合成され
た生成物ゼオライト中に陽イオンとして現われる。一般
に、金属陽イオンは、少なくとも相当程度にH+及びN
H4を含めて他の陽イオンにより交換可能である。多く
の場合、有機陽イオン楕はゼオライトの細孔系を通過す
るには大き過ぎ、したがってイオン交換技術により直接
には交換することができない。熱処理はこれら有機陽イ
オンをH+又はへH4+陽イオンまで還元し、これを直
接にイオン交換することができる。ゼオライトのH+又
はNH,” #イオン型を熱処理すると、これらの陽イ
オンがAIO;四面体との通常の結合から実質的に外さ
れてゼオライト構造における或子価不均向をもたらし、
それに伴なって電子価均偵を回復するため構造上の再配
列が起こらねばならない。一般にAlO4四面体が全骨
格西面体の約40%若しくはそれ以上を占める場合は、
この必要な構造丹配列をl及収することができず、結晶
構造が崩壊する。珪素量の多いゼオライトの場合は構遺
一体性が実質的に維持されるが、生成する「脱陽イオン
化」形態はその完全陽イオン化先駆体とは顕著に異なる
成る穐の性質を示す。
%に非金属陽イオン型又は脱陽イオン型のゼオライトに
おけろアルミニウムの相対同不安定性が周知されている
。たとえば、1972年2月3日付でビー・イー・ビケ
ルトに対し発行された米国特許第五+54(L6B1号
明細#には骨格アルミニウムなゼオライトから抽出する
方法が開示されており、この方法はゼオライトの部分的
陽イオン欠乏型を脱ヒドロキシル化し、次いでこれをア
セチルアセトン又はその金属誘導体と接触させてアルミ
ニウム原子をキレート化させかつ可溶化させろ。
成る点くおいてビケルト法に類似した方法においては、
アルミニウムをゼオライト骨格から抽出するための抽出
剤としてエチレンジアミンテトラ酢酸が提案されている
。さらに、たとえばゼオライトYのよ5な計若しくは凧
、+陽イオン型のゼオライトを水蒸気の雰囲気中で焼成
することが、外来性であっても或いはゼオライト自身の
脱とドロキシル化から生ずるものであっても、骨格アル
ミニウムを加水分解により除去するのに有効であること
も矧られている。この現象の裏付けは、1970年4月
14日付でピー・イー・エバジーく対し発行された米国
特許g&504400号、1970年2月3日付でジー
・ティー・ケール等に対し発行された米国符奸第!、、
49&519号及び1970年5月19日付でジー・テ
ィー・ケールに対し発行された米t:(1特許第五51
5108号各明細書に示されている。生成組成物の結晶
構造が関与する激しい熱水処理の後にも保持されるよう
な場合、赤外線分析は、約3740.3640及び35
50CIIL−’の領域に伸縮蛋動数を有するかなりの
ヒドロキシル基の存在を示した。この点に関し、米国特
許化ふ50へ400号の赤外線分析データは特に教示す
るものが多い。これらヒドロキシル基の生成メカニズム
に関する説明は米国e行第5.49&519号明細4に
ケール等により与えられており、この特lrf惰者は水
素ゼオライトの格子骨格におけるアルミニウム原子が水
と反応して次式 0式% に従い格子からのアルミニウムの除去をもたらすと述べ
ている。
元の格子位置から除去されたアルミニウムは、ケール等
によれば、陽イオン水素とさらに反応して、次式 によりアルミニウム含有の、すなわちヒドロキソアルミ
ニウムの陽イオンを生成することができる。
NH,Yの安定化が充分責の骨格アルミニウムの加水分
解により生じてソーダライトケージ内にこれらヒドロキ
ノアルミニウム陽イオンの安定クラスターを形成し、そ
れによりゼオライト構造が保持されると共に、骨格自身
が幾つかの骨格珪素原子の移動によりアニールされるこ
とが示唆されている。
1971年7月20日付でシー・エッチ・エリオツドに
対し発行された米国%許第4594,551号明細膚に
は、水性媒体中の弗素イオンは特にpnが約7より低い
条件下においてゼオライト格子から骨格アルミニウムを
抽出するのに極めて有効であると主張されており、事実
弗木姉度がゼオライト10,000.)i’当り約15
gの活性弗化物を越えると、骨格珪1giびに骨格アル
ミニウムに対する@接的攻霜により結晶格子の破壊が生
じ5る。ヘゼオライト(無水) 10.000 jJ当
92〜2290可使弗化物を使用するこの撞の弗化物処
理(弗素は弗化珪酸アンモニウムにより供給される)に
ついても、そこに記載されている。処理は、ゼオライト
の熱安定性を改善する目的で行なわれる。そこにおいて
理論化されているようK、弗化物は何らかの方法で構造
アルカリ金属酸化物に付着され、それにより基礎構造N
a 2o の融合作用が減少されるが、さもないとこれ
は結晶構造の崩啜をもたらすであろう。この特許明細書
の開示範囲におけるこの種の処理は、ゼオライト生成物
の全体的珪素含有量又はゼオライトの単位細胞における
珪素含有量に対し作用を及ぼさない。
安定性は、少なく共一部は、ゼオライトの8i0□/A
t 20.比に依存することが全く明らかであるため、
直接的合成技術により高比率の5ho4  四面体を有
するゼオライトを得、それにより骨格アルミニウム抽出
に固有の構造変化を避けるのが有利であると思われる。
しかしながら、これに関するかなりの努力にも拘らず、
極めて僅か6成功しか得られず、これは僅か数種のもの
にしか適用されない。
たとえば、3〜6という合成時の8iU2/Al 20
.  モル比を有する種類としてゼオライ)Yが一般公
知となって以来17年間にわたり、現在までY構造’を
有する合成ゼオライトにつぎ主張されている最高のSi
n、、 /At 2U5値は18である(オランダ特許
第7506078号)。
しかしながら、今回、約3若しくはそれ以上の3 t 
cJ27A120sモル比を有するゼオライトから骨格
アルミニウムを除去し、その代替として出発ゼオライ)
K対し外来性の原料からの珪素を加えろ方法が見出され
た。この方法により、本し合成法が知られていればその
直接的合成法により生ずるものと同じ結晶S造を有しし
かもより珪素量の多いゼオライトを生成させることがで
きる。一般に、この方法は、少なくとも約3オングスト
ロームの孔径を有しかつ少なくとも3の5ou2/AI
□03モル比を有する結晶ゼオライトを好ましくはゼオ
ライト原料100y当り少なくとも(LOO75モルの
電のフルオロ珪酸塩と接触させることからなり、前記フ
ルオロ珪1f塩は3〜約7、好ましくは5〜約7の範囲
のpH値を何する水浴液の形であり、これをゼオライト
と少しづつ或いは連続的に緩徐な速度で接触させ、それ
によりゼオライトの骨格アルミニウム原子を除去すると
共に、添加されたフルオロ珪酸塩からの外部珪素原子に
よって交換する。この方法は、出発ゼオライトの結晶構
造の少なくとも60%、好ましくは少なくとも80チ、
t¥fK好ましくは少なくとも90%が保持され、かつ
以下に説明する欠陥構造ファクター(DefectSt
ructure Factor )  が0.08未満
、好ましくはQ、05未満となるように行なうことが望
ましい。
本発明を実施するのに適する結晶ゼオライト原料は、任
意周知の天然産又は合成製造されたゼオライト橿とする
ことができ、これらは水、フルオロ珪酸塩試薬及び反応
生成物をその内部キャビティ系に通過させるに足る大き
さの細孔を有するものである。これらの物質は、酸化物
のモル比として、式 %式% により表わすことができ、式中” M ”は原子価1n
“を有する陽イオンであり、wxmは少なくとも約3の
数値を有し、1y1は水和の程度と吸着水を保持する特
定ゼオライトの容承とに応じて0〜約9の数値を有する
。或いは、骨格組成は、骨格四面体のモル分率、TO2
として、式〔AlaStb )す2 により表わすことができ、式中1la1はアルミニウム
原子により占められる骨格四面体部位の割合であり、1
b@は珪素原子により占められろ骨格四面体部位の割合
である。括弧内の厳字全ての算術合計は1に等しい。上
記の例罠おいてa 十b =1である。
以下に−しく説明する理由で、出発ゼオライトは、方法
を極めて緩徐なペースで行なわない限り、結晶構造の崩
壊なしに、骨格アルミニウム原子の初期損失に少なくと
も若干耐えうろことが必要である。一般に、アルミニウ
ム抽出に耐えかつ高し 。
ベルの結晶lf/!′維持する能力は、ゼオライトの初
115in2/Al 2u、モル比に正比例する。した
がって、上記式において”x6の数値は少なくとも約5
、より好ましくは少なくとも約15であることが好まし
い。さもK、天然産又は合成ゼオライトのAムリ、四面
体の少なくともf150L%、より好ましくは少なくと
も95%は出発ゼオライト中に存在することが好ましい
。特に有利には、出発ゼオライトはその元来のAlO4
四面体をできるだけ多く含有する、即ちその初期骨格部
位からAI  原子を大規模に除去したり又は酸素との
四配位の正常状態から変化させたりするような如何なる
後生成処理にもかけられていないものである。
出発ゼオライトの陽イオン密度は骨格アルミニウムに対
する珪素の置換に関する限り臨界的因子でないが、置換
メカニズムは少なくとも幾つかのゼオライト陽イオンの
その場における塩生成を含むので、これらの塩が相当程
度に水溶性であって珪素に富むゼオライト生成物からの
その除去を容易にするのが有利である。この点でアンモ
ニウム陽イオンが最も可溶性の塩を生成することが見出
され、したがってゼオライトmイオンの少なくとも50
−1轡に好ましくは85%若しくはそれ以上をアンモニ
ウム陽イオンとすることが好ましい。
ゼオライトにおい′″Cmも一般的な初期陽イオンの2
檜であるナトリウムとカリウムとはそれぞれNa AI
F 及びに、AIF6Y生成することが判明し、5に れら両者は熱水又は冷水のいずれKも極めて微醒性でし
かない。これら化合物がゼオライトの構造キャビティ内
に沈殿として生成されると、水洗によりこれらff除去
することが全く困難である。
ゼオライト生成物の熱安定性を望むならばそれらの除去
がさらに臂要である。何故なら、相当量の弗化物(゛よ
500℃程度の低い温度において結晶崩壊を惹起する恐
れがあるからである。
本発明の方法において出発物質として使用される天然産
又は合成のゼオライトは、当分野で周知された組成であ
る。結晶ゼオライトの構造、性質及び化学組成に関する
広汎な検討がディー・ダブリュー、ブレツク、[ゼオラ
イトモレキュラシープ]、ウィリー出版、ニューヨーク
(1974)に含まれており、これを参考にされたい。
初期ゼオライト陽イオンを本発明の方法でより好ましい
他の陽イオンと交換することが望ましい場合は、慣用の
イオン交換液4tを用いることが通している。
符に好適なゼオライト揮は、ゼオライトY、ゼオライト
1七h□、ゼオライトW、ゼオライトN−A、ゼオライ
トL並びに鉱物モルデナイト、クリノプチロライト、シ
ャバザイト、オフレタイト及びエリオナイト並びにその
合成同族体である。アルミニウム抽出剤として、及びま
た抽出アルミニウムの代りにゼオライト構造中に挿入さ
れる外来珪素の原料として使用されるフルオロ珪酸塩は
、一般式 〔式中、AはH+以外の原子価”blを有する金属若し
くは非金属陽イオンである〕 を有する任意のフルオロ珪酸塩とすることができる。1
A1により示される陽イオンはアルキルアンモニウム、
N1(4+、Mg←、Li+、Na+、K+、Ba←、
Cd++、Cu”、H”、Ca什、C5+、Fe++、
CO++、Pb++、Mn++、Rb”、Ag+、3r
+4−1+1y 1 +及びZn  である。フルオロ
珪酸塩のアンモニウム陽イオン型がWK好適である。何
故なら、これは水中にかなり6解性であり、かつアンモ
ニウム陽イオンはゼオライトとの反応に際し水浴性の一
生塩(へ)i4) 、AI )’6  を生成するから
である。
成る面において、フルオロ珪酸塩と出発ゼオライトとを
接触させかつ反応させる方法は臨界的な重要性を打する
。今回、ゼオライト骨格中のアルミニウムを珪素とlt
換する全A桿は、アルミニウム抽出過程が制御されない
限り極めて急速に進行する一方、珪素挿入が相対的に極
めて緩徐であるような2段プロセスであることが見出さ
れた。脱アルミニウムが珪素f換なしに激しくなり過ぎ
ると、結晶構造は著しく劣化されて最終的に#[する。
如何なる特定理論にも拘束されるものでないが、弗素イ
オンは次式に従って骨格アルミニウムの抽出剤になると
思われる: NH+ (rNH4)2S i )’6(/!!#Q  )  
十   kl、7       )  S i、   
  +  (NHi)xAl)”6(h東00   (
J(J ゼオライト  ゼオライト したがって、初期説アルミニウム工程を抑制し、珪系挿
人工程を促進して所望のゼオライト生成物を得ることが
肝要である。各種のゼオライトは、珪素置換なしく骨格
アルミニウムを抽出する結果生ずる劣化に対し、種々な
程度の耐性を有する。
一般に、アルミニウム抽出の速度は、ゼオライトと接触
するフルオロ珪酸塩浴液のpHが3〜7の範囲内で上昇
するにつれ、かつ反応系中のフルオロ珪酸塩の濃度が減
少するにつれて低下する。また、反応温度の上昇は、珪
素置換の速度な増大させる傾向を有する。反応系を緩衝
したり或いはフルオロ珪酸塩の濃度を厳格に制限したり
することが必要であるか又は望ましいかどうかは、各ゼ
オライト種についての日常観察により容易に決定される
理論的には、使用する水浴液中のフルオロ珪酸塩の濃度
に下限はないが、ただし溶液のpHはフルオロ珪酸塩と
の所Julの反応の他にゼオライト構造に対する不当な
酸性攻撃を避けるべく充分高くすることは勿論である。
フルオロ珪酸塩の極めて緩徐な奈加速度は、過剰のアル
ミニウム抽出が起こりその結果結晶構造の崩壊が生じな
いよう、抽出アルミニウムに対する骨格#換としての珪
素の押入に関し充分な時間を保証する。しかしながら、
実用上の考には、反応ができるだけ急速に進行すること
を要請し、したがって反応温度及び試薬濃度の条件は各
ゼオライト出発物質に関し最適化すべきである。一般に
、ゼオライトの珪素葉が多くなる程、許容し5る反応温
度は高くなり、かつ適するpH条件は低くなる。一般に
、好適反応温度は50〜95℃の蓼囲内であるが、成る
場合には125℃程度の高い温度及び20℃もの低い温
度も適当に使用される。約5以下のp)l値では結晶劣
化が一般に不当に激しくなると判明し、これに対し7よ
り高いpH値では珪素挿入が不当に低くなる。使用する
水#液中のフルオロ珪酸塩の最大#度は、勿論、温度と
pHの因子に相互依存し、かつまたゼオライトとf8g
との接触時間及びゼオライトとフルオロ珪#珈との相対
的比率にも相互依存する。したがって、#i1J当りf
Jlo  モル乃至飽和点までのフルオロ珪酸塩濃度を
有する溶成を使用することもできるが、静准11当りI
IL5〜tOモルの範囲のt6 Kを用いるのが好ヱし
い。これらの濃度値は真正溶液に関するものであって、
水中の塩のスラ17−における全弗化珪酸塩に対し適用
することを意図しない。後記するように%極めて微溶性
のフルオロ珪酸塩も水中にスラリー化させて試薬として
使用することができ、未溶解固体はゼオライトとの反応
で消貸された溶解分子を補填すべく容易に利用されうる
。上記したように、処理されろ特定ゼオライトに対して
使用されろ溶解フルオロ珪酸塩の蹟は、成る程度、個々
のゼオライトの物理的及び化学的性漬並びに不出願中に
含まれる他の詳細事項に依存する。しかしながら、添加
すべきフルオロ珪酸塩の綾に関する最小値は、ゼオライ
トから除去されるべきアルミニウムの最小モル分率に対
し少なくとも等しくすべきである。
本明細濤において、ゼオライト出発物質の割合、ゼオラ
イト生成物の吸着性などを特定する場合、特記しない限
り、無水状態のゼオライトを意図する。無水状態は、ゼ
オライトを乾燥窒気中にて450℃で4時間加熱するこ
とにより得られるものど考えられる。
上記から明白なようK、反応条件に関し、ゼオライト結
晶構造の一体性を工程全体にわたり実19的に維持し、
かつ外来性(非ゼオライト性)珪素原子を格子中に挿入
するに加えてゼオライトが少なくとも60チ、好ましく
は少なくとも90%の初期結晶彦を保持することが望ま
しい。出発物質の結晶間に対する生成物の結晶間を評価
する便利な技術は、それらの各X@粉末回折図における
d−間隔の相対強度を比較することである。バックグラ
ウンドより上方の任意の単位として表わした、出発物質
のピーク高さの合計を4#!準として使用し、これを対
応する生成物のピーク高さと比較する。
たとえば生IJZ物のピーク高さの数合計が出発ゼオラ
イトのピーク高さの合計値の85%であれば、結晶間の
85%が保持されている。実際上、たとえば6つの最強
d−間隔のうち5つのように、この目的にはd−間隔ピ
ークの一部のみを使用するのが一般的でアル。ゼオライ
トYにおいて、これらのd−間隔はミラーインデックス
551.440゜535.642及び555に相当する
。ゼオライト生成物により保持される結晶間のその他イ
ンデックスは、表面積の保持度と吸着客層の保持度とで
ある。表面積は、周知のプルナウアーエメットーテラー
法(H−H−T)により測定することができ、吸着剤と
して窒素を使用する〔ジャーナル・オプ・アメリカン・
ケミカル・ソサイエテイ、第60巻、第309頁(19
38))。吸着谷看を測定するには、−183℃かつ1
00トールにて酸素に対する容量が好適である。
多くの解析から、実質的に欠陥構造を含まずしかもKM
j的熱水合成により得られるより高いSiO2/At2
0.  モル比を有するゼオライトを製造し5る点で本
発明の方法がユニークなものであることがわかっている
。本方法の操作により得られる生成物は、外来性すなわ
ち非ゼオライト性の原料からの珪素を含有すること及び
低レベルの四面体欠陥部位を有することを特徴とする結
晶構造により、直接的熱水合成で各種類につき従来得ら
れているよりも高い5iu2/Al2O,モル比乞有す
るという共通の特性を有する。この欠陥構造は、存在す
れば、ゼ、オライドの赤外線スペクトルによりそのヒド
ロキシル伸縮域において示される。
未処理の、すなわち天然産若しくは合成されたままのゼ
オライ)において、初期の四面体構造は式 %式% として従来通り表わされる。たとえばエチレンジアミン
テトラ酸rff (H41’rA )のような錯体形成
剤で処理し、化学量論反応を生ぜしめて、骨格アルミニ
ウム原子をたとえばナトリウムのような関連カチオンと
共にWaAI El)TA として除去した後、四面体
アルミニウムは次式のような ■ ヒドロキシル「ネスト(巣)」を形成する4個のプロト
ンにより交換される。アルミニウムを失なったゼオライ
トの赤外線スペクトルは、約3750cst−’に始ま
りかつ約3000α−1まで延在する幅広な非特徴的吸
収帯を示すであろう。この吸収帯すなわち広がりの寸法
は、ゼオライトのアルミニウム除去の増加と共に増大す
る。吸収帯が極めて幅広でありかつ何ら特定の吸収周波
数を持たない理由は、骨格中の空所におけるヒドロキシ
ル基が互いに反応するよう配位されるからである(水素
結合)。吸着された水分子のヒドロキシル基は水素結合
されており、「巣」ヒドロキシルと同様な幅広の吸収帯
をもたらす。また、間暁とする範囲内に特定の竹性的吸
収周波数ケ示す成る種の他のゼオライトヒドロキシル基
は、もし存在すれば、これらの帯域に赤外線吸収帯をも
たらし、これらの吸収帯は「巣」ヒドロキシル基に起因
する吸収帯に重なる。これらの4r!F定ヒドロキシル
は、ゼオライト中に存在するアンモニウム陽イオン又は
有機陽イオンの分解によって生ずる。
しかしながら、ゼオライトは、これを赤外線分析にかけ
る前に処理して、妨害ヒドロキシル基の存fEを避け、
かくして「巣」ヒドロキシルのみに起因する吸収を測定
することができる。吸着水に属するヒドロキシルは、水
和ゼオライト試料を約200℃の中位温度で真空活性化
に約1時間かけることによりj!!けられる。この処理
は吸着水の脱着及び除去を町h’bにする。吸着水の完
全除去は、約1640CIrL−’ Kおける赤外線吸
収帯、すなわち水分子の屈折振動数がいつスペクトルか
ら除去されたかt記録して確認することができろ。
分解性アンモニウム陽イオンは、イオン交換により少な
くとも大部分において除去することができ、好ましくは
アンモニウム型のゼオライトをNaC1水浴液での緩和
なイオン交換処理にかけろことにより金属陽イオンで交
換することができる。
これにより、アンモニウム陽イオンの熱分解により生ず
る(JH吸収帯が避けられる。したがって、このように
処理されたゼオライトに関する5745C1ll−’乃
至約5000 ca−’の範囲にわたる吸収帯は、殆ん
ど全て欠陥構造に関連するヒドロキシル基に起因し、こ
の吸収帯の絶対吸光値をアルミニウム除去度の尺度とす
ることができる。
しかしながら、イオン交換処理は、緩和であったとして
も常に徹底的なものでなければならず、かなりの時間を
必要とする。また、イオン交換と減圧焼成との組合せに
よる吸着水の除去は、37451−1乃至3000m−
’の範囲で吸収を示すような欠陥ヒドロキシル以外の全
ての可能なヒドロキシルを除去しない。たとえば、57
45crrL  におけるかなり明確な吸収帯は、ゼオ
ライト結晶の末端格子位置に位置するSi0!H基に起
因すると共に、物理的吸着水が除去された非晶質(非ゼ
オライト)シリカにも起因する。これらの理由で、本発
明のゼオライト生成物における欠陥構造の程度を測定す
るには、若干異なる基準を用いるのが好ましい。
物理的吸着水により示される水素結合ヒドロキシル基の
不存在下において、骨格空所すなわち欠陥部位に関係す
る以外のヒドロキシル基に基づく吸収により少なくとも
影響されろ吸収周波数は3710±5(7)−1にある
。したがって、本発明のゼオライト生成物に残存する欠
陥部位の相対的個数は、先ず全ての吸着水をゼオライト
から除去し、3710CFrL−’の周波aKおける赤
外線吸収スペクトルの絶対吸光度を測定し、かつこの数
値を既知量の欠陥構造を有するゼオライトのスペクトル
から得られた対応するa煩と比較することにより決定す
ることができる。以下の特定手法を任意に選択かつ使用
して、後記の例において!E造される生成物の欠陥構造
の誹を測定した。この方法により得られたデータを用い
、簡単な数学的gtxにより、以下「欠陥$lI造ファ
クター」と呼ぶ単一かつ再現性ある叙値を得ることがで
き、これを以下に記号IZ″で表わし、これは本発明の
新規なゼオライト組成物をより珪素量の少ない従来公知
の対応ゼオライトと比較かつ区別し、さらに他の技術に
より製造された同等の珪素量を有する従来公知の対応ゼ
オライトと比較しかつ区別するのに使用することができ
る。
欠陥構造ファクター (A)欠陥構造ゼオライト標準 既知量の欠陥構造を有する標準は、生成物試料と同種類
の結晶ゼオライトを米国特許第5.442.795号明
細書に記載されたクールの標準法によりエチレンジアミ
ンデトラ酢酸で処理して調製することができる。標準を
調製するKは、出発ゼオライトを充分に結晶化させ、実
質的に純粋にしかつ欠陥構造を持たないことが重要であ
る。これら性質の最初の2つは慣用のX線分析により容
易に決定され、第三の性質は後記(B)部に示す方法を
用いて赤外線分析により決定される。アルミニウム抽出
の生成物も、充分に結晶化させ、かつ不純物を実質的に
除去すべきである。アルミニウム除去散、すなわち標準
試料の四面体欠陥構造のモル分率は、慣用の化学分析法
により確認することができる。
任意の場合に標準試料を調製するため使用される出発ゼ
オライトのSiO□/Am2U、モル比は大して臨界的
でないが、本発明の方法を実施する際出発物質とし【使
用されると同じゼオライ)Nにおけろ5in2/Al2
O,モル比の約10%内であることが好ましい。
CB)生成物試料及び欠陥構造ゼオライト標準の赤外線
スペクトル。
分析すべき水利ゼオライト15I19を、圧力5000
ボンドの下でKBrダイ中にて直径13mの自立性のウ
ェファ−にプレスする。次いで、このウェファ−を1×
10 llllHg以下の圧力にて200℃で1時間加
熱して、存在する全量の′物理的吸着水をゼオライトか
ら除去する。ゼオライトのこの状態は、1640 at
−’における赤外線吸収帯が全く存在しないことで証明
される。その後、吸着性物質、特に水蒸気と接触させる
ことなく、ウェファ−f)赤外?MスヘクトルQ374
5〜5000cWL−’の周波数範囲にわたり4c!r
L  分解においてインターフェロメーター装置で得る
。同一のインターフエキメーター装置を使用して生成物
試料、と標準試料との両者を分析することKより、異な
る装置1に起因する分析誤差を避けろ。透過様式の操作
で正常に得られるスペクトルを数学的に変換し、波長数
対吸光値としてプロットする。
(C)欠陥構造ファクターの測定 欠陥構造ファクター(Z)は、適当なデータを次式に代
入することにより計算される。
大人(std) 式中、AA(ps)は3710− におい【生成物試料
につぎ推定パックグラウンド上方で測定された赤外線絶
対吸光値であり、AA(std)は3710 crtt
−’において標準につきバックグラウンド上方で測定さ
れた絶対吸光値であり、標準における欠陥のモル分率は
上記(A)の部に従って決定される。
欠陥構造ファクターZが判れば、8i0  とAl 2
U。
とM210としての陽イオン含量とについての生成物試
料の湿式化学分析により、処理の結果珪素がゼオライト
中のアルミニウムと置換されているかどうかを決定する
ことができ、さらにこの珪素置換の効率も決定すること
ができる。
これらの測定を簡単化する目的で、骨格組成は骨格四面
体1020モル分率として最も良く表わされる。出発ゼ
オライトは式 %式%) として表わすことができ、式中”alは骨格中における
アルミニウム四面体のモル分率であり、′bl′は骨格
中における珪素四面体のモル分率であり、日は欠陥部位
を示し、′Z″はゼオライト骨格中におけろ欠陥部位の
モル分率である。多くの場合、出発ゼオライトについて
のI z I値はゼロであり、欠陥部位は表記から率に
除去される。数愉上、値の合計a+b+Z=1である。
骨格四直体(IIIQ2)のモル分率として表わした、
弗化珪素酸塩処理のゼオライト生成物は式0式%) を有し、式中1INI+は処理の際骨格から除去された
アルミニウム四面体のモル分率と定義され、1a1は出
発ゼオライトの骨格中に存在するアルミニウム四面体の
モル分率であり、1b1は出発ゼオライトの骨格中に存
在する珪素四面体のモル分率であり、′Z“は骨格中の
欠陥部位のモル分率であり、(N−ΔZ)はフルオロ珪
素酸塩処理によって生ずる珪素四面体のモル分率増加で
あり、1ΔZ“は処理により生ずるゼオライト骨格にお
ける欠陥部位の正味のモル分率変化である。
△Z= Z(生成物ゼオライ))−Z(出発ゼオライト
)。
任意所定のゼオライトに対する欠陥構造ファクターとい
う用語は、ゼオライトの“Z”f[に等しい。出発ゼオ
ライトと生成物ゼオライトとの間の欠陥構造ファクター
の正味変化は”ΔZI′に等しい。数値上、値の合計は
次の通りである:(a−N)+(b+(N−ΔZ))+
Z=1゜本方法が、骨格中のアルミニウムと置換した珪
素を有するゼオライト生成物をもたらすという事実は、
ヒドロキシル域の赤外線スペクトルに加え、骨格の赤外
線スペクトルにより実体化される。骨格赤外線スペクト
ルにおいて、本発明の生成物の場合は、出発ゼオライト
と比較して、指示ピークとその明確度とにおいてより高
い波長への移動が生じ、これは増大したs iQ2/A
l 203モル比に起因する。
本明細書中に示す必須のX線粉末回折図は、標準X線回
折技術を用いて得られる。照射線源は、50 KVかつ
4θmaで操作される高強度の鋼ターゲットX線チュー
ブである。鋼にα照射と黒鉛モノクロメータとからの回
折図は、X線スペクトロメータシンチレーションカウン
タとパルス高すアナライザと紙チャート記録計とにより
記録するのが適している。平たい圧縮粉末試料を、2秒
時定数を用いて毎分2°(2θ)で走査する。面間隔(
d)は、2θとして表わした1川折ビークの位貫から得
られ、ここでθは紙チャート上に観察されろブラッグ角
度である。強度は、バックグラウンドを減−した鏝の回
1丁ピークの高さから決定される。
各ゼオライト生成物における陽イオン当敏故、丁なわち
モル比M2/謬/A■203  を測定する際、1M″
が水素以外の一価陽イオンであるゼオライトの形態につ
いて日常の化学分析を行なうことが有利である。これは
、二価又は多価の金属ゼオライト陽イオンの場合、陽イ
オンの全原子価が各AlO4四面体に関係する正味負荷
電を陶歯化する際使用されるかどうか、或いは陽イオン
の正荷電の幾らかがOH−又はH,0+イオンと結合す
る際使用されるかどうかにつき生じつる不確かさを避け
る。
本発明の好適な新規結晶アルミノ珪酸塩組成物は、前記
の骨格四面体すなわち式 %式%) のモル分率の表現から決定しうる化学的若しくは分子的
骨格組成を有し、上記式中骨格Si/、Al比はb+(
N −e′Z )  により決定されてa値開には4以
上−]]vツF−−−− ゛あり、出発ゼオライトの骨格から除去されるアルミニ
ウム四面体のモル分4Nはa、3θ以上であり、生成物
ゼオライトの骨格中に置換挿入された珪素四面体のモル
分車(N−ΔZ)は少なくともゞ−?−4−の値だけ増
大して数値的には0.5以上であり、欠陥構造ファクタ
ーの変化ΔZはIIL08以下、好ましくは105以下
だけ増大する。
さらに、本発明により処理された任意ゼオライト物質の
欠陥構造ファクターとは無関係に、外来珪素が結晶格子
中に挿入されており、かつ直接的熱水合成により従来得
られたものよりも大きい8i(J2/Al2O3モル比
を有するという点において新規である。このことは、ゼ
オライト結晶のSiO□/Al 20.比を増大させる
ための他の全ての方法が骨格アルミニウム原子を除去せ
ねばならないので、常に云えることである。これらの除
去されたアルミニウム原子の少なくとも1個が結晶自身
以外の原料からの珪素原子により交換されないならば、
結晶の欠陥構造の絶対歳は本発明の生成物より太くなる
筈である。
より−$、III′lJには、結晶構造は、単位細胞中
の四面体の個数として記載される。単位細胞は、結晶全
体中に反復される基本構造準位である。単位細胞中の四
面体の個数は、しかしながら、6揮のゼオライト撞にお
いて広範囲に!化する。たとえば、オフレタイトの単位
細胞は僅か18個の四面体しか含有しないのに対し、フ
ォージャサイトすなわちY型ゼオライトの単位細胞は1
92個の四面体を含有する。オフレタイトの各単位細胞
において1個の骨格アルミニウム原子を外来性珪素原子
で置換すると、フォージャサイトの単位側1i7111
佃当、り同じ単一の原子置換におけろよりも不均画に大
きな効果が生ずる。この実質的な不均倒は、関連するゼ
オライトの骨格密度の変化(10,0OOk′当りの骨
格四面体の個数として表記することができる)として骨
格置換を見做すことKより相当程度改良することができ
る。大抵のゼオライトは、1 (LO00A  当り約
130〜190個の四面体という骨格密度を有する。骨
格密度に関する一層詳細な説明は、ダブりニー・エム・
マイエルにより「モレキエラシープに関する曾ネのM4
uff(ロンドン、1967年4月)」、ソサイエティ
・オプ・ケミカル・インダストリー(1968)、04
19貞以降になされている。この刊打物を参考にされた
い。
したがって、本発明の新規な結晶アルミノ珪酸塩は、ゼ
オライ)LZ−21Off包含し、これは脱水状態にお
い”(g化物のモル比で表わして式%式% 〔式中、1M1は原子価0n1を有する陽イオンであり
、1x1は8より犬、好ましくは9より大、さら忙好ま
しくは9〜60の範囲の数値である〕 の化学組成を有し、下記第A表に示した少なくともd−
間隔な有するX線粉末回折図を有し、かつ外米f@系原
子を結晶格子内に5i(74四面体として好ましくは1
0,00 DA  当り少なくともtoの平均量で有す
る。
さらに限定されたLIZ−210組成物の下位分類、す
なわちBi(J、、 /Al2O5の高モル比と低い欠
陥構盾ファクターとの両者を%轍とするもの、は背信四
面体のモル分率として表わして式 %式%) の化学組成を有すると規定でき、この式中出発ゼオライ
トの宵格から除去されたアルミニウムのモル分率へは少
なくともcL05aであり、b +N=A−Zは4以上
、好ましくは4,5より大ぎい−N 数値を有し、欠陥構造ファクターの変化ΔZは(LO8
未満、好ましくは0.05未γ疏であり、骨格へ−ΔZ 中の増加珪素含量−N−m−は少なくと4,0.5であ
り、一価陽イオン檀として表わした陽イオン当量M+/
AlはQ、85〜t1であり、かつX線粉末回折図とし
て示すゼオライ)Yの特性的結晶構造を有し、広義には
第A表に示され、より狭義には下記第Biに示された少
なくともd−間隔を有する。
14.17〜1五97  極めて強  14.17〜1
4.09  極めて強8.68〜8,55  中   
   8.68〜8.62    中7.40〜7.5
0    中      140〜7.55     
中5.63〜5.55  強      5.65〜5
.59   強4.72〜4.66  中      
4.72〜4.69    中4.54〜4.28  
中      4.54〜4.61    甲乙74〜
 五69  強      5.74〜 &72   
強五28〜 五23  強   五28〜 五26  
 強2.83〜2.79   強     2.83〜
2.81     強上記に定義したLZ−210ゼオ
ライトは、立体単位細胞の寸法a。が24.55オング
ストロ一ム未満、好ましくは24.20〜24.55オ
ングストロームであり、さらK 8102 /A皿、0
3モル比が20未満の場合、25℃かつ4,6トールの
水蒸気圧忙おけろ水蒸気の吸着容量がゼオライトの無水
重斌に基づいて少なくとも20重黛チであり、好ましく
は100トールかつ一183℃における酸素吸着容量が
少なくとも25tt%である。
LZ−210は、8未満の8 t O2/A’□05モ
ル比を有する常法で製造されたゼオライトYから、本発
明を使用して5io2/A12U、を8以上(増大させ
て製造することができる。好適方法は、具体例として次
の方法からなっている。
(a)7以下、好ましくは3〜6の5in2/At 2
(J3モル比を有するゼオライトY組成物を供給し。
(bl  このゼオライl−Yを、上記のM (Ill
”N I (ここで5N1は0.33に等しいか又はそ
れより太)と少なくとも同程度の量のフルオロ珪M塙、
好ましくはフルオは珪酸アンモニウムと20〜95℃の
温度にて接触かつ反応させる。
また、AF8=t395a−Q、275であると云うこ
ともでき、式中、Ar1はゼオライト出発物質100.
F(無水型t)当りのフルオロ珪酸アンモニウムの最小
モル数であり、1a1は〔AlaSiOZ)02 で示
したゼオライト出発物質における骨格アルミニウム原子
のモル分率であり、前記フルオロ珪酸塩は5〜約7のp
H範囲の水溶液とし、このフルオロ珪酸塩溶液を少しづ
つ又は連続的にゆっくりと接触させて、出発ゼオライト
Yの結晶構造の少なくとも80チ、好ましくは少なくと
も90%を保持するに足ろ割合で除去骨格アルミニウム
原子を珪素原子により交換し、(C)  向上した骨格
珪素含、欧のゼオライトを反応混合物から単離する。
出発ゼオライ)Y組成物は、当分野で周知の任意の方法
で合成することができ、代表的方法は米国特許第5.1
5&007号明細譜に開示されている。
本発明における他の絣規なゼオライト組成物はLZ−2
11であり、これは脱水状態においてかつ200℃より
高い温度での燐酸前において、酸化物のモル比として表
わして次式 %式% 〔式中、”M”は原子価1 n“を有する無機陽イオン
、好ましくは虻、へH4+又は金属陽イオンであり、X
は15より大、好ましくは17〜120の範囲内、特に
好ましくは17〜55の数値である〕 の化学組成を有し、X線粉末回釘図で示してモルデナイ
トの特性的結晶構造を有し、下記第0表に示した少なく
ともd−間隔を有し、かつ結晶格子内に外来珪素原子を
5io4  四面体として好ましくは10.000A 
 当り少なくとも1.0の平均臓で有する。
第0表 15.5±(LZ中 90土12    強 65士11    強 45±0.1中 4.0±Q、1中 5、.8±0.I中 五5±11強 五4±11     強 5.2±0.1強 LZ−211組成物のより限定された種類、すなわち高
い8i0 /AI Oモル比と低い欠陥構造)アクタ−
との両者を有することを特徴とするものは、骨格四面体
のモル分率として表わして次式0式%)(2 〔式中、出発ゼオライトの骨格から除去されるアルミニ
ウムのモル分KNは少なくとも0−5aであり、5iA
l比はZ5、好ましくは8.5〜50の範囲の数値を有
する〕 の化学組成と、0.08禾溝の欠陥構造ファクターの増
加6ΔZ″と、少なくとも0.5の骨格中の珪ヘ −Δ
Z 素の増加 −と、一価陽イオン種類M+/Alとして表
わして0.9±Q、1の陽イオン当量とを有するものと
規定することができろ。
LZ−211の先駆体、すなわち出発モルデナイトゼオ
ライトは、任意の天然産又は合成型のモルデナイトであ
って、12以下の8i0.、 /At2Q3モル比を有
し、合成型の場合は有機陽イオンの実質的不存在下に合
成される。出発モルデナイトかいわゆる小孔澗の種類で
あるか又は大孔質の種類であるかどうかは爪壁でない。
1、Z〜214と名付けられた新規なゼオライトは、従
来公知のゼオライ) LLboのより珪素量の多い形※
¥であり、珪素置換のための本方法を用いて#!遺され
る。LZ−214は、脱水状態において、酸化物のモル
比として表わして次式 0式%(2 〔式中、1M″は原子石(、I n #を仔する隣イオ
ンであり、′lxl+は7より大きく、好ましくは8〜
60の範囲の数値である〕 の化学組成と、X線粉末回折図で示してゼオライ) R
hoの特性的結晶構造とを有し、下記第り表に示した少
なくともd−間隔を有しかつ結晶格子内に外来珪素原子
をsio、  四面体として好ましくは1 (LOOO
A  当り少なくともtoの鴬で有する。
第り表 1Q、5±11     極め【強 &1±0.2     やや強 4.7±0.2中 工52± 0.1        中 五55±α1中 2.94±[11中 2.65士 11       中 LZ−214組成物のより限定された種類、すなわち高
い5i02/Al2O5モル比と低い欠陥構造ファクタ
ーとの両者を有することを特徴とするものは、骨格四面
体のモル分率として表わして次式0式% 〔式中、出発ゼオライ) Rhoの骨格から除去される
アルミニウムのモル分率へは少なくともα3aであり、
S i/A l比は4以上、好ましくは4.5〜30の
範囲の数値を有する〕 の化学組成と、(LO8未満の欠陥構造ファクターの増
加”LZ”と、少なくとも0.5の骨格中の珪素の増加
ゞ−公Zと、一価陽イオン種類M+/A lとして表わ
してα9十0.1の陽イオン当量とを有するものと規定
することができる。ゼオライトMO及びその製造方法は
1975年9月9日付で発行された米国特許第& 90
4.758号明細−に示されており、これを参考とされ
たい。
LZ−212と名付けられた新規なゼオライトは、従来
公知のゼオライトLのより珪素敵の多い形鴫であり、珪
素置換のための本方法を用いて製造される。L、Z−2
12は、脱水状態において、酸化物のモル比として表わ
して次式 1式% 〔式中、1M1は原子価In”を有する陽イオンであり
、1x1は8より大きく、好ましくは9〜60の範囲の
数値である〕 の化学組成とX線粉末回折図で示してゼオライトLの特
性的結晶構造とを有し、下記8表に示した少なくともd
−間隔を有しかつ結晶格子内に外来珪素原子をS 1(
J4  四面体として好ましくは10.00OA3  
当り少なくともtof)zで有する。
第8表 158±0.2強 &0±0.1中 5.8±11    やや弱 4.6±[L1中 4.4±11中 L3±11中 五9±l1lL1中 五66±(L1中 五48±(LZ中 五28士11       中 五18±r1.1中 五〇7±11中 2.91±11中 LZ−212組成物のより限定された種類、すなわち高
い8i02 /Al2O5モル比と低い欠陥構造ファク
ターとの両者を有することを特徴とするものは、骨格四
面体のモル分率として表わして次式1式%) 〔式中、出発ゼオライ)Lの骨格から除去されるアルミ
ニウムのモル分s4Nは少なくとも[L5aであり、8
i/Al比は4以上の数値を有する〕の化学組成と、0
.08未満の欠陥構造ファクターの増加1ΔZSと、少
なくともα5の骨格中の珪N −LZ 素の増加−N−一と、一価陽イオンfi M+/Alと
して表わしてα9十11の陽イオン当量とを有するもの
と規定することができる。ゼオライトL及びその製造方
法は1965年11月9日付で発行された米国特許第!
i、216,789号I94細書に示されており、これ
を参考とされたい。
LZ−215と名付けられた新規なゼオライトは、従来
公知のゼオライトN−Aのより珪素型の多い形感であり
、珪素置換のための本方法を用いて製造される。LZ−
215は、脱水状態において、酸化物のモル比として表
わして次式1式% 〔式中1M″は原子価InI′fi!:有する陽イオン
であり、1x1は8より大きく、好ましくは10〜50
の範囲の数値である〕 の化学組成とX線粉末回折図で示してゼオライトN−A
の特性的結晶構造とを有し、下記第2表に示した少なく
ともd−間隔を有しかつ結晶格子内に外来珪素原子を、
8i04  四面体として好ましくは1Q、000人3
 当り少なくともtoの量で有する。
第2表 d (A)       相対強度 110±15     極めて強 α5十15    極めて強 α9十12強 &4±α2中 4.2±11中 4.0±α1     強 五62±11     極めて強 五35±cL1中 五2±0.I中 2.91±0.I中 LZ−215組成物のより限定された種類、すなわち高
い81o2/Al2O,モル比と低い欠陥構造ファクタ
ーとの両者を有することを%徴とするものは、骨格四面
体のモル分率として表わして次式6式%) 〔式中、出発ゼオライ)N−Aの骨格から除去されるア
ルミニウムのモル分igNは少なくトモ0.33であり
、Si/Al比は4以上、好ましくは5〜50の範囲の
数イ叡を有する〕 の化学組成と、0.08未満の欠陥構造ファクターの増
加1ΔZaと、少なくとも0.5の骨格中の珪へ −Δ
Z 素の増加    と、一価陽イオン種M”/A lとし
へ て賢わして0.9±0.1の陽イオン当にとを有するも
のと規定−「ろことができる。ゼオライトへ−A及びそ
の製造方法は、1967年2月23日付で発行された米
国特許@IJ五30べ922号明細寿に示されており、
これを浴考にされたい。
LZ−216と名付けられた前便、なゼオライトは、従
来公知のゼオライトWのより1Afflの多い形グハで
ゐり、蛙糸叱羨のための本号fE、乞用いて製造される
。LZ−216は、脱水状態において、酸化物のモル比
として表わして次式 6式%) 〔式中、1M”は原子価”n”?有する陽イオンであり
、1x1は8より大きく、好ましくは8〜60の範囲の
数値である〕 の化学組成と、X線粉末回折図で示してゼオライトWの
特性的結晶構造とを有し、下記第0表に示した少なくと
もd−間隔を有しかつ結晶格子内に外来珪素原子を81
04  四面体とし【好ましくは1α0OOA  当り
少なくとも1.0の址で有する。
第0表 d(A)       相対強度 8.2±α2    やや強 Zl ±12     極めて強 &5±(Ll     やや強 5.0±11    やや強 4.5±11中 451±11中 五67±(Ll中 d (A)       相対強度 3.25十0.1      g! 3.17十11強 2.96±1lL1中 2.73±11中 2.55± [1,1中 IJZ−216組成物のより限輩された種類、すなわち
高い8iU2/Al2O,、モル比と低い欠陥構造ファ
クターとの両者を有することを特徴とするものは、骨格
四面体のモル分率として表わして次式6式% 〔式中、出発ゼオライ)Wの骨格から除去されるフルミ
ニラムのモル分率Nは少なくとモ0.3aであり、Si
/Al比は4以上の数値を有する〕の化学組成と、1口
8禾満の欠陥414造フアクターの増加”ΔZ11と、
少なくとも0.5の骨格中の珪素の壇ノ用N−=64と
、−1曲陽イオン棟M”/A lとしへ て表わして0.9土0.1の噌イオン当量とを有するも
のと規定することができる。ゼオライトW及びそのゃ遣
方法は1961年12月12日付で発行された米国特許
第!に、012,853号明細書に示されており、これ
を参考にされたい。
LZ−217と名付けられたl[規なゼオライトは、従
来公知のゼオライト鉱物オフレタイト及びその合成同族
体、ゼオライト0並びにTMA−オフレタイトのより珪
素波の多い形態であり、珪素置換のための本方法を用い
て製造される。LZ−217は、脱水状態において、酸
化物のモル比として表わして次式 〔式中、1M″は原子価”nlを有する陽イオンであり
、1 x Iは少なくとも8の数値を有する〕 の化学組成と、X線粉末回折図で示してオフレタイトの
特性的結晶構造とを有し、下記第8表に示した少なくと
もd−間隔を臀しかつ結晶格子内に外来珪素原子を8i
L)4  四面体として好ましくは10.0OOA  
当り少なくともtoの實で有する。
々4H表 1t4±0.2     檜めて強 &6±0.1     やや強 5.7±0.1     やや弱 4.31±0.1中 五75±1」1中 五58士 α1      中 5.29± 0.1       甲 乙14±11中 184±11    やや強 2.67±11    やや弱 LZ−217組成物のより限定された種類、すなわち楯
い5ou2/Al2O,モル比と低い欠陥構造ファクタ
ーとの両者を有することを特徴とするものは、骨格四面
体のモル分率として表して次式%式% 〔式中出発ゼオライトオフレタイトの骨格から除去され
るアルミニウムのモル分iNは少なくとも0,5aであ
り、Si/Al比は4以上の数t+ei’を有する〕 の化学組成と、108未満の欠陥構造ファクターの増加
1ΔZ1と、少なくとも0.5の骨格中の珪へ−ΔZ 素の増加−1「−と、一価陽イオン欅M+/Alとして
表わして(L9±α1の陽イオン当驕とを有するものと
規定することができる。
1、Z−218と名付けられた新規なゼオライトは、従
来公知のゼオライト鉱物シャバサイト及び構造的に関連
する合成ゼオライトf(、、ゼオライトG及びゼオライ
トDのより珪素量の多い形態であり、珪素置換のための
本方法を用いて製造される。
LZ−218は、脱水状gKおい【、酸化物のモル比と
して表わし【次式 %式%(2 〔式中、1M1は原子価In″を有する陽イオンであり
、′X″は8より大きく、好ましくは8〜20の範囲の
数値である〕 の化学組成と、X線粉末回折図で示してシャパサイトの
特性的結晶構造とを有し、下記第1Nに示した少なくと
もd−間!4を有しかつ結晶格子内に外来珪素原子vS
’04  四面体として好ましくは10.0GOA  
当り少なくともtoの歓で有する。
第1表 d(A)       相対強度 92±05     極めて強 &8±α2中 5.5±α2中 4.9±(12中 4.3±01    極め1強 !L55±11中 五43±0.1中 2.91±01    やや強 LZ−218組成物のより限定された種類、すなわち高
い5it)2/Al2O,モル比と低い欠陥構造ファク
ターとの両者を有することを特徴とするものは、骨格四
面体のモル分率として表わして次式%式%] 〔式中、出発ゼオライトの骨格から除去されるアルミニ
ウムのモル分4Nは少なくとも15aであり、S i/
Aム比は4以上の数値を有する〕の化学組成と、Q、0
8未満の欠陥構造ファクターの増加1ΔZ1と、少なく
ともα5の骨格中の珪素の増加し−4と、一価陽イオン
種M“し%1としへ て麦わして0.9±(Llの陽イオン当駿とヲ有するも
のと規定することができる。
LZ−219と名付けられた新規なゼオライトは、従来
公知のゼオライト鉱物クリノプチロライトのより珪素量
の多い形態であり、珪素#t、換のための本方法を用い
て製造される。LZ−219は、脱水状n1fcおいて
、酸化物のモル比として表わして次式 %式% 〔式中、1M″は原子価1 n Iを有する陽イオンで
あり、lx″は11より大きく、好ましくは12〜20
の範囲の数イ直である〕 の化学組成と、X#I粉末回折図で示してクリノプチロ
ライトの特性的結晶構造とを有し、下記第3表に示した
少なくともd−間隔を有しかつ結晶格子内に外米珪素原
子を5in4  四面体として好ましくは1(1,0O
OA3 当り少なくともtoの量で有する。
第5表 d(A)      相対強度 8.9士IIL2     極めて強 Z8±12中 67±(1,2やや弱 6.6±0.2     やや弱 5.1 ±0.2     やや弱 五95±[1,1やや強 5.89± 0.1       甲 乙41±0,1      中 5.57±α1中 3.55± 01       中 五17±0.1中 LIZ−219組成物のより限定されたイ事類、丁なわ
ち4い5in2/Al2(J3モル比と低い欠陥構造フ
ァクターとの両者を有することを%徴とするものは、骨
階四面体のモル分率として表わして次式%式% 〔式中、出発クリノプチロライトの骨格から除去される
アルミニウムのモル分4Nは少なくともα3aであり、
8i/Al比は5.5以上、好ましくは&0より大であ
る〕 の化学組成と、0.08未満の欠陥構造ファクターの増
加“ΔZ1と、少なくとも0.5の骨格中の珪素の増加
N−xZと、−酒漬イオン種M”/Alとして表わして
0.9±cL1の陽イオン当量とを有するものと規定す
ることができる。
LZ−220と名付けられた新規なゼオライト−は、従
来公知の鉱物エリオナイト及びその合成同族体、ゼオラ
イトTのより珪:JKttの多い形態であり、珪素置換
のための本方法を用いて製造される。
LZ−220は、脱水状態において、酸化物のモル比と
して表わして次式 %式%(2 〔式中、′M″は原子価1n1を有する陽イオンであり
、1 x Iはすくなくとも8、好ましくは8〜20の
範囲の数値である〕 の化学組成と、X線粉末回折図で示してエリオナイトの
特性的結晶構造とを有し、下記第に表に示した少なくと
もd−間隔を有しかつ結晶格子内に外来珪素原子を5i
U4  四面体とし七好ましくは10.0OOA3 当
り少なくともtoの債で有する。
第に我 1t5±0.5     @めて強 6.6±0.2    @ 4.33士 Q、1       中 五82士 0.1      中 !L76±0.1中 五31±111中 2.86±0.1中 2.81±0.1中 1、Z−220組成物のより限定された凍類、すなわち
高い5iu2/A’203モル比と低い欠陥構造ファク
ターとの両者を有することを特徴とするものは、骨格四
面体のモル分率として表わして次式0式%) 〔式中、出発ゼオライトエリオナイトの骨格から延去さ
れるアルミニウムのモル分gNは少なくともQ、haで
あり、8 i/Al比は4以上、好ましくは5.0より
大きい数値を有する〕の化学組成と、Q、08未満の欠
陥構造ファクターの増加1ΔZ1と、少なくとも0.5
の骨格中の珪へ−Δ2 素の増加−一■−−−と、−酒漬イオン禰M+/Alと
し【表わしてα9±(Llの陽イオン当量とを有するも
のと規定することができる。
LZ−215と名付けられた新規なゼオライトは、従来
公知のゼオライトオメガのより珪素量の多い形態であり
、珪2m換のための本方法を用いて製造される。LZ−
213は、脱水状態において、酸化物のモル比として表
わして次式0式% 〔式中、1M1は原子価″n1を有する陽イオンであり
、mxwは20より大きく、好ましくは22〜60の範
囲の数値である〕 の化学組成と、X線粉末回折図で示してゼオライトオメ
ガの特性的結晶構造とを有し、下記第り表に示した少な
くともd−間隔を有しかつ結燕格千内に外来珪素原子を
8104  四面体として好ましくは1α000 A’
  当り少なくともtoの量で有する。
611 L表 15.8士3.4    中 91 士0.2     惨めて強 7.9±[1,2中 &9±α2中 5.59±α1中 4.69±11中 五79士11    極めて強 五62士 105     中 5.52±11     強 LZ−213組成物のより限定された棟知、すなわち高
い5in2/Al2O,モル比と低い欠陥構造ファクタ
ーとの両者を有することを特徴とするものは、骨格四面
体のモル分率として表わして次式%式% 〔式中、出発ゼオライトオメガの骨格から除去されるア
ルミニウムのモル分率へは少なくともcLhaであり、
S i/Al比は10以上、好ましくは11〜50の節
、囲の数値を有する〕の化学組成と、108未満の欠陥
4桔ファクターの増加1ΔZ′1と、少なくとも(1,
5の骨格中の珪へ −ΔZ 素の増加−i−と、−酒漬イオン檀M+/Alとして表
わして0.9±0.1の陽イオン当−1とを有するもの
と規定することができる。
一般に一酒漬イオン種M”/Alとして表わす、本発明
の各新規組成物の陽イオン当量は少なくともα8、より
好ましくは少なくともa、85である。
LZ”及び3桁の数として表わした木切#1.11Fに
おける特定種類に関し、各種の下位分類につぎ示した陽
イオン当斌値は、各特定種類におけるより広範に規定し
た他のものに対しても好適な数値である。
本発明を、以下の例の手順及び生成物により説明する。
例1 (at  396 、!il f) CrVIH4)2
81F6  を50℃KNける3jの蒸留水中に攪拌し
ながら俗解した。この俗欣を3脚丸底フラスコに装着し
た滴下漏斗中にIkいた。allの水11C64001
の酢酸アンモニウムを溶かした溶液をその後フラスコに
加えた。85囁アンモニウム交換したゼオライトNaY
 142 Q /1(水利状態の重量、モル比8i02
/Al2O,= t 8s )を75℃における酢酸ア
ンモニウム溶液中でスラリー化した。機械的攪拌器をフ
ラスコ中央穴に取付け、更にフラスコには所要の熱電対
及び温度制−装置を配備した。31の(NH4)28i
F6  溶液の滴下を75℃において開始した。2.5
時間を要した滴下の完了後、スラリーのpHを測定する
と60であった。尚下漏斗をコンデンサに置換え【、9
5℃において混合物を一晩加熱した。反応を化学菫論的
に見ると、ゼオライト中に存在する2つのAI  原子
宛1つの8iを(NH4)28iF6として加えた形と
なった。反応の終了時において、スラIJ −のpHは
6,75であった。
その後、反応混合物を2つの別々のバッチとしてろ過し
そして固形分を181の高温蒸留水で洗滌した。洗滌後
の物質中に(N)14)、AlF6のIAfの存在が認
められた。そこで、酢酸アンモニウム中で生成物を追加
洗滌し、続いて沸騰蒸留水でもって流出洗蝕水甲にアル
ミニウム或いは弗化物イオンが定量試験によって検知し
えなくなるまで完全に洗滌した。
この物質の性質は次の通りであった: 化学分析: Na O−A66     Na O/Al O= 0
.08(NH4)20−  tso      (へH
4)20/Al2O,、= 0.91A1203− 1
工97       陽イオン当量   =α998i
02− 7B、55       陽イオン欠乏率  
=1%F”−−(LO2F2/Al      =o、
oossio27hx2o、   =9.54生成物は
、ゼオライトLZ−210の特性X@粉末回折模様を有
しそして24.51 Aのユニットセル寸法(ao) 
 を有した。ピーク強度の測定から、生成物の結晶性は
9496であった。25℃及び46トルくおけろ水吸着
容寅は28.7凧斌チであった。−185℃及び100
トル=g圧力における酸素吸漸谷責は295重虚チであ
った。標準DT八人法より測定したものとしての生成物
の結晶崩壊温度は1061℃であった。同じDTA技術
を使用する未処理NH4Y は861℃において結晶崩
壊を生じた。出発ゼオライト及び生成ゼオライトの骨組
構造の赤外線スペクトルが第1図に示しである。
(bl  上記(alの生成物をアンモニウム陽イオン
の大半を置換する為!’qaC1溶液で緩やかなイオン
交換処理下に置きそして後吸着(分子)水を除去する為
200℃において1時間真空下で加熱しそしてそのヒド
ロキシル赤外線スペクトルを得た。第2図r、c @ 
Amとして表示されるスペクトルは、残留未分解アンモ
ニウム陽イオンによる約3500cswにおいて最大吸
収を持つ小さな巾広い吸収バンドと、残留アンモニウム
陽イオンの幾つかの分解により生じたOH基による36
40ぼ 及び3550(m−’における2つのOH吸収
バンドと、ゼオライト中の骨組構造空位点くおけるヒト
四キシル1ネスト1に由る非常(小さな巾広吸収バンド
を示している。この吸収バンドはゼオライトによるパッ
クグラウンド吸収に較べる特約5710〜5715α−
1の領域において明瞭に観測される。
Al 20.として197モルのアルミニウムを含Wす
るNaY 45077mを81の蒸留水中で28z7.
111mのH4F1iDT人((L98モル)を加えて
スラリー化した。攪拌スラリーを18時間還流処゛理し
、ろ過洗滌しそして大気中で110℃において2時間乾
燥した。生成物の化学分析から、標識欠陥構造基準とし
ての試料人はアルミニウムを48嘩欠乏していた。欠陥
構造基準の試料人の構造における欠陥の計算モル分率は
1140であった。四面体モル分* (To2’)で表
わしての骨組組成は次の通りである: (人’0.150”0.71゜口0.140  )02
第2図のスペクトルBは、ゼオライト骨組構造のアルミ
ニウムの48%がH4]!21)TAによる抽出によっ
て除去された欠陥構造標準、試料Aのスペクトルである
。赤外線試験サンプルは水を除去する為200℃におい
て1時間真空中で加熱した。
スペクトルは、骨組構造空位点におけるヒドロキシルネ
ストに由る予想される巾広い吸収バンドを示す。加えて
、先1cM1tlt、たようにゼオライト構造中の末端
 三8iα(基によるS 745c++t−’ Kおけ
る脱失な吸収バンドが存在する。同様の吸収バンドはま
た非晶質シリカを使用し【も観測された。
2つの試料間においてほば定量的な比較が為し5るよう
に第2図においてスペクトルを記鎌した。
骨組構造アルミニウム原子の5096が除去されたNH
4Y の(NH4) 2S iF6  処理の生成物は
骨組構造中に残留空位点即ちヒドロキシルネストなほと
んど含まないことが明らかに示されている。更に、(N
H4)28””6  処理中ゼオライトによっ【取込ま
れた珪素が!f:に空位の骨組構造点に置換されねばな
らないことも明らかである。非晶質=8i0HK由る5
 745 ca−’における新しい吸収バンドはこのス
ペクトルにおいて観測されない。
(C)  第2図におけるように3710 cttt−
’におhて測定された欠陥構造標準、試料Aの絶対吸光
度はα530であった。第2図におけるように371゜
cWLKおい【測定されたtblのLJZ−210生成
物の絶対吸光度は0.O88であった。LZ−210に
対する欠陥構造ファクターZは次のようKtt算される
: この式に代入すると、LZ−210生成物に対する欠陥
構造ファクターZ=Q、−0EI8 X[L14G、、
0.05゜である。
この例の(blのLZ−210生成物の骨組組成は次の
ように表示できる: 〔Al 3i口 0.147 0.796  Q、057 )02LZ−
210生成物を調製するのに使用された出発NH4Y 
の骨組組成は次のよ5に表示できる:(At    8
1   [1)。
00292   0.708   0    2LZ−
210生成物をN)14Y  出発物質と比較すると、
欠陥構造ファクターの変化はLZは0.057であり、
これはLZ−210に対する好ましい故人仕様値たる0
.O5により充分に低い。骨組構造から除去されたアル
ミニウムのモル分率Nはα125であり、これはへ>α
5aという最小仕様より相当に大きい。LZ−210生
成物の骨組構造における珪素含意の増大は、珪素によっ
て実際に置換えられた除去アルミニウムの分率として表
現され、次の通りである: ヘーΔZ  α125−Q、057 例2 本例は、本発明方法において、アルミニウムがゼオライ
ト骨組構造から除去されそして外部源からの珪素によっ
て骨組構造中で置換されていることを更に証明するもの
である。2.9(無水状態)のアンモニウムゼオライト
Y (8i02/Al2O,モル比;4゜8)を75℃
におゆる&4モル酢酸アンモニウムyl液Iooau中
にスラリー化した。ゼオライト試料の総アルミニウム含
量はa90ミリモルであった。(L 795 、!ii
 (NH4)28if”6を含む5oul溶液をゼオラ
イト攪拌スラリーに2dづつそして各添加時を5分づつ
あけて添加した。総計4.45ミリモルの81  がゼ
オライトに添加された。混合物を75℃で18時間保持
し、ろ過しそして洗滌した。ろ液及び洗滌液の分析の結
果、添加された4 45 ミリモルの珪素のうち、5.
4F3ミ)モルが反応中ゼオライ)Kよって消費された
ことがわかった。同時に、ゼオライトは、′5.52ミ
リモルのアルミニウムを浴液に放出した。ろ液の分析に
基いてのゼオライトのモル比8i02/Al2O,は9
.30と計算された。固体生成物の化学分析は9.51
の8i02/At20.比を示した。これらデータは、
緩衝された(NH4)28iF6  を使用する本処理
の結果として珪素取込みが生じたことを100%保証す
る。
ピーク強度の測定から、生成物は10096結晶質であ
った。ユニットセル(ao)は24.49Aであった。
結晶崩壊を表すDTA発熱賃は1037’GKおい【見
出された。アルミニウム欠乏点における(…)4基に由
る、200℃におけるゼオライトウェファ−の賦活化に
続(57102において測定された赤外OH吸収バンド
の強度は非常に小さく、これは欠陥点(サイト)が生成
物中にほとんど存在しないことを示す。−185℃及び
100トルにおいて測定された生成物の酸累吸清答峻は
25.8i産−であった。
例3 加熱及び攪拌手段を装備しそして1216ボンド(14
,61ガロン)の水及び1a5ボンドの酢酸アンモニウ
ムを収納する反応容器に、4.97の5iOz /”/
”□03モル比を有する80囁アンモニウム交換ゼオラ
イ) NaY 50ボンド(無水状態)を加えた。生成
スラリーを75℃に加熱した。別の容器において、フル
オロ珪酸アンモニウム〔(NH4)281F6〕4!!
液を50℃の温度における448ボンドの水に上記1c
lt堪12.25ボンドを溶解することKより調製した
。′PAjitポンプによって、フルオロ珪aIR塩浴
液を緩衝ゼオライトスラリーにα031ガロン/分の割
合で添加した。添加期間の終りにおいて、生成混合物を
16時間継続した攪拌を伴って95℃に加熱し、そして
50℃の温度におけろ水約250ガロンで洗滌しそして
乾燥した。生成物は次の性質を有した: (a)X−#結晶度(相対)=90 %(b)  結晶
崩壊温度(DT人発熱jl[IIII定による)=11
10℃ (C)  a素吸着容量(−185℃、100)ル)=
2瓜1重tチ (d)  水吸着容1k(25℃、 4.6 )ル)=
24.5重量囁 (e)  8i0□/Al2O,モル比=1198(f
)  ゼオライト陽イオン等量(M20/Al 2U、
 ) = t O(g)−+−ニットセル寸法a、=2
444A四面体のモル分率で表わした出発N[−14Y
 の骨組組成は次のよ5に表示できる: 0.286 0.714 ) 02 (人1    8i LZ−210生成物に対する欠陥構造ファクターZはα
O55であった。3710m  において測定した赤外
線絶対吸収度はα130であった。LZ−210生成物
の骨組構造組成は次のように表示できる: 〔Al    ai    口   )OOj35 0
.IHOO,0552 LZ−21(1:対する欠陥構造ファクターの差ΔZは
0.055である。除去アルミニウムのモル分率Nは1
1.151でありそして珪素により置換さN−△Z れた幹去アルミニウムの量は N   ”” 0.64
である。本発明の改良ゼオライト組成物の仙のすべての
固有の性質、即ちX線粉末回折僕様及び赤外線スペクト
ルがこの例の生成物によって示された。
例4 (al  A、120.として11.2065モルのア
ルミニウムを含有するN1−14−Y 47 gを、米
国特許第4.o93,560号における教示に従って4
日間N84Y中の骨組構造アルミニウムの43%を抽出
するに充分の(NH4)2H21;D’l’A及び希釈
HCIで処理した。これを試料Bと標示する。
(b!  2sOoダラムの1すH4Yを75℃におけ
る五5M酊醪アンモニウム俗赦中で債拌した。990I
の(へH4)2SiF6を含有する水浴液五5ノを75
℃に加勢しそして5分母100継の割合でI’JH4Y
スラ17−100 mtづつ小割した。フルオロ珪酸堪
浴洲の奈刀口に錆1ハて、スラリーのl毘曵−を95℃
にまで高めそしてスラリーは95℃において17時間問
成上しめた。熟成スラリーをろ過しそしてフィルターケ
ーキを洗滌水の試験がアルミニウム及び弗化物イオンに
対して陰性となるまで洗態した。
これは試料Cと表示する。
(C)2つの試料に対する化学的及び他の分析を例1の
(b) において調製した欠陥構造像準試料人について
得られた同様のデータと共に以下に掲げる。
これらデータは明らかに、LZ−210生成物(試料C
)を先行技術生成物(試料B)から区別する。試料B及
び試料Cは共に基準としての欠陥構造標準(試料A)と
同水準までアルミニウムを欠除されている。先行技術の
生成物は任意の源からの珪素がアルミニウムと置換って
骨組構造中に置換された証拠を全く示さない。事実、先
行技術の試料と欠陥構造標準試料とはそれらの性質のす
べてにおいてほぼ同等である。LZ−210生成物はほ
とんど欠陥構造が存在しないことを示し、これは珪素が
骨組構造においてアルミニウムトtt喚したことを示す
例5 (AJ  五50の5in2/At2C)5モル比を有
する充分に結晶化されたゼオライ)Y100グラムを4
モルNH4Cl水浴液500dで速流方式において1時
間スラリー化しそして後ろ過により単離した。この交換
A程を2回繰返しそして第3交換後の生成物を一温蒸留
水で洗縁水が塩化物イオンに対して陰性の試験結果を示
すまで流軸した。NH4+ 交換生成物60グラム(無
水状態重jet )を95℃における五4モル酢酸アン
モニウム溶液400罰中でスラリー化した。150WL
tの水に12.53グラムのフルオロ珪酸アンモニウム
を浴かした浴液を111!t/分の割合で1−づつスラ
’)  (1’ H〉6 ) ニ童加した。ゼオライト
中に存在するAl  のモル数に対するフルオロ珪酸ア
ンモニウムとして添加された8i  のモル数の化学を
論比はQ、21であった。
フルオロ珪酸塩溶液の添加に続いて、スラリーを95℃
(おいて3時間熟成し、ろ過しそしてろ過ケーキを洗滌
本試験がアルミニウム及び弗化物イオンに対し【陰性を
示すまで完全に洗祿した。出発NH4Yゼオライト及び
生成物ゼオライトに対する化学及び他の分析結果を以下
に掲げる:N1(4−Y   生成物 Na2U ”−Wt0%             5
.1    2.8(NH4)2(J wt、%   
         9.8    8.5A l 2 
(J 3w t 、−428−52198in2wt、
−%             58.2   65.
281υ2 /Al □05(モル)        
  3−50   4.84Na+/Al      
            Q、18    α2゜NH
,/At                 O,68
Q、71陽イオン当醍(M+/Al )       
    n、ss     [)、91X−結晶層 (al  ピーク強度忙よる         100
    98(bl  ピーク而[K−jる     
    I Do      97ユニツトセル寸法(
ao)          24.81   2473
4骨組構造赤外スペクトル 非対称伸縮、ロー’           891  
 1005対称伸縮 、α−’           
771    782ヒドロキシル赤外吸収 5710(−fL における絶対牧元度    (10
390,058欠陥構屓フアクター、Z       
   Q、011S    (1025四面体の骨組宿
命モル分率を出発NH,−Y及びLZ−210生成物に
対して以下に示す。
b)除去アルミニウムのモル分率、N−cL073C)
除去アルミニラA%、n/a X 100− 20d)
欠陥構造ファクターの変化、ΔZ−n、o O9へ 分析データは、骨組構造アルミニウムが除去されそして
フルオロ珪酸塩処理の結果として珪素により置換された
ことを実証する。X線結晶度は充分に維持されそしてア
ルミニウムに較べての珪素の原子寸法が小さくなった事
実に由り予想されるよ5にユニットセル寸法は減少した
(B)5以下の8i02/At205モル比を有する出
発ゼオライトを使用することの患い結果を次の操作過程
により示す。
Z 52 f) 5in2/Al 203−e ル比を
有するアンモニウム交換ゼオライトX100,9を75
℃の温度KnHる酢酸アンモニウムの2.0モル水@ 
液1000社中でスラリー化した。5975グラムのフ
ルオロ珪酸アンモニウムを含む第2の水浴M500tj
??5分毎10m1の割合で10m1づつスラリーに添
加した。ゼオライト中に存在するアルミニウムのモル数
に対する重加珪素モル数の化学量論比はQ、50であっ
た。フルオロ珪酸堪溶蔽の添加に続いて、スラリーを9
5℃で16時間熟成し、ろ過しセしてtjt[本試験が
アルミニウム及び弗化物イオンに対して陰性となるまで
蒸留水で洗った。出発NU4−Xゼオライト及び生成物
ゼオライ)K対する化学及び他の分析結果を以下に示す
Na 2tノー wj、 %            
              3L2        
 [15(NH4) 2U−vi t1%      
  10.8   45A12(J、 −wt0%  
       54.2   19.O8+ 02−w
 t、チ         50.8   72.08
i(J2/Al 2U、 (モル)         
2.52   445Na+/Al         
    0.15   0.04NH+/At 40.62  0.67 陽イオン当畝(M/Al)           α7
7    α71潴(4−X   生成物 X#J結晶度 (a)  ビーク強度による        100 
   く10ユニットセル寸法(ao)人      
  24945    −−骨組構造赤外スベクトル (aJ  非対称伸縮t cr!L−’       
 987    1049(b)  対称伸縮 、Cl
1−’        749     ’780ヒド
ロキシル赤外吸収 3710cmK於ける絶対吸光度   [Lllo  
   Q、224欠陥構造77クター、 Z     
     Q、047     Q、095上記データ
から、珪素置換を伴っての脱アルミニウムは生じたが、
この操作は生成物ゼオライトの結晶性を著しく破壊する
ことが明らかである。
また、残存した結晶構造も欠陥部をかなり多く含んだ。
(q 上記(B)のNH4−Xを処理せんとする第2の
拭みにおいて、5グラムのゼオライト試料を95℃にお
ける五4モル酢酸アアルミニウム浴100d中でスラリ
ー化した。t49,9のフルオロ珪酸アンモニウムを含
有する第2水浴液50dを5分毎2mlの割合で2dづ
つスラリーに添加した。ゼオライトアルミニウムのモル
数に対する添加珪素モル数の化学量論比は125であっ
た。フルオロ珪[[液の添加の完了に続いて、スラリー
を5時間熟成し、ろ過しそして洗滌した。この(qの処
理は緩衝効果の増大、フルオロ珪酸塩濃度の低下、熟成
時間の短縮により上記(ロ)の処理より格段に厳密さが
少なく、(qの生成物はほとんど非晶質であることが見
出された。
例6 ゼオライ)A型構造を有するゼオライトにおける骨組構
造アルミニウム原子に対し【外部からの珪素を置換える
為の方法について、次の実験手順に従い例示する。&0
の8i0.△良、02モル比を有するゼオライ)N−A
(米国特許g五505,922号の教示に従い水酸化ナ
トリウム及び水酸化ブトラメチルアンモニウムの組合せ
を使用して熱水反応によりp4製)約5グラムを、大気
中550℃において17時特数焼してテトラメチルアン
モニウム陽イオンを除去した。生成する脱陽イオン形態
のゼオライトをN84CIの水溶液でイオン交換した。
生成するNH4−Aゼオライトの12グラム試料(無水
状!l)を75℃における五4モル酢酸アンモニウム水
溶液300−中にスラリー化しそして4.63グクムの
フルオロ珪酸アンモニウムを含む水浴液100dを14
i分の割合で1−づつそこに添加した。フルオロ珪酸塩
#!液の添加の完了に続いて、スラリーを75℃で16
時間熟成し、ろ過しそして固形分を水で完全に洗滌した
。出発ゼオライトの予備的な脱陽イオンと続いての再水
和操作はゼオライト出発物質中にかなりの数の欠陥を導
入し、これらはフルオロ珪酸塩による処理において使用
された条件下では取込み珪素によって埋められなかった
。しかし、1t994Aから1t970Aへというユニ
ットセル寸法a0  の減少が観測されたことは、フル
オロ珪酸塩からの外部珪素がゼオライト中の元の骨組構
造アルミニウム原子に111換ったことを確証する。出
発N)i4−NA及びLZ−215生成物ゼオライトに
対する化学的及び他の分析の結果を以下に呈示する: NH4−NA  IJZ−215生成物s to2/A
I 2o、 (モル’)      5,45    
  7.38陽イオン当セ(M”/AI )     
   Q、65        [1L69XIiiI
5!結晶度: (a)  ビーク強度による*     100   
    60(bl  ピーク面積による%     
100       59ユニットセル寸法(ao) 
      1t994     1t970骨組構造
赤外スペクトル 非対称伸+M t CIL−’        106
2     1069対称伸縮 +(Mll−’   
     715     722ヒドロキシル赤外線
吸収: 欠陥!SSスフアクタ−Z )     (LO42(
LO7?3710m  1ICI3−る絶対吸光度  
 (Lloo       (L18S四面体の骨組構
造モル分率を出発N)14−NA及びLZ−215生成
物に対し【以下(呈示する。
(” 0.1968’ 0.72500.079 )0
2b)除去アルミニウムモル+率+N−[10152リ
 除去アルミニラムチ、 N/a X 100 24d
)欠陥構造ファクターの変化、ΔZ  α057欠陥格
子点を実質土倉まない型式A構造の高シリカゼオライト
を調製する為には、出発ゼオライト中に有機陽イオンを
維持するか或いは最小分解温度のような制御された条件
下でセして窒゛素及び/或いはアンモニアの雰囲気下で
有機陽イオンなNH4+或いはH+陽イオンに熱的処分
層することが必要である。
例7 (5)モルデナイトaのゼオライトの結晶格子中に外部
珪素を置換え゛る例についてここで説明する。
出発物質として市販入手しうる合成酸処理モルデナイト
(H−Zeolon 、  ツートン社)を使用した。
1000グラムの合成モルデナイト(S + U2 /
Al□0g=IL67)を8ノの蒸留水中で還流温度に
おいてスラリー化した6 455グラムのフルオロ珪酸
アンモニウムを含有する水浴液31を上記ゼオライト−
水スラリーに急速に添加しそして生成混合物を96時間
攪拌しながら還流処理した。その後ゼオライト生成物を
ろ過により単離しそして蒸留水で洗滌した。出発物質及
び生成ゼオライトに対して化学並びに他の分析結果を以
下に呈示する。
Na2(J 、 wt、−%        α48 
    Q、32(NH4)2(J 、 wt、−チ 
          tts5Al 20s + w 
t 、−%        I Z44    448
Sin29wt、−%        85.51  
 91888i0 /AI O(モル)       
1t67    24.08Na+/Al      
      (LO5αo8N)14”/At    
        −[150陽イオン当量、 M+/A
l          o、o6(L58ビーク強度に
よるX線結晶度    I DO85骨組S造赤外スペ
クトル 非対称伸縮、c!IL″″’         107
0    109!対称伸縮 、慕−’       
  801     811ヒドロキシル赤外吸収 5710ctL  に於る絶対吸光度    0.18
5     α245欠陥構造77クター+  Z  
      0.078     1104出発H−Z
eoloHは相当数の欠陥格子点を含んでいるから、こ
の方法がこれら欠陥点K)J素を置換えることは不要で
ある。本発明方法が構造中に新しい欠陥を相当量創生し
ないという事実は、欠陥構造ファクターZが処理の結果
として備かα026増大するだけであるという事実によ
り裏づけられる。
四面一体の骨組構造モル分率を出発H−Zeolon及
びIJZ−211生成物に対し【以下に示す。
b)除去アルずニウムモル分4 、 N  −α0(5
5C)−除去7にミニウA 、 N/a X100−4
9d)欠陥構造ファクターの変化、ΔZ  −rl、0
2にれらデータは、フルオロ珪酸塩処理の結果としてア
ルミニウムが構造体から除去されそして珪素と置換され
たことを確証させる。また、処理条件、特にゼオライト
へのフルオロ珪酸塩溶液の急速な添加が処理中−アルミ
ニウムが抜けた場所のすべてKまた元のH−Zeolo
n  出発材料のアルミニウムの欠けた格子点すべてに
珪素の挿入を許容しないことも明らかである。他方、X
線結晶度は維持されそして結晶崩壊に由る発熱は水差熱
分析におい【いずれの試料にもI!察されないが、焼結
は出発ゼオライトにおいては約1000℃で始まるのに
対し生成物ゼオライトでは約1150℃まで起らなかっ
た。骨組構造赤外スペクトルは、フルオロ珪酸塩処理後
に高波数側へのシフトが起ることを示す。非対称伸縮バ
ンド及び対称伸縮バンド両方のシフトは、骨組構造にお
いて珪素置換により達成される脱アルミニウム現象に固
有のものである。
フルオロ珪酸塩処理されたゼオライトの赤外スペクトル
のヒドロキシル領域において吸蔵された非晶質8i0H
に由り5745cm−’バンドに増大は見うレナイ。i
ii発H−Zeolon  K較べて3710cm−’
における吸収度にごく僅かの増大が存在するが、これは
処理により骨組構造の空孔数がごく備か増加したことを
示す。しかし、以下の(Blに例示するように処理の厳
格さを緩和することにより処理中除去されたアルミニウ
ム原子の相当の置換が生ずるだけでなく出発ゼオライト
におけるアルミニウム空員点がかなり埋められることを
銘記されたい。
但)別の例において、囚で使用したのと同様のH−Ze
olon  出発物質2500グラムを95−”Cにお
ける5ノの蒸留水中で攪拌した。582.7グラムのフ
ルオロ珪陵アンモニウムを含有しそして約75℃の温度
にある5ノの蒸留水の第2の溶液を約5o−1oa11
1/分の割合でゼオライト−水スラリーKl[接添加し
た。添加期間中温度を95℃に維持した。ゼオライト中
に存在するアルミニウムのモル数に対して添加された珪
素モル数の化学量論比はα41であった。フルオロ珪酸
塩#飯の添加の完了後、スラリーを還流条件下で72時
間熟成し、ろ過により固形分を回収しそして蒸留水で洗
滌した。化学的並びに他の分析結果を以下に示す。
H−Zeolon   LZ−211 Na2U t wt、−%         Q、2 
    0.2(NI(4)207wt−%     
        ZlAl O、wt、−チ     
   I Cl3     5.7S S’02 t w’、−188,89t48i02/A
12(J3(%ル)       14.00    
24.12N a +/Al [1L03        α04 団+/Al 陽イオン当黛、  M+/Al         0.
03      (L76X線結晶度: (al  ピーク強度による       100  
    86(bl  ピークrijJ*による   
    100      9Q骨組構造赤外スペクト
ル: 非対称伸縮、cry−’         1075 
   1089対称伸縮?C[−’         
801      845ヒドロキシル赤外吸収 5710、  における絶対吸光度   α625  
   α115欠陥構造フアクター、  Z     
   O,137(LO48この例において、出発H−
Zeolon  の欠陥猶造ファクターは非常に大きい
。処理の結果として、元々の欠陥格子点の相当数が排除
されたように思われる。骨組構造モル分率を出発H−Z
eolon  及びLZ−211生成物に対して以下に
示す。
b)除去アルミニウムのモル分率、N−Q、055C)
−アルミニウム欠乏率 N/aX100−52d)欠陥
構造ファクター変化、ΔZ −α089データから、珪
素原子がZeolon 構造中のアルミニウム原子と置
換されたことが明らかである。
骨組構造赤外スペクトルはフルオロ珪1’W垣処理後に
高波数側へのシフトが起っていることを示す。
非対称伸縮及び対称伸縮バンド両方のシフトは、骨組構
造における珪素[換により達成される脱アルミニウム現
象に固有のものである。赤外スペクトルのヒドロキシル
領域において、フルオロ珪酸塩処理後の試料は吸蔵5i
ok4 植に由り5745 crrt−’において吸収
度の増加を示さない。出発1」−Zeo l on  
に較べて5710 C1rL−’における吸収度の相当
の減少が存在し、これは・k組構造空位点即ち欠陥点の
数の減少が起っていることを示す。
(q 上記(Blの処理過程生起る珪素置換機構を解明
する為に、処理の途中で周期的にH−Zeolon  
試料を採りそして分析した。結果を以下に示す二重上か
ら、かなりの菫の珪素r#、換がフルオロ珪酸塩重加期
間の終りまでに起ったことが明らかである。
例8 モルデナイト(米国、ネバダ州ユニオンバスから採られ
る天然石)のフルオロ珪酸塩処理。粉砕した天然モルデ
ナイト石10100O無水状態)を95℃に加熱した2
2!フラスコ内のtON)IcIII液10ノ液温0ノ
た。スラリーを95℃において1時間攪拌し、ろ過しモ
し【10ノの蒸留水で洗滌した。酸交換過程なあと2回
繰返し、その後固形分を蒸留水でAgN0.溶液による
塩化物の残留がないことが確認されるまで洗滌した。
(81500gのH+モルデナイトを75℃における2
)の蒸留水中でスラリー化した。10(L12gの(N
H4)28iF6  を含有するt21蒸留水の第2溶
液を10d/分の割合でゼオライトスラリーに連続的に
添加した。ゼオライト中に存在する人10モル数に対し
て((N)i4)28iF6)  として添加されるS
i のモル数の化学量論比は(150であった。
フルオロ珪酸塩溶液の添加に続いて、スラリーを還流条
件下で26時間熟成し、その後ろ過しそして洗滌水試緘
がアルミニウム及び弗化物イオン両者の残留がないこと
を保証するまで児全に水洗した。出光射 モルデナイト
及びフルオロ珪酸塩処理後の生成物の化学分析結果を表
6Aに示す。
表6人 NazOt wt0%       0.29    
α22(N)i4)20 ? wt、%      −
145A1203. Wt、%      IL46 
   a、18sIo2. wt、%       8
五56   85.51F2! wt、 %     
         2−558i02/At 2031
2.37   17.68Na+/Al       
    1104   0.04NH,”/A 1 −          0.71 陽イオン当代 、  M+/Al       148
      [1,79両者の性質の比較を表6Bに示
す。
表6 B 化学的8 iU2/Al 20.       12.
37    17.68化学的M”/Al      
      α48     α79X線結晶度 (IJ  ピーク強度による      100   
   89(2)ピーク面[よる      100 
     75結晶崩懐温度t’c(DTA)    
 〜1o25    発熱なし骨組構造赤外スペクトル 非対称伸縮cpL−’          1085 
  1Q9Q対称伸Nctt−’          
792     794ヒドロキシル赤外吸収 3710crrt  に於る絶対吸光度   (L22
5     Q、510骨組構造四面体(To2)のモ
ル分率を出発虻モルデナイト及びLZ−211生成物に
対して表60に示す。
表60 b)除去アルミニウムモル分率、N       O,
058C)除去アルミニラムチ、N/ax1oo   
  50d)欠陥構造ファクター変化、ΔZ     
  O,,05にの場合の解析データは、X#!結晶度
は維持されているけれども珪素がモルデナイト骨組構造
中のアルミニウムと1wLaされたことを明示的には示
さない。しかし、試験下のモルデナイト結晶の粒寸の故
に、ゼオライトウニI・を通して高程度の赤外線透過を
得ることは固締である。骨組構造赤外領域における吸収
バンドは例えばH−Zeolon  を使用した場合よ
り巾広くそして明確性が低い。にもかかわらず、非対称
伸縮バンドのシフト麓が対称伸縮バンドシフトより相当
に大きいことは明らかである。これは、生位点に珪素置
換をほとんど乃至全然伴わすに脱アルミニウムされたゼ
オライト骨組構造に固有のものである。しかし、フルオ
ロ珪酸塩処理試料のヒドロキシル領域の赤外スペクトル
は8iuH橿に由り3745cWL−1における僅かく
増太せる吸収度な示さなかった。空位点における水素結
合OH基に由る5710crrL におけろ吸収度の増
大は、処理中除去されたアルミニウムと比例して増大し
なかった。
(b1317g(無水状態重量)の計モルデナイトの第
2の試料を75℃の温度にある2ノの蒸留水中でスラリ
ー化した。126. a 79 (N)14)28iF
6を含有するtSl蒸留水の第2の溶液を10m11分
の割合でゼオライトスラリーに連続的に礪加した。ゼオ
ライト中に存在するAl  のモル数に対して〔(NH
4)2SiF6〕として添加されたSi のモル数の化
学Jl論比はtooであった。フルオロ珪酸塩溶液の添
加に続いて、スラリーを還流条件下で48時間熟成し、
その後ろ過しそして洗滌本試験がアルミニウム及び弗化
物イオンに対して陰性となるまで完全に洗滌した。出発
H+モルデナイト及びフルオロ珪酸塩処理の生成物の化
学分析結果を次の表7AK示す。
表7A Na20T wt、%       α29     
 α22(M−14)2U 、 Wt0%      
        t55A i 20S! w t0%
      1146      7.298102 
 t Wt0%       8五56       
B477p 2 1 W t、チ ー             五36 S i02/At 2(J、        12−5
7      12−2ONa+/Al       
     G、04        (LO5N)l 
+/At                    α
36陽イオン当曖*  M”/AI     0.48
       >180両者の性質の比較を以下の表7
Bにまとめて示す。
表7B 化学SiO2/AI□0.       12.57 
    2[1,20化学M”/Al        
    O,4a      o、a 1X線結晶度 (1)  ビーク強度による     100    
  120(ID  ビーク面積による     10
0      102結晶崩壊温度”C(DTA)  
   1025     発熱なし骨組構造赤外スペク
トル 非対称伸縮、 スー’      1085     
  NA対称伸縮、 α−’      792   
    NAヒドロキシル赤外吸収 3710cm  における絶対吸光度 α225   
  α300骨組構造四面体(Te3)のモル分率を出
発H”モルデナイト及びLZ−211生成物に対して次
の表70に示す。
表70 b)除去アルミニウムのモル分率、N    −α04
7C)骨組構造アルミニウム除去チ、 N/aX100
− 37d)欠陥構造ファクターの変化、LZ    
−α052先の例の場合におけるようく、珪素置換の証
明)1主に化学分析値と赤外スペクトルのヒドロキシル
伸縮領域(3710cIK−’ )における絶対吸収率
の測定値に基いている。X線結晶度は維持された。
ピーク面積の測定は出発H+−モルデナイトと同じ値を
示しそしてピーク強度の測定はピークの脱失化による強
度の増大を示す。これは出発H+−モルデナイトより一
層秩序化された構造を示唆するが、その本質は現反階で
は解明され【いない。計算されたユニットセルの値は珪
素の相当量が骨組構造中のアルミニウムと置換したこと
を確証させる。
これのみがXd粉末回折模様における強度測定値の増加
の原因でありえよう。フルオロ珪酸塩処理の24時間後
に採られた試料は19.1の8i0□/λ1203比、
五5取、111t%の弗化物含黛及びa、5saCIE
−’における絶対吸収を有した。この試料を上記表6人
〜CVc紀賊した試料と比較すると、処理段階でのフル
オロ珪酸基量の増大は珪素置換の量を増大する。熟成時
間の増大も珪素&僕の程度を増大した。天然モルデナイ
トの骨組構造に珪素を置換させることは合成モルデナイ
トのそれよ−りも明らかに一層困峨である。
例? NH4+−Lゼオライトをフルオロ珪酸塩処理するとと
くよるLZ−212の調製。
(i)so、pのNaKL ゼオライト(8i02/A
l□0. %ル比=&05 )をtOモルNH4Cl浴
液soo贋l中で還流条件下で16時間スラリー化しそ
してろ過した。この交換操作はあと2回繰返されそして
第3交換の生成物を洗滌水がAgN0. Kよる塩化物
反応試験に際し【陰性となるまで萬温蒸留水で洗った。
生成物のうち1 cLo、9(無水状FA)を75℃に
加熱した100−の蒸留水中でスラリー化した。
s 561 (N)14)28iF6  を含有す、b
soavの第2溶液をNH41,−水スラリーに5分銀
1dの割合で11Ltづつ添加した。フルオロ珪酸塩添
加中湿度は75℃に維持した。ゼオライト中に存在する
A1  のモル数に対して((N)i4)2Silt’
6)  として添加された9i  のモル数の化学tm
比は[L5Gであった。フルオロ珪酸塩溶液の添加に続
いて、スラリーを95℃に16時間加熱し、その後ろ過
しそして洗滌本試験がアルミニウム及び弗化智イオンの
存在を示さなくなるまで完全に洗滌した。出発闇ルゼオ
ライト及びフルオロ珪酸塩処理後の生成物に対する化学
分析の結果を以下の表8λに示す。
表8人 出発N)i、L  LZ−212生成物K 20  W
t、−五45     2.04(NH4)20 、 
wt、%      &35      工46”20
S+ ””、%        19.22    1
 t158iQ2. wt0%        68.
31    8158F2twt、qb 8i02/Al 2U3603    1 L59に+
/Al              cLl 9   
   [L47f’G1 ”/Al         
   (1850,61陽イオン当貧、  M+/Al
      t04     108処理ずみゼオライ
トと出発物質の性質の比較を表8BK示す。
表8B 化学的8i02/Al2O,tas     1zsq
化学的M+/At           t05   
   t08X@結晶度 (I)  ピーク強度による     100    
  秀(2) ピーク面積による      NA  
     NA結晶崩壊温度 ’C(DTA)    
900     950骨組構造赤外スペクトル 非対称伸縮、(m″’        1028   
 1109対称伸縮 5elK−’        7
69     782ヒドロキシル赤外吸収 5170csc−’ Kおける絶対吸光[(LO85(
L195両者についての骨#I凋造モル分軍を次の表8
0に示す。
表80 L△Z−212(AI 。、 128810.790口
0.082)02(b)除去アルミニウムのモル分g、
N     −(L112(C1除去骨組構造アルミニ
ウム% N/aX100 −47(d)欠陥構造77/
P−変化、LZ、      −0,04にれらデータ
は、与えられた条件下でLゼオライト骨組構造中のアル
ミニウムに対して珪素が高効率に置換したことを実証し
ている。X線結晶性は維持されそして熱的安定性は明ら
かに増大した。
もつと重要なことには、骨組構造赤外スペクトルにおけ
る非対称伸縮バンド及び対称伸縮バンド両方が処理後に
増大した。これは骨組構造における珪素置換により達成
される脱アルミニウム現象と一致する。吸蔵8i0H檜
に由り5745備−1において吸収は観測されずそして
3710cIIL−’において絶対吸収に僅かの増大が
あるだけであり、これは骨組構造空位点における水素結
合OH基の相対量を反映する。脱アルミニウムは添加さ
れたフルオロ珪rIRtjjLの量とほぼ化学量論であ
った。
(b7  第2の実験において、NaIG、の新しh試
料を得た。3729のNa1G、 ゼオライト(5io
2/At20゜モル比=5..95 )を10100O
の6モルNH4Cl溶液で還流条件において16時間ス
ラリー化しそしてろ過した。交換操作をあと2回行ない
そして第5交換生成物を塩化物が残留しなくなるまで高
温蒸留水で洗滌した。
アンモニウム交換された生成物のうちから、10079
(無水状aX量)を75℃に加熱された5 001Lt
の蒸留水中でスラリー化した。5五9477 (NH4
)28iF6  を含む300−の第2溶液を闇、−L
−水スラリーに5分銀1odの割合で10iuづつ添加
した。フルオロ珪酸塩の添加の)M種牛温度は75℃に
保った。ゼオライト中に存在するAIのモル数に対して
C(f′11H4)25t)6)として添加された81
 0モル数の化学量論比は[L50であった。
フルオロ珪酸塩溶液の添加に続いて、スラリーを75℃
に維持しそして24時間熟成し、その後ろ過しそしてア
ルミニウム及び弗化物イオンが残存しなくなるまで完全
に洗滌した。出発NH,L及びフルオロ珪酸塩処理後の
生成物(対する化学分析値を表9AK示す。
表9人 出発N)i4L    LZ−212 に201wt、ts        五51    2
−66(NH4)20 、 wtJ      za9
t1゜人120..Wt、$         19.
42     11528i02. wi、%    
   67.80   79.62F 2 t w t
 、 %                (LO8S
i02/Al 20.        a92   1
175に+/Al            (LZ0 
    (125崩+/Al a            a80     a70陽
イオ7当敵I  M+/Al     too    
   195画者の性質を比較して表9BK示す。
表9B 出発NH,L   LZ−212 化学的8 t O2/A l□O35,?2    1
171化学的M+/Al             t
oo      (L?SX線結晶度 (I)  ピーク強度による       100  
    49(2) ピーク面積による       
100      52結晶崩壊温度、  ”C(DT
人)     995     940骨組構造赤外ス
ペクトル 非対称伸縮、cIL″″’        1028 
   1f08,1031対称伸縮t C11−’  
      768     780ヒト党キシル赤外
吸収 5710cm  K於る絶対吸光度    (LO48
1240両者についての骨組構造モル分率を表90に示
す。
表9C b)除去アルミニウムのモル分率、N    −α11
6C)骨組構造アルミニウム除去        47
チ N/a  X100 d)欠陥構造ファクター変化、ΔZ      −[1
082本例におけるフルオロ珪酸塩熟成温度は75℃で
あり他方光の例におけるそれは還流条件にあったことを
銘記されたい。両熟成温度に対して脱アルミニウムの程
度は同じであるが、珪素f換効率は熟成温度が低くなる
と実質上減少する。
例10 りIJ /ブチロライト((:1inoptiloli
te )  のフルオロ珪酸塩処理によるLZ−219
調製例。
25yの天然鉱石クリノプチロライト(8iO□/At
 2CJ、モル比=l(L5)を200dのIM N)
i4C1溶液で還流温度において1時間スラリー化しそ
してろ過した。交換操作をも52回繰返しそして第3交
換生成物を塩化物が残留しなくなるまで高温蒸留水で洗
滌した。
アンモニウム交換された生成物のうち、5.0g(無水
状態重責)を95℃に加熱された100d蒸笛水中でス
ラリー化した。t17gの(NH4)2SiF6を含有
する5011jの第2#液を2rL175分の割合で2
dづつスラリーに添加した。ゼオライト中のAl  の
モル数に対してC(”H4)28tk’6]として添加
された8i のモル数の化学量論比は[1,5であった
。スラリー中へのフルオロ珪酸塩#辰の添加に続いて、
スラリーを95℃で3時間熟成し、その後アルきニクム
及び弗化物イオンが残存しなくなるまで完全に洗滌した
。出発r′llH4クリノプチロライト及びフルオロ珪
酸塩処理の生成物に対する化学分析の結果を次の表1O
Aに示す。
表1OA Na20 、 wt、%          (L55
    α66(NH4)2O、Wt、チ      
 5.19    五85A120. 、 wt、% 
       1182   1t533iQ2. w
t、囁         77.90   8t41F
z t wt0% −(L!55 Sin2/Al 2031 [L31    12.2
0両者の性質の比較を表10Bに示す。
表10B 8i(J2/At20.          1041
    12.20M+/Al           
  α95   183X線結晶匿 (Il  ピーク強度による        100 
     60(Iυ ビーク面ffKよる     
   100      60結晶Mmffl&’C(
1)’rA)        550     555
骨組構造赤外スペクトル 非対称伸縮t 0IL−’         1062
     1086対称伸綱、C1K−’      
   795,778  7?6?778ヒドロキシル
赤外吸収 5y1ocst−’rtc*’rjる絶対吸光度   
  α055    α155骨組構造モル分率を両者
について表1OCに示す。
表10C a)酸化物(T02)モル分率 出発物jlj  (AI 0j59S’ 0.818’
コ0,025 )02生成物  (A’ Oj 53S
’ 0.810口0.057)02b)除去アルミニウ
ムのモル分率、N      −rl、026d)欠陥
構造7アクターの変化、ΔZ[1L054データから、
主に脱アルミニウムは95℃における(NH4)2st
F6を使用してNH4クリノプチロライトの処理からも
たらされたように思われる。しかし、脱アルミニウムの
効軍は低く、これは骨組構造中のアルミニウム原子が占
めている格子点が比較的近づき離いか或いはクリノプチ
ロライト骨組構造の特定の環境におい【アルミニウム原
子がきわめて安定であることを示す。従って、実験が繰
返される時もつと厳密な条件を使用することによって本
発明の好ましい組成の範囲内の好ましいLZ−219生
成物が形成されよう。
例11 シャバサイト(Chabazite )のフルオロ珪t
Il塩処理によるLZ−218調製例。
25.9の天然石シャバサイ) < sru、、74.
弓o、モル比=&5)を200dの2モルNH4Clで
還流条件において1時間スラリー化しそしてろ過した。
この交換操作をもう2回m返しそして第6交換生成物を
洗滌本試験が塩化物残留を示さなくなるまで高!蒸留水
で洗滌した。
アンモニウム交換した生成物のうち、5.0g(無水状
態重量)を95℃に加熱された蒸留水100d中にスラ
リー化した。2. Is 9 (NH4)28iF’6
を含有する50ILtの第2溶液を2at15分の割合
で2 mlづつスラリーKl加した。ゼオライト中に存
在するアルミニウムのモル数に対する( (NiP3)
281F6)として添加した珪素のモル数の化学賞論比
は100であった。フルオロ珪酸塩溶液の添加に続いて
、スラリーを95℃で3時間熟成し、その後洗滌本試験
がアルミニウム及び弗化物イオン両方に対して残存しな
いことを保証するまで完全に洗滌した。出発NH4シャ
バサイト及びフルオロ逢#l墳処理の生成物に対する化
学分析の結果を矢の*11AK示す。
表11人 NB 201 W t0%        NAQ、8
5(NH4)20.Wt、チ      4,98  
   5.50A1205. wtJ        
1485    12.058i02. wt、$  
      74.51    78.98F2.wt
−チ        NA      α39SiO□
/At 20.         α52    1 
tl 5Na”/AI             NA
       (Ll 2団、+/Al       
    α66     α54陽イオン当量、  M
+/Al       (LIS6       0.
94両者の性質の比較を表118に示す。
表11B 8i02/Al 205&52    1115M”/
A 1               α69    
  (L94X線結晶度 (I)  ピーク強度による       100  
    164(2) ピーク面積による      
 100      106結晶崩壊温度’C,(DT
A)      焼結 940℃ 発熱950’C骨組
構造赤外スペクトル 非対称伸縮、0IL−’         1042 
     1096対称伸縮、  cIL−’    
     771       785ヒドロキシル赤
外吸収 3710cwLK於る絶対吸光度     α075 
     [1145両者の骨組4f!遺モル分率を以
下の表11Cに示す。
表11C 1、Z−218 ” 0,14M田0,7?5’O0ロ62 )02b)
除去アルミニウムのモル分率、N       −α0
41C)骨JIliIIII造アルミニウム除去%、N
/aX100  − 22d)欠陥構造体ファクター変
化、ΔZ        −Q、050データは珪素が
シャバサイト骨組構造におけるアルミニウムと置換した
ことを示す。アルミニウム除去効率はY、L及びモルデ
ナイトゼオライトと較べて比較的に低くそしてクリノプ
チロライトの場合に観測されたのに匹敵する。しかし、
シャバナイトの場合、非対称伸縮バンド及び対称伸縮バ
ンドの高波数調へのシフトから示されるように、珪素は
骨組構造における除去アルミニウムと置換している。追
加的に、ゼオライト中のシリコン含量の増大を説明する
非晶質8i0H欅の吸蔵な示す証拠は見出されなかった
。X線ピーク面積は一定のままであるが、X@ピーク強
度における増大は骨組構造における珪素置換の別の証拠
とみなされる。
例12 エリオナイトのフルオロ珪酸塩処理によりLZ−220
をv4製する例。
アンモニウム交換された天然エリオナイトのs、 o 
g (無水状態重貨)を95℃に加熱された100dの
蒸留水中(スラリー化した。t60II(NH4)2S
iF6を含有する50acJのt42#液をスラ’J−
VCIIZ/分の割合で2−づつ加えた。ゼオライト中
に存在するAl のモル数に対して((NH4)28i
F6)  として添加される8i のモル数の化学量論
比は0.54であった。フルオロ珪酸塩浴液の添加に続
いて、スラリーは95℃で3時間熟成され、その後洗滌
本試験がアルミニウム及び弗化物イオン両方に対して残
業を示さなくなるまで完全に洗滌した。出発及び生成物
の化学分析値を次の表12人に示す。
表12A p4B2Q 、 wt1%          045
     0.24(N)i4)20 、 wt、% 
      5.75      五54A1205.
 wt、$        16.80    1五2
4SiO□、 wt0%        6 &? 5
    7426k z  t w t、チ     
            Q、398i02/Al 2
03tq69.77Na+/Al          
    0.05      (LO5NH”/A1 4Q、67       [L52 陽イオン当量 t M+/Al       0.91
      179両者の性質の比較を表12Bに示す
表12B 8iU2/Al 20.         496  
 9.77M”/Al            (19
1α79X線結晶度 (I)  ビーク強度による        100 
   172(lυ ピーク面積による       
 100    150結晶崩壊温度 ”C(DTA)
       976    995骨組構造赤外スペ
クトル 非対称伸縮、  cm          1052 
   1081対称伸縮、α−’         7
81    784ヒドロキシル赤外吸収      571 Di ’ Kおける絶対吸光度     α0
70    1160両者に対する骨組構造モル分率を
表12Cに示す。
表12C a)骨組構造酸化物(TIJ2)のモル分率N1(4−
r″リオナイト(”o、z1戸’o、7sx口o、ag
o)02生成物LZ−220(A 1 o、 1 sa
810.7 y 400.048)02b)除去アルミ
ニウムモル分率、、N         −0,059
C)骨組構造アルミニウム除去チ* N/ a X 1
00  −27d)欠陥構造ファクター変化、LZ  
       −1058このデータは、本発明方法に
よってエリオナイトにおける骨組構造アルミニウムに珪
素を#換することの実施可能性を確証させる。しかしこ
こに記載した条件を使用した場合、アルミニウム除去及
び珪素置換の効率は比較的低い。もつと厳密な反応条件
を使用すると、本発明の範囲内の好ましいLZ−220
生成物の形成をもたらそう。
例13 オ7レタイトのフルオロ珪酸塩処理によるLZ−217
の調製例。
約sagの合成TM人オフレタイトを550℃までゆっ
くりと仮焼しそして24時間保持した。
仮焼オフレタイト(5tyx /Al2O3モル比=訊
2)をt3モルNH4Cl溶液で還流下で1時間スラリ
ー化しそしてろ過した。交換操作をもう2回繰返しそし
て第5交換生成物を塩化匍が残存しなくなるまで高温蒸
留水で洗滌した。
アンモニウム交換生成物のうち、s、 o g (無水
状態重量)を95℃における100yI:I)蒸留水中
でスラリー化した。t 25 g (NH4)2siF
6を含有する5Qalの第2#!液を5分銀2dの割合
で2−づつスラリーに加えた。ゼオライト中に存在する
7にミニウムノ%ルaKIJLテ((NH,)2SiF
6)として添加さ九た珪素モル数の化学1論比はα51
であった。フルオロ珪til塙−m液の添加に続い【、
ス−y IJ−を95℃で3時間熟成し、アルミニウム
及び弗化物イオンが残留しなくなるまで完全に水洗した
。出発NH4オフレタイト及び処理生成物に対する化学
分析値を表13Aに示す。
表13A K2(J 、 wt、チ         2.48 
   t47(NH4)20 、 wt、チ     
  5.51   2.72A12(J、 、 wt0
%       14.05    a、278i(J
2. Wt、$         7&15   84
.71に2+ wt、−α12 8i(J2/Al 2(J、          9.
20   17.58に+/Al          
  1119    (Ll 9NH4+/Al   
        α74    α64陽イオン当積 
、Vシl         Q、i      α84
両者の性質の比較を表13Bに示す。
13B 8102/Al2039.20   17.38M”/
Al              α93     Q
、84X線結晶度 (I)  ビーク強度による        100 
     59(2)ピーク面′$<よる      
 100     60結晶崩壊温度 ”C(DTA)
      1oo1   1oo5骨組構麺赤外スペ
クトル 非対称伸縮s  0IL−’         108
5    1094対称伸縮t  CIIL−’   
      7B?     795ヒドロキシル赤外
吸収 5710cm  )Cおける絶対吸光度    (11
400,,259両者の骨組構造モル分率を次の表15
0に示す。
表13C a)骨組構造酸化物(’1’02)のモル分率NH4オ
フレタイト (” 0.148SiO,7750G、O
19)02u−217(A l o、 O? ss I
 o、 s o 60゜、1o、)02b)除去アルミ
ニクムモル分率、N          −(1075
C)骨l1ltS造アルミニウム除去% 、N/aX1
00   −45d)欠陥構造ファクター変化、ΔZ 
        −α042これらデータは、フルオロ
珪酸塩処理の結果として脱アルミニウム及び珪素置換が
エリオナイト骨組構造において起ったことを示す。構造
の僅かの劣化はXll!結晶度データから推察される。
しかし、出発NH4オフレタイト及び処理ずみ生成物に
対する#l素吸収値はほば同等である(100)ル及び
−185℃におい″′c16〜17電童チ02)。
上記条件下での脱アルミニウムの効果はきわめて高くそ
して珪素置換効率は熟成時間な長くするととKより増大
させることができる。
例14 ゼオライ)Wのフルオロ珪酸塩処理例。
8Iの合成ゼオライトW (81(J2 /Aム203
モル比=五66)を11モルr’!)14Cl溶液10
0層!中で還流条件において1時間スラリー化しそして
ろ過した。交換操作を繰返し、第3及び最終交換操作な
16時間にわたって行った。その後、生成物を塩化物が
残留しなくなるまで高温蒸留水で洗滌した。
NH,−W生成物のうちs、ag(無水状卵重f)を9
5℃に加熱された10〇−蒸留水中でスラリー化した。
z211(rIJH4)2SiF6を含有する第2溶液
50−を5分毎に2111jの割合でスラリーに加えた
。添加中、スラリ一温度な95℃に維持した。
ゼオライト中に存在するAt のモル数に対して((N
H4)28iF4 ]として添加されるSi  のモル
数の化学童論比は149であった。添加後、スラリーを
95℃で3時間熟成し、先例と同じくろ過しモし【完全
洗滌した。出発NH4−W及び生成物の化学分析結果を
表14λに示す。
K2Ov wt0%        α81    [
157(Pikia ) 20 t w t 、 % 
     j 137   4.19A1203. w
t、嘩      199   1t888i0□、 
Wt0%       59.40   8t47F2
 t wt、$         −162リμ!y−
!μsN杜!竺 S t U zへl 2053.88   1 t67
K”/At               Q、0!l
     α05N)l +/Al         
   (L86     0.69陽イオン当量、  
M”/Al      α89     α79両者の
性質を表14BtCおいて比較する。
表148 Sin2/Al 2U、        A88   
1167M”/Al          [189α7
9X線結晶度 (Tl  ピーク強度による     10n    
   57(6) ピーク面積による     100
     35ユニツトセル(I。)、 A     
 2a2o620.145結晶崩壊温度1℃(DTA)
    10!51    1025骨組構造赤外スペ
クトル 非対称伸縮、スー’      1020    10
84対称伸−+  CIL−’       780 
   788ヒドロキシル赤外吸収 5710tx  K於る絶対吸光度   1075  
   (L510両者の骨組構造モル分率について表1
4CK示す。
表14C a)骨組構fIL(To2)のモル分率NH4−1iV
  −(A1.329Bio、6.、lコ0.052 
)02生成物 −(” 0.127810.74100
.151)02b)除去アルミニウムのモル分率+N 
      −a2o2C)骨組構造アルミニウム除去
チwN/aX100   − 61d)欠陥構造ファク
ターの変化、ΔZ       −(LO9?これらデ
ータは、本発明方法を使用してゼオライトW中の骨組構
造アルミニウムを珪素と置換する実施可能性を裏づける
。しかし、X線結晶度データは、幾つかの予備的な吸着
データと併せて、特定の反応条件を使用するとかなりの
責の結晶劣化が起ったことを示した。その結果好ましい
LZ−216として適格でないゼオライトが製造される
恐れがある。珪素の置換の証拠は、骨組構造赤外吸収バ
ンドの高波数側へのシフト及び赤外スペクトルのヒドロ
キシル領域における巾広い吸収バンドの相対寸法により
確証される。後者は高水準の脱アルミニウムと良好に相
関しない。反応の固相及び液相両方についての化学分析
データは、珪素が実際にゼオライト中に取込まれている
ことを示した。追加的証拠として、非晶質8i0H種を
示す赤外スペクトル3745c*−’ Kおける吸収度
の増大のない状況で、珪素は処理中ゼオライト骨組構造
中に取込まれたと結論せざるをえない。
構造劣化の原因は、充分の珪素置換を伴うことなく骨組
構造に過剰の脱アルミニウムが起ったことに由ると考え
られる。従って、LZ−216を製造する為には、酢酸
アンモニウムのような緩衝溶液の存在下で反応を実施す
べきである。一般的指針として、出発ゼオライトのアル
ミニウム含量が高い程、緩衝の必要性も大きくなる。こ
うすると、好ましい−LZ−216が生成物として得ら
れる。
牲! −s− ゼオライ) Rhoのフルオロ珪eR場処理例。
ごく備か可溶性の塩化物塩を含んだNH4几hoゼオラ
イトの試料をソツクレー抽出装置において8日間抽出し
た。洗滌したNH4Rhoゼオライトのうち、2&0I
I(無水型Ji)を75℃に加熱した200d蒸留水中
にスラリー化した。a、s、y(NH4)28iF、を
含有する第2溶g1ooauをこのスラ!J−KS分銀
5−の割合で3dづつ加えた。
フルオロ珪酸塩の添加中、スラリ一温度は75℃に維持
した。ゼオライト中に存在するAl  のモル数に対し
てC(NH4)28 iF 6)として添加される8i
のモル数の化学量論比はQ、50であった。フルオロ珪
酸塩#!液の添加に続いて、スラリーを75℃で24時
間熟成し、その後ろ過しセし【洗錘水試験がアルミニウ
ム及び沸化物イオンの残留を示さなくなるまで完全に洗
滌した。出発NH4ルhO及びフルオロ珪酸塩処理生成
物に対する化学分析の結果を表15λに示す。
表15A C82U 、 wt、%         LO210
7(NO4)20 、 wt、%        9.
55    4.48Al zOs * wt 1% 
       19.50    1 t058i02
. wtJ         67.55    8c
L54F2. wt1% 5in2/Al 20.         5.92 
   1 zs6Cs/Al            
   α06      α07団+/Al     
        α81      α80陽イオン当
量、  M+/Al        0.87    
   0.86両者の性質の比較を表158に示す。
表15B di(J□/Al 2(J、        5.92
   12−56M+Al(lL87     α86 X森結4度 (I)  ビーク強度による      100   
    70tUt  ピーク面積による      
10n        70ユニツトセル(ao) 、
A        I4.991    14.927
結晶崩壊温度、”C(DTA)      975  
    975.1165骨組構造赤外スペクトル 非対称伸縮*CR−’        1049   
  110(L 1055対称伸縮、 CR80180
0 ヒドロキシル赤外吸収 571rkx  K於る絶対吸光度    α075 
    α340骨組構造四面体モル分率について表1
50に示す。
表15C a)骨組構造酸化物(To□)のモル分率NH4肋’ 
  ”0.2458’0.72400.0!51 )0
2生成物   (A10.It声’0.73700.1
44 )02b)除去アルミニウムモル分率tN   
      −(Li26C)骨組構造アルミニウム除
去囁、N/a X100  − 51d)欠陥構造ファ
クター変化、ΔZ−cL115計算されたユニットセル
組成から、比較的少敬の珪素が処理中ゼオライト几ho
骨組構造中に取込まれたように思われるすこれは、骨組
構造の赤外スペクトル領−域の非対称伸縮吸収の非常に
大ぎなシフトが起り、対称伸縮バンドに対してシフトが
起っていないことと一致する。脱アルミニウム効率は高
いが、使用される条件下で珪素置換効率は低い。もつと
高い温度で熟成しそして酸侵食からゼオライトを保護す
る為追加的緩衝剤を使用することKより、本発明の好ま
しい組成範囲内に入りそしてゼオライト即10の固有結
晶構造を有するLZ−214生成物が生成される。
例16 LZ−210調展例。
アンモニウムゼオライトY (8iu2/Al2O,モ
ル比=4.95)1(IIi(無水状W4重量)を75
℃における100−044モル酢酸アンモニウム中でス
ラリー化した。4.6 S 9 Li28iF6−2H
2(J  を含有する5Um%Qをi xi / 5分
の添加割合におい?:1−づつゼオライトスラリーに添
加した。
Li28iF6の冷加Vc?Je、いて、反応混合物を
攪拌しながら75℃において17時間熟成した。熟成期
間後、反応混合物をろ過しそしてフィルタケーキな弗化
物及びアルミニウムイオンが残留しなくなるまで完全に
蒸留水で洗滌した。生成物を大気中110℃において2
時間乾燥した。出発NH4Yゼオライト及びLZ−21
0生成物ゼオライトに対する化学的並びに他の分析及び
解析結果を下表に呈示する。
Na2U−wt、$          2.5   
 (LIS(NH4)20−wt、’%       
   9.5     五7Li 20−wt 、% 
               (L4A120.−W
t、$           22.2    9.7
3iQ□−wt、%         64.4   
B5.08i0□/A12U、 (モル)      
  4゜95   14.8GNa+/Al     
       (Ll 9   Q、10庵4”/Al
             α84    α74Li
与伍1              −     [1
13陽イオン当量(M”/Al )         
t05     [L98LZ−210 X線結晶度 (I+  ピーク強度による        100 
    83ユニットセル寸法(ao)       
  24.712  24.595骨組構造赤外スペク
トル 非対称1ψ縮t  (210151041対称伸縮、α
−”         787    81Bヒドロキ
シル赤外吸収 5710+m−” K於る絶対吸光度        
   0.160欠陥構造ファクター、Z      
    O,00011048画者についての骨組構造
モル分率な次に示す。
a)骨組構造酸化物(T(J2)のモル分率NHY〔A
lo、28.F3io、7110゜)0□LZ−210
(A l o、 + + 1a l o、 a z 1
00.068 )02b)II去アルミニウムモル分率
tN         −(L178C)骨組構造アル
ミニウム除去%、N/aX100  − 62d)欠陥
構造ファクター変化、LZ          −(L
O68e)v#、去アルミニウムモル当り置換された 
    −Q、152珪素モル数+  (r’−ΔZ、
)/N上記性質に加えて、LZ−210生成物の標準L
)TA法により測定したものとしての結晶崩壊温度は1
128℃であった。同じ方法で測定した未処理NH4Y
jlf晶崩壊温度は890℃であった。
例17 LZ−210の調製例。
アンモニウムゼオライトY (8i(J2/At20.
モル比=495)10J(無水状wt量)を75℃にお
ける五4モル酢酸アアルミニウム溶10011J中にス
ラリー化した。試薬等級に2SiF6(5,52Ji’
 )結晶?スラリーに直接添加した。反応混合物を攪拌
しながら75℃で2日間熟成した。その後、ろ過を行い
そしてフィルタケーキな高温蒸留水で完全に洗蝕して弗
化物及びアルミニウムイオンが残留しないよ5KL、た
。乾燥生成物にKいて得られたXIs粉末模様はゼオラ
イトマトリックス中に析出する不純物を示す派生的なピ
ークをイ^Iら示さなかった。出発NH4Yゼオライト
及びLIZ−210生成物ゼオライトについて分析及び
解析結果を以下に示す。
NH4Y   LZ−21O N a 20−w t0%            2
.5    12(NH4)20−wt、%     
     9.5t6に2O−Wt、$       
             5.6A120.−wtJ
            22.2   1148i(
J2=wt9%            64.4  
 78.78rU2/Al□0.(モル)      
   495   1t72Na+/Al      
         (Ll 9    0.l 8N)
i +/Al 4                    α84 
  127K”/At               
       (L55陽イオン当せ(M”/A凰) 
         t05     0.98xM4m
晶度 (I)  ピーク9度による       100  
  44ユニットセル寸法(a o )       
 24712  24−514骨組猶造赤外スペクトル 非対称伸帰、気−’         1015   
 1047対称伸縮+ CIIK−”        
 787    799ヒドロキシル赤外吸収 3710cm  に於る絶対吸光度   −(L210
欠1mm177りp −、z          O,
0001089両者の骨組構造モル分率を次に示す。
a)骨組構造酸化物(′1運、)のモル分率N)14Y
−(AIO,,898i0..110O)0211Z−
210−(At、、、、Sio、、7.口0,08?)
02b)除去アルミニウムモル分率、N       
   −Q、156C)骨組構造アルミニウム除去チ、
N/aX100   − 54d)欠陥構造ファクター
変化、LZ         −Q、08?上記性質に
加えて、標準DTA@により測定したものとしてのLZ
−210生成物の結晶崩壊温度は1072℃であった。
同法で測定した未反応N)14Y結晶崩壊温度は890
℃であった。
例18 アンモニウムゼオライトY (5itJ2/A12U、
モル比=495)10Ii(無水状態重電)を75℃に
おける五5モル酢酸アンモニウム浴液100IIt中に
スラリー化した。4659Mg3ik″6・6に−L2
0  を含有する50d*浴歇をスラリーに1−15分
の割合で14づつ加えた。Mg5iF6浴液の添加Kv
cいて、反応混合物を攪拌しながら75℃において17
時間熟成した。熟成期間後、反応混合物をろ過しそして
弗化物及びアルミニウムイオンが残留しなくなるまでフ
ィルタケーキを蒸留水で完全に洗滌した。生成物につい
て得られたX巌粉末回折IJ様は生成物中に相当数の(
N)i、 ) MgAlF6の存在を示した。この弗化
物含有生成物をソックスレー抽出器において60時間水
で抽出したが、無視し5る鎗のNHMgAlF6L、か
生成物から除去されなかつた。湿式化学分析及びX#粉
末回折は共に、生成物が85L%ゼオライトと15%N
H4MgAlF6の混合物であることを示した。出発N
H、Y  ゼオライト及びLZ−210生成吻ゼオライ
)K対する分析及び解析結果を以下に示す。
y4製状態: Na2O、wt1%           2.50.
6(NH4)20 t wtJ         9.
5      s−2Mg(J、wt0%      
                 6.9A l 2
03 t Wt1%         22.2   
  Y5.28i02. ’wt0%        
  64.4    65.681()2 /A’ 2
0s (モル)        4.93     1
50F2  ・1・S            無  
   9.28i0□/Al 20.        
  4.95    9.95陽イオン当瀘(M+/A
t )         tos      t12X
線結晶度(ピーク強度による)     100   
  100ユニットセル寸法(ao)        
24.712    27L454骨組構造赤外スペク
トル 非対称伸縮*ClIr S          101
5    1045対称伸11A t C!に−’  
        787     811    ′ヒ
ドロキシル赤外吸収 5710α K於る絶対吸光度    −0,077欠
陥構造フアクター、Z(LOOO1055出発NH4Y
及び15重t%NH4MgAlF6の存在に対して修正
されたLZ−210生成物に対する四面体骨組構造モル
分率を次に示“丁。
a)骨組構造酸化物(TO2)のモル分感NH4Y”’
0.289SiO171100,000)02L2′−
210−〔Al o、 16181 o、 5o61コ
0.053)02b)#、去アルミニウムモル分X 、
 N         −α128C)骨組構造アルミ
ニウム除去−、N/aX100   − 44d)欠陥
構造ファクター変化、ΔZ         −(LO
5S例19 N(“−Ω(オメガ)ゼオライトのフルオロ珪#l塩処
理によるLZ−215の調製例。
(al  7’″トラメチルアンモニウム陽イオンを除
去する為仮焼されそし【アンモニウムイオンとイオン交
換されたNa 、TMA−ΩゼオライトのS、Og試料
な95℃に加熱した100+Itの蒸留水においてスラ
リー化した。t 489 (NH4)2Sili’6を
含有する50−の第2溶液をスラリーに5停缶2dの割
合で211tづつ添加した。フルオロ珪酸塩の添加中、
スラリ一温度を95℃に維持した。ゼオライト中に存在
するAl  のモル数に対する〔(NH4)2SiF6
〕として添加されるSiのモル数の化学f論比は(L5
5であった。フルオロ珪酸塩浴液の添加に続いて、スラ
リーを95℃で3時間熟成し、その後ろ過しそしてアル
ミニウム及び弗化物イオンが残留しなくなるまで完全に
洗滌した。
得られた生成物は僅か50%の結晶性であり、これは叙
上の処理条件がΩ構造に対して厳しすぎることを示す。
この試料に対して追加的な特性は得られなかった。
(bJt5.9の重量のアンモニウム交換された仮焼T
MAΩゼオライトのjg2の試料を2001140五4
モル酢酸アンモニウム溶液中でスラリー化しそして75
℃に加熱した。水中にα569の(N)14)28ムF
6を含有する50−の第2溶液な1d/分の割合で1−
づつ添加した。フルオロ珪酸塩の添加中、スラリ一温度
を75℃に維持した。ゼオライト中に存在するアルミニ
ウムのモル数に対して((NH4)25in6)として
添加された珪素のモル数の化学賞論比はα5であった。
フルオロ珪は塩の添加K ?jWいて、スラリーを75
℃において3時間熟成し、その後ろ過しそして先と同じ
く完全に洗滌した。出発NH4−Ωゼオライト及びフル
オロ珪酸塙処理生成物に対する化学分析結果を一!!1
6AK示す。
表16A Na20. Wt、4 −−    0A6 (NH4)2(J 、 wt、−%     FL26
    7.93人’ 203  t  Wt、 −%
        19.56     1 &、39S
t O21W t、−俤       7148   
 72.30−     α18 p2. wt、−チ 8 i (J 2 /A 120 s (rr+o l
 a r )     !SL20     1b67
Na ”/Al             −−cLn
 1階(”/At            O,850
,85陽イオン当量、  M+/Al      α8
5      0.86両者の性質の比較な矢の一!!
16Bに示す。
表16  B X線結晶度(I/Io)      100     
109骨組構造赤外スペクトル 非対称伸縮+  am−’       1040  
   1045対称伸縮、C1K−’       8
10     81’2ヒドロキシル赤外吸収 3710cx  Kおける絶対吸光度  (LO59α
061欠陥構造フアクター、Z       α017
      [1,026” 0.225” Q、 7
4900.026 )02b)除去アルミニウムモル分
率+N          −0.O14C)骨組構造
アルミニウム除去チ* N / a X 100   
− 6d)欠陥構造ファクター変化、ΔZ      
  −1009この例は、過度の結晶劣化をもたらす程
に苛酷に(高い温度、p)i、濃度)処理されたまた脱
アルミニウムが非常に遅くそして珪素直換が相当水準ま
で起りえないように非常に緩やかに処理された(珪素置
換効率はほげ40%であるけれども)ゼオライト試料を
例示するものである。
本発明の新規なゼオライト組成物は、従来それらのもつ
と低珪素質の先駆体が好適に使用されてきた吸着、イオ
ン交換及び触媒工程丁べてに有用である。一般に、本発
明組成物はその先駆体より−7−高珪素質であるため、
これらは先行技術の物質より熱的にまだ熱水作用的に安
定であるだけでなく、鉱酸、有a[、SO□、8(J、
、NOx等のような酸性試剤に対して増大せる耐性を有
する。これら新規なゼオライトは、接触硫酸プラントに
おいてこれら物質を含むガス流等からのこれら物質に対
する選択的吸漸剤として非常に有用である。それらの結
晶構造は欠陥が著しく少なくそしてゼオライト陽イオン
が他の陽イオン橿に対してイオン交瑛しうるかも(金属
及び非金属両方)、これらゼオライト組成物は、特に炭
化水素転化触媒において広範囲の触媒組成物の・要件に
適合するよう公知の方法によって容易KiI製される。
大半の炭化水素転化反応に好都合の高酸性ゼオライト形
態を製造する為非金属陽イオンサイト(格子点)もまた
公知の態様で熱的に脱陽イオン化されうる。
本発明の新規なゼオライトは、シリカ−アルミナ、シリ
カ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリカ−アルミ
ナ−トリア、シリカ−アルミナ−マグネシア等のような
多孔質無機質マトリックス中に倉入されうる。細く砕か
れたゼオライトと無機マトリックスの相対比率は、ゼオ
ライト含量が1〜90重t%の範囲、好ましくは約2〜
sagtSとなるよう広範囲に変えることができる。
これら新規な組成物を触媒とする炭化水素転化反応の例
としては、クラッキング、水素化分解、芳香族及びイン
パラフィン屋式両方のアルキル化、キシレン異性化を含
めての異性化、重合化、リホーミング、水素化、脱水素
、トランスアルキル化、脱アルキル及び接触腕ろうその
他が挙げられる。
白金或いはパラジウムのような水素化促進剤を含むこれ
らゼオライト触媒組成物を使用して、電質石油残W原料
、繰返し原料及び他の接触分解可能な仕込み原料が、2
〜80の範囲の水素対炭化水素モル比、10〜s s 
o o psig の圧力及び(11〜20、好ましく
はtO〜10の液空間速度(L)18Y )ヲ(i[t
、−c4 a o 〜825″F)範yHにおいて水素
化分解され5る。
水素化分解において使用される触媒組成物はまた、リホ
ーミングプロセスにおいて使用するのKも適当であり、
ここでは炭化水素原料が、約700〜1000〒の温度
、100〜s o o psig の水素圧力、0.1
〜10の範囲の1.)isY値及び1〜20、好ましく
は4〜12の範囲の水素対炭化水素モル比において触媒
と接触する。
これら同じ触媒、即ち水素化促進剤を含有する触媒はま
た、n−パラフィンのような原料を飽和枝分れ鎖異性体
く転化する水素異性化法においても有用である。水素異
性化は、約1112〜toのLk48 V[’t’用L
−C約200〜600’)’、 好マしくは300〜5
50”Fの温度において実施される。水素は、1〜50
モル比率()(/Hc)において炭化水素原料と混合状
態で反応器に供給される。
幾分−もつと高い温度即ち約650〜1000’F。
好ましくは850〜950’Pにおいてそして通常的1
5〜50 psiHの範囲内のもつと低い圧力において
、同じ触媒組成物がn−パラフィンを水素異性化するの
に使用される。好ましくは、ン(ラフイン原料は07〜
C2(1の炭素数範囲を有するn−パラフィンから成る
。原料と触媒間の接触時間は、オレフィン重合化やパラ
フィン分解のような所望されない副反応を回避する為比
較的短いのが普通である。0.1〜10、好ましくはt
O〜&0の範囲内のLH8V慣が適当である。
本ゼオライト組成物の5io2/A12(J、モル比の
増大は、アルキル芳香族化合物の転化、特にトルエン、
エチレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン
等の接触不均化において触媒としてそれらを使用するこ
とを好都合とする。不均化反応過程において、異性化及
びトランスアルキル化もまた起りうろ。有益には、使用
される触媒形態はNa 2()  としてのナトリウム
をtox、ms以下含有しそして主に所謂水素陽イオン
或いは脱陽イオン形態にある。■製置金属助剤が、単独
で或いはタングステン、モリブデン及びクロムのような
VT −B族金属と併用して、全体組成の約3〜15重
量−の−t において触媒組成物中に含められることが
好ましい。外部水素を反応帯域に存在せしめることもで
きるが、必ずしも必要でない。反応帯域は、約400〜
750”Fの温度、100〜2000psig の範囲
の圧力及び11〜15の範囲のLH8V値に維持される
接触分解法は、好ましくは、8〜12の8 iU2 /
Al 203モル比及びtO重竜−以下のNa 20 
を有する本発明ゼオライトを使用してそして軽油、重質
ナフサ、脱アスファルト原油残査のような原料を使用し
て、ガソリンを主たる所望の生成物として実施される。
脱陽イオン形態のゼオライト及び/或いは多価金属陽イ
オン形態のゼオライトが有益に使用される。850〜1
100下の温度条件、cL5〜10のLkiSV値及び
約0〜50 psig の圧力条件が適当である。
好ましくは6以上の炭素原子を有するn−パラフィンで
あるパラフィン系炭化水素原料を使用してベンゼン、キ
シレン、トルエン等を形成する脱水素環化反応は、接触
分解く対するのと実質上同じ反応条件を使用して実施さ
れる。触媒として使用されるゼオライトの好ましい形態
は、陽イオンが主にカルシウム、ストロンチウム、マグ
ネシウム等の■−A族及び/或いはII−B族の金属で
ある。唱族非貴金属陽イオンもまた使用でき、例えばコ
バルトやニッケルが使用できる。
環構造を実質上水素化することなく芳香核からパラフィ
ン系側鎖を切離すことが所望される接触脱アルキル化法
において、約800〜1000下の範囲における比較的
高い温度が約300〜11000psi  の中位の水
素圧力において使用される。他の条件は接触水素分解に
対して上述した条件と同様である。好ましい触媒は接触
水素環化と関連して上記した比較的非酸性型のものであ
る。ここで考課される特(望ましい脱アルキル化反応は
、メチルナフタレンのす7タレン及びトルエンへのそし
て(或いは)キシン/のベンゼンへの転化ヲ含む。
接触水素化において、主たる目的は、原料中の有機硫黄
及び(或いは)窒素化合物の選択的水素化分解をその炭
化水素分子に実質上悪影響を与えることなく促進するこ
とである。この目的の為には、接触水素分解に対して上
述したのとほぼ同じ全般条件及び脱水素環化操作と関連
して記載したのと同じ全般的性質の触媒を使用すること
が好ましい。原料は、ガソリン留分、灯油、ジェット燃
料留分、ディーゼル留分、軽質及び重質ガスオイル、脱
アスファルト原油残査等を含み、そのいずれも約5*t
チまでの硫黄及び約3菖竜チまでの窒素を含みうる。
同様の条件は、有機窒素及び有機硫黄化合物を相当の割
合で含有する炭化水素供給物の水素化精製即ち脱婿素及
び脱硫黄をもたら丁のに使用されうる。木国峙杆、j4
5,784123号に記載されろように、そのような成
分の相当差の任侠は水素化分層に対する触媒の活性を著
しく阻害することが認められている。その結果、比較的
窒素分の多い  ゛供給原料においてパス当り同程度の
水素化分解転化度を得ることが所望される時には、低有
機窒素化合物含有供給原料を使用する場合に必要とされ
るよりもつと厳しい条件において操業することが必要で
ある。その結果、脱窒素、脱イ訛黄及゛び/或いは水素
化分解を与えられた状況においてもつとも急速に実現し
うる条件は必然的に供給原料の特性特に供給原料におけ
る有機′!4累化金化合物定濃度の点から決定されろ。
これら組成物の水素化分解活性への有機窒素化合物の影
響の結果として、比較的高い有機窒素含量を有するある
一つの供給原料について最小限の水素化分解例えばパス
当り新しい供給原料の20容檀チ以下として脱窒素に対
して最適の条件が低濃度の水素化分解阻止成分例えば有
機窒素化合物を有する別の供給原料を水素化分解するの
に好ましい条件と同じとなることもたまには起りうろこ
とである。その結果、特定の触媒と供給原料を使用して
の予備的なスクリーニング試験に基いて成る供給原料が
接触操作を受ける条件を確立することが斯界での慣例と
なっている。
異性化反応は、リホーミングに対して上述したのと同様
の条件の下で幾分酸性の高い触媒を使用して実施される
。オレフィンは好ましくは500〜q o o”Fの温
度で異性化され、他方パラフィン、ナフテン及びアルキ
ル芳香族は700〜i CIQO下の温度で異性化され
る。ここで意図される特に望ましい異性化反応は、n−
へブタン及び/或いはn−オクタンのイソへブタン、イ
ソオクタンへの、ブタンのイノブタンへの、メチルシク
ロペンタンのシクロヘキサンへの、メタキシレン及び/
或いはオルトキシレンのパラキシンへの、1−ブテンの
2−ブテン及び/或いはインブテンへの、n−ヘキセン
のイソヘキセンへの、シクロヘキセンのメチルシクロペ
ンテンへの等の転化を含む。
ゼオライト触媒の好ましい陽イオン形態は、イオン交換
容積がn−A族、U−B族及び希土類金属のような多1
曲金属(よって約50−60%占められておりそして陽
イオンサイトの5〜50%が脱陽イオン化されているか
戒めは水素陽イオンくよって占められ【いるようなもの
である。
アルキル化及び脱アルキルプロセスに対して、10当t
S以下の陽イオンがアルカリ金属であるような多価金属
陽イオン形態のゼオライト触媒が好ましい。アルキル芳
香族の脱アルキルに対して使用される時、温度は通常少
くとも550”Pでありそして供給原料或いは転化生成
物の実買上の分解が起る温度まで、一般に約700’F
までの範囲とされる。温度は好ましくは少くとも450
下でありそして脱アルキルを受けている物質の臨界温度
を越えない。圧力条件は、少くとも芳香族供給物を液体
状態に保持するよう適用される。アルキル化に対して、
温度はzso6F4.の低温となし5るが、少くとも3
50下であることが好ましい。
ベンゼン、トルエン及びキシレンをアルキル化スるに際
して、好ましいアルキル化剤は、エチレン及びプロピレ
ンのようなオレフィンである。
本発明のゼオライト組成物の多くの熱水安定性は従来か
らのスチーム接触法により向上さすLうる。
一般に、アンモニウム威いは水素陽イオン形態のゼオラ
イトは少くとも約(1,1psia、好ましくは少くと
も1.2 psia  から数気圧までの水蒸気圧にお
けるスチームと接触せしめられる。好ましくは、−気圧
のスチームが使用される。スチーム処理温度は、100
℃からゼオライトの結晶破壊温度までの範囲とされるが
、600〜850℃の範囲が好ましい。例えば10分と
いった数分から数時間に至るスチーム処理期間が特定の
温度条件に依存して使用されうる。スチーム処理はまた
多くの場合触媒の選択性に変化を生みだ丁。
上記触媒による転化プロセスにおいて、好ましいゼオラ
イト触媒はゼオライト成分がベンゼンを吸着するに充分
のiif hの孔を有し℃いるものである。そのような
ゼオライトとしては、LZ−210、LZ−211、L
IZ−212、LZ−217及びLZ−215が挙げら
れる。
例20 ガスオイル供給原料の接触分解におけるLZ−210の
触媒活性をN価する為、触媒の試料を次のようにしてg
kI裂した。990 g(NH4)2SiF6  を5
0℃における蒸留水工8j中に攪拌しながら溶解した。
この#衣を5脚丸底フラスコにve着した滴下ろ5斗に
入れた。10Jの水に1500.9の酢酸アンモニウム
を溶かした!8をその後フラスコに加えた。2500.
p(無水状態重量)つ量のアンモニウムゼオライトY 
(8102/A’203モル比=4,137)を75℃
くおける酢酸アンモニウム溶液中にスラリー化した。フ
ラスコの中央穴には機械的攪拌器を取付けた。また、7
ラスフには、所要の熱電対及び温度側m装置を配備した
。五8!の(NH4)2stF6i液の100−づつの
添加を5分間隔で開始した。スラリーの初期pk4te
測ると5.74でありそして(NH4)28iF6浴液
全竜の隙加後スラリーのpHは5.38であった。混合
物を攪拌しながらもう18時間95℃に加熱し、その除
滴下ろ5斗をコンデンサと取替えた。反応の化学量論は
、ゼオライト中に存在する2つIQAI 原子宛(N)
i4)28iF6トシ”C1ツノslカ6加すtt口水
準のものであった。反応混合物をろ過しそして定電試験
が流出洗滌水中にNH5及びアルミニウムが存在しない
ことを示すまで約251の高温蒸留水で固形分を洗った
。その後110℃において2時間これを乾燥した。生成
物は24.41 Aの二ニットセル寸法(ao)、 α
94の陽イオン当鎗及び次の組成モル比、即ち NaU/At20.  =(LO76 (NH4) 2(J/At 20. = (L 862
SiO/Al□0.  =9.87 を有した。
コノ粉状LZ −210をそf)g@f) t 5倍の
アルミナと混合しそして押出しにより1/161ベレツ
トに成形した。ベレットを500℃で6時間仮焼した。
得られたペレットは60〜100メツシユに贅寸しそI
、”CASTM試@NoDa52.04  (Q手順に
従ってガスオイル供給原料(Amoco ll’Hc−
89!l)を使用して接触分解活性を評価した。次の結
果が得られた: ASTM転化率     81 ガス’            !55.0ガソリン2
        2&5 コークス3         &89 )i20.i4 C4a、5s C2+C2=       13 C,15 C3=2.6 i−C4a5 n −C4五2 C4=           1(L8C55,1 C52,5 (1)ガスに変換された供給物質型を−(2)ガソリy
−wt生成物(180’F−421下)/#;生成物(
3)  コークスに変換された供給物’3KMk%例2
1 9.6の5i(J2/Al2O,モル比を可しそしてα
7Nt%Na2Oを含有するLZ−210の試料くα5
3重t7に%パラジウムを倉入せしめそして充分のアル
ミナと合体せしめて、(148cc/pの平均かさ密度
を有する8 0 % Pd/LZ−:IN O−209
6A12(J、触媒組成物を形成した。この触媒組成物
について、次の試験条件を使用してガソリン水素分解性
能を試験した。
供給原料−カスオイル、’API−39,0。
BP、凡=516−789”F 圧力−1a s o psig H2/油= 8000 8eF/BBL触媒の44ニス
テージ水素化活性を調べる為に、供給物に5000pp
m4i/C黄をチオフェンとして注入した。これに関し
ての活鴬は、流れ中100時間後490°API生成物
を得るに必要な温度として表わして498’Fであった
。第1ステージ(グラフキング)活性を決定する為、供
給物にチオフェンとし’C5000+)pm 懺黄及び
5−ブチルアミンとして20001)I)In’J索を
注入した。これに関し【の活量は、同じく流れにおいて
100時間後47.0°API 生成物を得る為に必要
な温度として表わし′″C692下であった。
第1a囚及び第1b図は例1(a)と関連して記載した
出発ゼオライト及び生成ゼオライトの赤外線スペクトル
を示すグラフであり、そして第2図は例1(b)と関連
して説明した赤外線スペクトルを示すグラフである。
、ジー“−丁−5 :°゛〕21 一二1 代理人の氏名  倉 内 基 弘°“−=゛−暎

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)元々の骨組構造アルミニウム原子の少くとも一部
    が外部源からの珪素原子により置換されておりそして次
    の化学組成式、即ち 〔Al_(_a_−_N_)Si_b_+_(_N_−
    _△_Z_)□_Z〕O_2(ここで、Al_(_a_
    −_N_)は生成ゼオライトにおけるアルミニウム四面
    体のモル分率を表し、aは元のゼオライトにおけるアル
    ミニウム四面体のモル分率を表し、Nは元のゼオライト
    から除去されたアルミニウム四面体のモル分率を表しそ
    して少くとも0.3aの値を有し、Si_b_+_(_
    N_−_△_Z_)は生成ゼオライトの珪素四面体のモ
    ル分率を表し、bは元のゼオライトにおける珪素四面体
    のモル分率を表し、(N−ΔZ)は結晶格子内への外部
    源珪素の置換から生じる珪素四面体のモル分率を表し、
    □は骨組構造欠陥サイトを表し、Zは骨組構造欠陥サイ
    トのモル分率を表し、△Zは元のゼオライトと外部源珪
    素原子を含有するゼオライトとの間での欠陥構造ファク
    ターにおける差を表しそして0.08以下の値を有し、
    (N−△Z)/Nは少くとも0.5程度の大きさの値を
    有し、そしてb+(N−△Z)/(a−N)は少くとも
    4.0の値を有する)を有する結晶性ゼオライトアルミ
    ノ珪酸塩組成物。
  2. (2)△Zの値が0.05以下である特許請求の範囲第
    1項記載の組成物。
  3. (3)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.85〜1.1の
    一価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/A
    lを有しそして表Aに呈示したd−間隔を少くとも含む
    X線粉末回折模様を有している特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。
  4. (4)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の一
    価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/Al
    及び表Cに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線粉
    末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N)
    の値が少くとも7.5であるような特許請求の範囲第1
    項記載の組成物。
  5. (5)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の一
    価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/Al
    及び表Dに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線粉
    末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N)
    の値が少くとも4であるような特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。
  6. (6)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の一
    価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/Al
    及び表Eに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線粉
    末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N)
    の値が少くとも4であるような特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。
  7. (7)ゼオライトアルミノ硅酸塩が0.9±0.1の一
    価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/Al
    及び表Fに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線粉
    末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N)
    の値が少くとも4であるような特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。
  8. (8)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の一
    価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/Al
    及び表Gに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線粉
    末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N)
    の値が少くとも4であるような特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。
  9. (9)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の一
    価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/Al
    及び表Hに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線粉
    末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N)
    の値が少くとも4であるような特許請求の範囲第1項記
    載の組成物。
  10. (10)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の
    一価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/A
    l及び表Iに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線
    粉末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N
    )の値が少くとも4であるような特許請求の範囲第1項
    記載の組成物。
  11. (11)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の
    一価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/A
    l及び表Jに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線
    粉末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N
    )の値が少くとも5.5であるような特許請求の範囲第
    1項記載の組成物。
  12. (12)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の
    一価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/A
    l及び表Kに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線
    粉末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N
    )の値が少くとも4であるような特許請求の範囲第1項
    記載の組成物。
  13. (13)ゼオライトアルミノ珪酸塩が0.9±0.1の
    一価陽イオン種として表わされる陽イオン当量M+/A
    l及び表Lに呈示されるd−間隔を少くとも有するX線
    粉末回折模様を有しそしてb+(N−△Z)/(a−N
    )の値が少くとも10であるような特許請求の範囲第1
    項記載の組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515568A (ja) * 2007-01-12 2010-05-13 ユーオーピー エルエルシー Y−85および修飾lz−210ゼオライト
JP2015536290A (ja) * 2012-10-18 2015-12-21 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se 脱ホウ素化ゼオライトベータの後処理
JP2019001707A (ja) * 2013-08-05 2019-01-10 三菱ケミカル株式会社 ゼオライト及びその製造方法と用途

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