JPS6140817A - ゼオライトのイオン交換方法 - Google Patents

ゼオライトのイオン交換方法

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JPS6140817A
JPS6140817A JP15934284A JP15934284A JPS6140817A JP S6140817 A JPS6140817 A JP S6140817A JP 15934284 A JP15934284 A JP 15934284A JP 15934284 A JP15934284 A JP 15934284A JP S6140817 A JPS6140817 A JP S6140817A
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JP
Japan
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zeolite
resin
exchange
ion
ion exchange
Prior art date
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Pending
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JP15934284A
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English (en)
Inventor
Kazunari Igawa
井川 一成
Hiroyuki Saito
斉藤 博行
Takahiko Inoue
孝彦 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (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】 本発明はイオン交換樹脂を用いるゼオライトのイオン交
換法に関し、特にイオン交換樹脂の使用量を低減し、か
つ高品質のイオン交換されたゼオライトの製造法を提供
するものである。
ゼオライトはギリシア語の「沸騰する石」を語源とする
様に、沸石水を含む結晶性アルミノシリケートである。
その組成は一般的に%A40sを基準に次式で表わされ
る。
z X K 011ん/、O,@ f 810!’ g
 a、。
(ここで、Xは原子価nの陽イオンを示し、z。
’Its”は0又は正の数を表わす。)2は通常0〜2
.yは通常2以上である。
又、その基本構造は珪素を中心として4つの酸素がその
頂点に配置した8104四面体と、この珪素の代シにア
ルミニウムを中心としたAtO,四面体とがo/(ht
+s i )の原子比が2となるように互いに酸素を共
有して規則正しく三次元的に配列したものである。その
結果、この四面体の配列の仕方により、大きさ及び形の
異なる細孔を有する網目構造が形成される。又、AlO
2四面体の負電荷はアルカリ金属又はアルカリ土類金属
などの陽イオンと結合することによりバランスしている
ゼオライトの細孔は3オングストロームから10数オン
グストロームのいずれかの大きさであるが、At04四
面体と結合している陽イオンを他の陽イオンと交換する
ことによって細孔の大きさを変えることもできる。
ゼオライトはその糺孔に特定の分子が捕捉される性質を
利用し、気体、液体の脱水剤、又は着目成分を吸着分離
する分子篩として工業的に広く用いられている。
又、金属陽イオンを水素(匂イオンと交換したものは固
体酸として作用するので工業用触媒として用いられてい
る。
このようにゼオライトは、合成されたままの状態で使用
されるのは希で、通常は他の陽、イオンにイオン交換さ
れた後に使用される。イオン交換する周知の方法は、イ
オン交換しようとする陽イオンを含む塩類の水溶液でゼ
オライトを処理し、固液分離後充分水洗し、乾燥してイ
オン交換されたゼオライトを得る。又、Hイオン交換型
とする場合は、塩酸等の鉱酸で処理し、固液分離後充分
水洗し乾燥する方法と、■イオンの前駆体であるアンモ
ニウムイオンを含む塩類の水溶液でまず処理し、固液分
離後水洗、乾燥し、アンモニウムイオンが分解する温度
、通常350℃以上で焼成して■イオン交換型とする方
法とがある。
本発明法が係わる、イオン交換樹脂を用いる方法も開示
されている。例えば、2θolites、 19B5゜
vo15. January、 72〜76ページには
、Na型のY、 ZEJM−4,ZBM−5,ZBM−
11,モルデナイトを強酸性陽イオン交換樹脂でHイオ
ン交換型とすることが開示されている。又、特開昭58
−16″1420号公報には水熱安定なフォージャサイ
トを製造する工程中で、強酸性陽イオン交換樹脂を用い
てNa型をHイオン型とする方法を開示している。
本発明者らは、イオン交換樹脂を用いるイオン交換法は
鉱酸あるいは塩類の水溶液を用いる方法と異な漫、ゼオ
ライト懸濁液の固液分離の際に余剰の鉱酸、塩類が付着
しないので水洗が不要であシ、特に陰イオンに汚染され
ていない高純度なゼオライトを得ることができるとの考
えに立ちその改良を検討した。
鉱酸あるいは塩類水溶液を用いるイオン交換法は、ゼオ
ライト懸濁液を固液分離する際に余剰の鉱酸、塩類を含
む母液が付着し、洗浄は欠かせない。しかも、ゼオライ
トは微細な粒子であることが多く、浄過速度、洗浄・速
度は極めて遅い。したがって実用的な範囲で多量の水を
使用して洗浄しても、使用した鉱酸、塩類はなお残存す
る。これら残存した鉱酸、塩類はその後の焼成工程での
材質腐食の問題を引き起こすのみならず、吸着剤。
触媒等としての使用に際して少なからず妨害となる。一
方、イオン交換樹脂を用いるイオン交換法は、次式で示
されるように M、−Zeolite+M、−Resin→M、−Ze
olite+M、−Retm陰イオンが介入しないので
、ゼオライトを汚染する心配がない。ところが、イオン
交換樹脂のイオン交換容量はそれ程高くはないこと1又
、交換平衡があることなどによって多量のイオン交換樹
脂を使用しなければならず、工業的には使用できないと
いうのが実状である。
しかるに、本発明者らは、イオン交換樹脂を使用してゼ
オライトをカチオン交換するに際し、イオン交換樹脂を
保持する少なくとも2槽の交換槽を用い、かつ各交換槽
はゼオライト懸濁液のみを排出する機能を有し、かつ原
料ゼオライトもしくはその懸濁液が供給される交換槽の
交換能が低下したイオン交換樹脂を適宜再生し、一部カ
チオン交換済みゼオライトを更にカチオン交換する交換
槽で再使用することによって、極めて少ない量のイオン
交換樹脂で効率よくイオン交換できることを見い出した
本発明の詳細な説明する。
本発明法によりて効率よくイオン交換できるゼオライト
は特に限定されず、A型、X型、Y型、オフレタイト、
エリオナイト、L型9モルデナイト。
7エリエライト、ZI3M−5,ZBM−11゜ZBM
−34,ZSM−35など種々のゼオライトがある。
イオン交換樹脂はスルホン酸基を有する強酸型の陽イオ
ン交換樹脂がよく、例えば、ロームアンドハース社製、
商品名、アンパーライトエR−120B、工R−116
,工R−118.工R−122、工R−124,200
0,25,2、アンバーリスト15などがあシ、中でも
アンバーライ)2000,252、アンバーリスト15
などの巨大網目構造を有するMR型樹脂がハンドリング
による樹脂の破砕が少なく望ましい。
イオン交換樹脂としてはこれらに限定されるものではな
く、同様の性状を有する樹脂であれば効率よく使用でき
る。
本発明法によって交換できるイオンは、カチオンであれ
ばよく、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、そ
の他金属イオン、Hイオン、aH。
イオンなどである。本発明のイオン交換法をNa−モル
デナイトをNH,型イオン交換樹脂を用いてNllI4
−モルデナイトとする具体例で説明する(第一図)。イ
オン交換樹脂はあらかじめNH,イオンを含む塩、例え
ば塩化アンモニウムで常法によシイオン交換し、水洗す
る。そのNH4型イオン交換樹脂を、ゼオライトと樹脂
の分離ゾーンを設けた5つの交換槽に入れる。Ma−モ
ルデナイトの水性スラリー■を交換槽Aに供給し、やが
て溢流するゼオライト水性スラリー■を交換槽Bに供給
する。
交換槽Bを溢流したゼオライト水性スラリー■をろ過、
乾燥すればNH4−モルデナイトが得られる。
以上の操作を継続するとやがて交換槽Aのイオン交換樹
脂は交換能力を失う。そこで、Na−モルデナイト水性
スラリーの供給を交換槽Bに切り換え、交換槽Bから溢
流するゼオライト水性スラリーを交換槽Cに供給する。
この際B槽は、5〜90チイオン交換された状態が好ま
しい。交換槽Cから   ゛溢流するスラリー■をろ過
、乾燥しNH4−モルデナイトを回収する。
一方、交換槽A内のイオン交換樹脂は、付着するゼオラ
イトを分離後NU40を水溶液で再生する。
再生は交換槽中で行なっても、槽外圧取り出し適当な容
器で行なってもよい。以上の様に、交換槽を、A→B、
B−+a、a→Aのごとく使用し、その間に他の一槽の
再生を行なう。
又、2つの交換槽で前述の操作と同様に実施しても何ら
支障がない。又、一槽のみを使用し、実施例2で説明す
るごとく、二種の機能を持たせた使用法でもよい。
交換槽の態様としては、例えば第2図に記載のQ) 、
 (2) 、 (B)の方式がある。
ゼオライトのイオン交換は温度が高い方がすみ。
やかに進行するので、高められた温度でイオン交換を実
施してもよい。その場合、交換槽に適当な加熱手段を設
けるか、又は、ゼオライト水性スラリーを加熱してから
供給するのが望ましい。
以上のごとく、具体例で説明したが、本発明は本発明の
要旨を変えない限シ、本発明例に限定されるものではな
い。
以下に本発明の特徴を列記する。
■ 酸や塩類に汚染されることなくイオン交換できる。
■ イオン交換樹脂を用いる従来法に比べて、少ない樹
脂量で高いイオン交換率を得ることができる。
■ 予期せぬ効果であるが、結晶度の低下がなくイオン
交換できる。この理由は、原料ゼオライト水性スラリー
が、完全な交換型の樹脂と急激に接触することなく、一
部置換された樹脂と接触し、徐々にイオン交換が進行す
る為に急激なイ°μ佼換が防止され、結晶破壊が抑制さ
れるものと思われる。
以下、実施例で本発明の詳細な説明する。
比較例1 合成Y型ゼオライト(Na、O含量11.9 wt*s
zo、/A1.o、モル比−5,7)100g(乾燥基
準)を純水にて懸濁させたスラリー1000gに対し、
NH4型強酸性陽イオン交換樹脂(アンバーライト20
00使用)1730ゴを加え、60°Cで2時間攪拌・
混合しイオン交換した。
続いて、樹脂を篩別分離後、ゼオライト水性スラリーを
ろ過し乾燥した。得られたゼオライトのNa、O含量は
4.4 vtチであった。
実施例1 実容積500−のオーバーフロー管付交換槽を3槽連結
しくA、B、c槽と呼ぶ)各種にNH4型強酸性陽イオ
ン交換樹脂(アンバーライト200C)を250ゴずつ
計756−入れた。合成Y型ゼオライ) (NatO含
量11.9%)を純水にて懸濁させた10vrtチスラ
リーを流量500 at/ HrでA槽にフィードした
。賞、各種弁60℃に保持し、又、樹脂の溢流が起きな
い程度に攪拌羽根を用いて攪拌した。ゼオライト水性ス
ラリーはA槽を溢流し始めるとB槽へ、更にC槽へと順
次供給した。
C槽から溢流するゼオライト水性スラリーはろ過・乾燥
し、Nano含量が4.4 wt%になった時点で、A
槽へのフィードをストップした。
A槽の樹脂252ゴは、付着ゼオライトを水洗除去後、
10%NH,OL水溶液で常法によシ再生後充分水洗し
た。この入槽をC槽に連結し、1JaYゼオライト水性
スラリーのフィードをB槽に切替えた。
ゼオライト水性スラリーの供給は73−) Q−+A槽
と順次供給した。以後、ツイード槽の樹脂の再生は、N
aY換算1009(乾燥基準)を処理した時点で実施し
、同上操作をくシ返し、lJa、O含量a、 4 vt
l以下のNH4置換Y型ゼオライトを安定的に取得した
比較例1では、100yのYWゼオライトをイオン交換
するのに1730mの樹脂を必要とし、100グを処理
する毎に1730mの樹脂を再生する必要があった。こ
れ忙対し、本実施例では、100gのY型ゼオライトを
イオン交換するのに756−の樹脂を使用し、100g
を処理する毎にわずか252−の樹脂を再生するだけで
よかった。したがって、再生に使用したHH401量は
紛カに低減できた。
比較例2 合成Naモルデナイト (Na、O7,7Wtlj 5
ioL/A1.O,モル比−10)127g(乾燥基準
“)を純水で懸濁させた1ovtl水性スラリーに対し
、H型強酸性陽イオン交換樹脂(アンパライト2000
)190G−を加え、60°Cで2時間攪拌混合しイオ
ン交換した。続いて樹脂を篩別分離後、ゼオライト水性
スラリーをろ過し、乾燥によシ付着水分を除去した。得
・られた■型モルデナイトのNano含量ハ0.52 
wt%であり、又、x、@回折による結晶度(Naモル
デナイトのX線回折ピーク強度を100とした相対強度
比で示す)は82g6であった。
実施例2 オーバーフロー管を備え、且つ下部が円錐形である実容
積1Lの円筒型交換槽(円筒部直径9tytt。
全高206n)にH型強酸性陽イオン交換樹脂を400
m充填した。合成Naモルデナイ)1279(乾燥基準
)を純水で懸濁した10vt%スラリーを外部加熱槽で
加熱しながら交換槽の下部からポンプにより供給した。
オーバーフロー管より溢流するゼオライト水性スラリー
は再び加熱槽を経て交換槽に循環した。スラリー循環量
はオーバーフロー管より樹脂が溢流しない程度で行なっ
た。温度60℃で2時間循環を行ない、イオン交換した
樹脂とゼオライト水性スラリーな篩別分離後、樹脂は付
着ゼオライトを充分水洗除去後HC2水溶液で常法によ
、9H型に再生した。1回目のイオン交換後のゼオライ
ト水性スラリーを再びH型樹脂を充填した交換槽に供給
し1回目と同様に2回目のイオン交換(第2檜としての
役割)を実施した。
2回目のイオン交換を実施した樹脂は再生することなし
に、原料Naモルデナイトと接触させて、いわゆる1回
目のイオン交換(第1槽としての役割)を実施した後に
再生を行なった。この様に2回目のイオン交換を実施し
た樹脂は再生することなしに原料Naモルデナイトの1
回目のイオン交換に使用する方法を繰シ返し、H型モル
デナイトを得た。
得られた■型モルデナイトのHa、0含量は[13%以
下であシ、又X線回折による結晶度も100%であった
比較例2では、1279のモルデナイトをイオン交換す
るのに1900艷の樹脂を必要とし、同時に1900d
の樹脂の再生が必要であったのに対し、本実施例では1
27gのモルデナイトをイオン交換するのに40ロゴの
樹脂を使用し、127gのH型モルデナイトを得る毎に
400ゴの樹脂を再生するだけでよかった。
【図面の簡単な説明】
第一図は本発明の実施態様の一例を示す。A。 B、Oはイオン交換槽、1,23.4はゼオライト水性
スラリーを示す。 第二図はイオン交換槽の例を示す。 特許出願人  東洋曹達工業株式会社 第一図 第二図 手続補正ダト 昭和59年9 月19日 特許庁長官  志 賀   学  殿 1事件の表示 昭和59年特許願第159342  号2発明の名称 ゼオライトのイオン交換方法 6補正をする者 事件との関係 特許出願人 電話番号(585)3311 4補正命令の日付 5補正の対象 明細書 6補正の内容 別紙のとおシ 手続補正書 特許庁長官 志賀 学殿   昭和59年10月2日1
、事件の表示 8HHSO3特許願第759342号 2、発明の名称 ゼオライトのイオン交換方法 3、補正をJる名 事件との関係 特許出願人 住所〒746111[’i県新南陽市大字富田4 !i
 60番地5 補正命令の日付 1)明細書(昭和59年9月19日付で提出したタイプ
n8した明細書・・・以下同じ) 5ページ6「浄過速
度」を「線通速度」と訂正。 2)明III  9ページ 8行 「・・・してもよい。」の次に [尚、イオン交換の際の温度は、室温から100℃で充
分である。」を加入。 3)同11ページ 5行 [250Jを「252」に訂正。 4)同11ページ6行 111.9%」を「11.9wt%」と訂正。 5)同12ページ14行の次に 「尚、A11(7)交換率4;t41X 、 B lf
t7)交換率は5fl 、 C層の交換率は67%であ
った。」を加入。 6)同14ページ下 1行 r O,3X J ヲr O,3wt% J ニU正。 1)同14ページ下5行の次に [尚、−回目の交換率は73%、二回目の交換率は約9
9%であった。」を加入。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)ゼオライト又はゼオライトを含む懸濁液をイオン交
    換樹脂と接触させてゼオライト中のイオン交換可能な陽
    イオンをイオン交換するに際し、すでにイオン交換に供
    したイオン交換樹脂を用いる工程、次いで未使用又は再
    生したイオン交換樹脂を用いる工程で両者を接触させる
    ことを特徴とするゼオライトのイオン交換方法。
JP15934284A 1984-07-31 1984-07-31 ゼオライトのイオン交換方法 Pending JPS6140817A (ja)

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Cited By (3)

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