JPS6261531B2 - - Google Patents

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JPS6261531B2
JPS6261531B2 JP12241680A JP12241680A JPS6261531B2 JP S6261531 B2 JPS6261531 B2 JP S6261531B2 JP 12241680 A JP12241680 A JP 12241680A JP 12241680 A JP12241680 A JP 12241680A JP S6261531 B2 JPS6261531 B2 JP S6261531B2
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JP
Japan
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zeolite
type
slurry
mixture
temperature
Prior art date
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JP12241680A
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Japanese (ja)
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JPS5747713A (en
Inventor
Yoichi Hirai
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OGIHARA GIKEN KK
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OGIHARA GIKEN KK
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Publication date
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Publication of JPS6261531B2 publication Critical patent/JPS6261531B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は高活性度、高純度のX型ゼオライトを
製造する方法を提供するものである。さらに詳し
くは、本発明の公知の製造方法により得られるX
型ゼオライトに比較して優れた物性を有し、特に
高活性度を有する高純度のX型ゼオライトの製造
方法を提供するものである。 X型ゼオライトは、一般に、0.9±0.2M〓O・
Al2O3・2.5±0.5SiO2・xH2O(Mは金属原子、n
は金属の原子価、xは結晶水の分子数を表わす)
の化学式で表示され、天然のフオージヤサイト
(faujasite)と類似構造を有するものであるが、
従来その合成法としては、下記の諸法が知られて
いる。 X型ゼオライトの合成原料のシリカ源として
珪酸ナトリウム、アルミナ源としてアルミン酸
ナトリウムを使用してアルカリの存在下に100
℃に6時間保持することによりX型ゼオライト
を得る方法〔ゼオライトとその利用、P119
(1967)、技報堂;G.T.Kerr、J.Phys.Chem.、
70、1047(1966)〕。 カリオン、アロフエン等の珪酸塩鉱物を出発
原料として使用しアルカリとともに加熱処理し
てX型ゼオライト結晶を得る方法。 Na2O、Al2O3およびSiO2を含む原料物質を用
いて水熱合成によりX型ゼオライトを生成する
方法(USP 2882244)。 ところで、これら既知の方法において得られる
X型ゼオライトの品質は、その利用分野によつて
は必ずしも満足すべきものとは云えない。例えば
公知の方法で得られるX型ゼオライトの粒度分布
は、上記の米国特許に見られる如く粒径0.1〜100
μの如き広い分布を示しており、粒子径の大きさ
が不揃になつているという欠点がある。かかる粒
度分布のものでは活性化した際の反応性が均一で
なくなり、気体吸着や溶液中における金属イオン
とのイオン交換反応に際して反応速度の点で望ま
しくない結果を招来する。さらにまた、公知のX
型ゼオライト合成法ではX型ゼオライト結晶粒子
中へのA型ゼオライト、P型ゼオライト等の不純
物が混入しやすく、また、珪酸アルミニウム(無
定形)のX型結晶への転換率も必ずしも満足すべ
きものとは云えないという問題点が存在した。本
発明は、かかる公知の製造方法の欠点を改良した
優れたX型ゼオライトの製造方法を提供するもの
である。 本発明者は、X型ゼオライト合成に際して影響
を与える因子について詳細に分析するとともに、
追跡実験を行つた結果、使用する原料の組成およ
び濃度、アルカリ度、結晶化のための反応混合物
の昇温速度、結晶化温度と時間、スラリー形成時
の液温と撹拌操作等が最終的に得られるX型ゼオ
ライトの品質に著しい影響を与えることを見出し
た。さらに、本発明者は、上記の因子以外に、無
定形の珪酸アルミニウム塩のスラリーの生成条件
(本発明の第1工程)やこれの均質化のための熟
成条件(本発明の第2工程)も優れた物性を有す
るX型ゼオライト結晶粒子を得るために極めて重
要な因子であることを見出した。本発明はこれら
の価値ある知見に基づいてなされたものである。
以下に、本発明を詳細に説明する。 本発明の方法は、 (a) アルミン酸のアルカリ金属塩 (b) 珪酸のアルカリ金属塩 (c) アルカリ金属水酸化物および (d) 水 を原料物質として、この原料物質をこの原料物質
中における SiO2/Al2O3のモル比=2.5〜3.6 M2O/Al2O3のモル比=3.6〜6.5 (Mはアルカリ金属を示す) になるような量で用いてその混合物を調製し、そ
の際、その混合物の水溶液相のアルカリ度が1.3
〜2.9Nになるように上記のアルカリ金属水酸化
物の使用量を調整してこの混合物を40℃以下の温
度で撹拌することにより無定形の珪酸アルミニウ
ム塩を生成させてスラリー状混合物を形成せし
め、得られたスラリー状混合物を10℃〜45℃の温
度域に保持して撹拌下に少くとも1時間以上保持
し、次にそのスラリー状混合物を少くとも1時間
を要して80℃〜105℃の温度まで昇温させて上記
の無定形珪酸アルミニウム塩を結晶化せしめ、引
続き上記の温度下に少くとも2時間以上保持する
ことを特徴とするものであるが、本発明の第一の
特徴点は、本発明方法における、無定形の珪酸ア
ルミニウム塩を生成せしめるまでの工程(第1工
程と略記する)にある。すなわち、第1工程にお
いて、無定形の珪酸アルミニウム塩の生成による
スラリー状混合物を得るために、本発明において
は、 (a) アルミン酸のアルカリ金属塩 (b) 珪酸のアルカリ金属塩 (c) アルカリ金属水酸化物および (d) 水 を原料物質として、この原料物質をこの原料物質
中における SiO2/Al2O3のモル比=2.5〜3.6 M2O/Al2O3のモル比=3.6〜6.5 (Mはアルカリ金属を示す) になるような量で用いてその混合物を調製し、そ
の際その混合物の水溶液相のアルカリ度が1.3〜
2.9Nになるように上記のアルカリ金属水酸化物
の使用量を調整して、この混合物を40℃以下の温
度で撹拌するという要件が必要とされる。 原料物質のうち、アルミン酸のアルカリ金属塩
は原料物質の混合物の調製に際して、水酸化アル
ミニウムを出発物質として用いて、その水酸化ア
ルミニウムと水とアルカリ金属水酸化物とにより
アルミン酸アルカリ金属塩の水溶液を生成せしめ
ることにより調製してもよい。したがつてこのよ
うな場合においては、本発明の前記の原料物質の
表示(a)のアルミン酸のアルカリ金属塩は水酸化ア
ルミニウム塩と読み替えることができる。 本発明の第二の特徴点は、前記第1工程で得ら
れたスラリー状混合物を10℃〜45℃の温度領域に
保持して、沈殿を熟成せしめる工程(第2工程と
略記する)にある。この工程においては、上記の
スラリー状混合物を10℃〜45℃の温度領域におい
て、撹拌下に少くとも1時間以上保持することに
より熟成が行われる。 本発明の第三の特徴点は、前記第2工程で得ら
れる珪酸アルミニウム塩スラリーを含む液状物を
少くとも1時間を要して80℃〜105℃の温度ま
で、昇温させて無定形のケイ酸アルミニウム塩を
結晶化せしめる工程(第3工程と略記する)にあ
る。 さらに、本発明の第四の特徴点は、第3工程で
得られた生成物を引続き、第3工程の温度域で少
くとも2時間以上保持する工程(第4工程と略記
する)にある。この工程により、最終的な結晶化
が完了する。 本発明方法の特徴的要件について、さらに詳細
に説明すると、本発明においては、X型ゼオライ
トの合成用原料のアルミナ源としては、水酸化ア
ルミニウム塩またはこれに水酸化ナトリウムの如
き強アルカリを添加することにより得られるアル
ミン酸ナトリウムのような含アルミニウム化合物
が使用される。またシリカ源としては、水溶性の
珪酸アルカリ金属塩、例えば珪酸ナトリウム、水
ガラス等が使用出来る。また、アルカリ源として
は水酸化ナトリウムが好適である。これら出発原
料物質の組成においては既述した如く、Na2O/
Al2O3およびSiO2/Al2O3のモル比を夫々3.6〜
6.5、2.5〜3.6の範囲内に保持することが必要であ
り、また、上記原料物質を含む固相−液相より成
る混合物中の水溶液相のアルカリ度が1.3〜2.9N
になるように調節することが必要である。これら
の諸要件は、X型ゼオライトの結晶化の促進、生
成物中への夾雑物の混入の防止、X型ゼオライト
製造所要時間の短縮等において重要な影響を与え
る事項である。上記アルカリ度の下限値以下のア
ルカリ度の領域では、アルカリ度の減少ととも
に、無定形珪酸塩のX型ゼオライトへの結晶化が
遅くなるという結果をもたらす。上記のアルカリ
度の測定は、反応母液の一定量を採取してこれを
適当量の水にて希釈した後フエノールフタレン指
示薬を添加してから標準の塩酸溶液を用いて標定
することにより容易に行うことができる。本発明
の第1工程においては前述のとおりに原料組成と
アルカリ度を維持して難溶性の珪酸アルミニウム
塩の沈澱生成を強制撹拌下に行わしめることが必
要である。この工程で生成する難溶性の珪酸アル
ミニウムスラリーは無定形であり、その粒度分布
や化学組成は一定とは云い難い。またその比表面
積の値を小さく、通常100m2/g(無水スラリー
基準)以下でゼオライト化は殆んど見られない。
この工程で生成して来る無定形の珪酸塩スラリー
を出来るだけ均質化し、それの組成変動を最少限
にするためにも40℃以下、好ましくは、10℃〜40
℃の比較的低温域で強制撹拌をしながらスラリー
を形成せしめる必要がある。次に本発明の第2工
程である珪酸アルミニウムスラリーの熟成工程で
は、前述の如く、生成液を10℃〜45℃の温度範囲
に保つて撹拌下に1時間以上保持する。この工程
は、最終的に良質のX型ゼオライトを得るために
必要な工程であり、この工程により、第1工程で
形成された無定形の珪酸アルミニウムスラリーの
粒子径が、より均等化されるとともに、均質化さ
れ、局部的な組成変動も熟成時間の増大につれて
極めて僅少になるという利点をもたらす。この工
程終了時には生成した珪酸塩スラリーは、その化
学組成としては、ほぼX型ゼオライトの組成を示
すが、構造的にはスラリーの大部分が無定形粒子
より成つており、ゼオライト結晶に特有な多孔質
の三次元構造は殆んど見られない。この工程で得
られるスラリー粒子の比表面積は依然小さく、通
常の場合180m2/g以下であるが一方生成粒子の
大部分は10μ以下の大きさになる。かかる大きさ
は後述の結晶化を促進する要因となるので好まし
い。本発明の第1工程および第2工程は既述の如
く比較的低温で何れも撹拌下に行われるが、かか
る温度で撹拌を行なうことにより、生成粒子の凝
集にもとづく塊状化(固体現象)が防止されて粒
子はより細かく分散され、より均質化されるとい
う結果がもたらされる。このようにして分散され
均質化された粒子はX型ゼオライトへの結晶化に
おいて好ましい効果をもたらすものである。第2
工程のスラリー熟成温度が上限値45℃以上の領域
ではスラリー粒子径が過大になる傾向が見られ、
その場合には、引続き、第3〜4工程を実施して
も最終的に得られるX型ゼオライト結晶の純度が
低下し、本発明の如き優れたX型ゼオライトは得
られない。本発明の第3工程は熟成を終了した珪
酸アルミニウムスラリー含有液の加熱を行つてX
型ゼオライトへの結晶化温度まで昇温させる工程
である。この工程においては、先行するスラリー
の熟成工程の液温より所定の結晶化温度まで昇温
する際少くとも1時間以上をかけることが必要と
される。それにより極めて純度の高い均質なX型
ゼオライト粒子が、最終的な第4工程を経て得ら
れるものである。より短時間の昇温速度では最終
的に得られるX型ゼオライトへのA型ゼオライ
ト、P型ゼオライト、無定形物質等の混入度が増
大し、最終X型ゼオライト製品の純度が低下する
傾向が認められる。通常この昇温工程は少くとも
1時間、好ましくは1時間30分〜3時間である。
本発明の第4工程は、第3工程で得られた生成物
を80℃〜105℃の温度領域において、少くとも2
時間以上保持することにより行われる。既述した
如くX型ゼオライト結晶の生成はアルカリ度、温
度、時間其の他の因子により左右されるが上記の
下限値以下の温度、例えば60℃の温度では30時間
を要しても本発明方法により得られる如き高純度
のX型ゼオライトの生成は不可能である。また、
上記の上限値以上の温度では母液の沸騰をきたす
ので、かかる高温下の結晶化は、本発明の目的は
達成し得ない。 本発明の方法により、極めて純度の高い品質の
優れたX型ゼオライトが得られ、そのX型ゼオラ
イトの平均粒子径も2〜4μの範囲内にあり極め
て均質で活性度も高い。本発明方法により得られ
るX型ゼオライトは、市販のX型ゼオライトに比
較して、ガス吸着能やイオン交換反応の点で優れ
た性能を発揮する。 本発明方法の好ましい一実施態様においては、
強アルカリ性のアルミン酸ナトリウム溶液を、強
制撹拌下にある珪酸ナトリウムと水酸化ナトリウ
ムとを含む溶液に対して、一定速度で注入して行
き40℃以下の比較的低温で通常10℃〜40℃の温度
領域で無定形の珪酸アルミニウムスラリーを撹拌
しながら生成させる。この際、上記の注入操作終
了時に得られる固体−液体を含む混合物中の
Na2O/Al2O3およびSiO2/Al2O3のモル比はそれ
ぞれ3.6〜6.5、2.5〜3.6の範囲内にあり、且つ該
混合物中の水溶液相のアルカリ度は1.3〜2.9Nの
濃度範囲内に保持されるよう調節する必要があ
る。かかる原料の注入方式を採用することにより
生成してくる珪酸アルミニウムスラリーの組成変
動は最少に抑えられるとともに比較的に粒子径の
揃つた均質なスラリーの形成が可能になる。上記
の如き原料添加の方法を行うことにより、引続く
スラリーの熟成工程での熟成が容易になりその所
要時間も短縮されてくるという利点が得られる。
また、このようなスラリー形成を行つた場合はX
型ゼオライトへの結晶化工程も実施例にも見られ
る如く、短時間で好ましい結果が得られるという
利点がある。 また、本発明の好ましい一実施態様において
は、無定形の珪酸アルミニウムスラリーの形成に
際し珪酸ナトリウム溶液を、強制撹拌下にある強
アルカリを含んだアルミン酸ナトリウム溶液に対
して一定流速で注入して行き40℃以下の比較的低
温で通常10℃〜40℃の温度域で無定形の珪酸アル
ミニウムスラリーを撹拌しながら生成させる。こ
の際、注入操作終了時の混合物中のNa2O/Al2O3
およびSiO2/Al2O3のモル比はそれぞれ3.6〜
6.5、2.5〜3.6の範囲内にあつてかつ、該混合物中
の水溶液相のアルカリ度は1.3〜2.9Nの濃度範囲
に保持される必要がある。このスラリー形成を終
了した後は、前述の第2〜4工程を順次に行うこ
とにより前述の実施態様で得られるとほぼ同質の
スラリーを得ることが可能であり、また最終的に
得られるX型ゼオライトも好ましい特性を有する
ものが得られる。 さらに、本発明の好ましい一実施態様において
は、無定形の珪酸塩スラリーを形成させる際に、
前述の実施態様におけるスラリー形成法と異な
り、珪酸ナトリウム溶液とアルミン酸ナトリウム
溶液を別々に調製し、これらの2種の液を個別的
にそれぞれ所定の流速で強制撹拌下にある水又は
強アルカリを含む液に注入してゆき、両液の注入
が同一時間内に終了するようにし、注入終了時に
得られた混合物中のNa2O/Al2O3およびSiO2
Al2O3のモル比がそれぞれ3.6〜6.5、2.5〜3.6の範
囲内にあり、且つ該混合物中の水溶液相のアルカ
リ度が1.3〜2.9Nになるようにして主として無定
形の珪酸アルミニウムスラリーの形成を40℃以下
の比較的低温で、通常10℃〜40℃の温度領域で行
わしめる。これに引続き第2〜4工程を順次に行
うことにより、活性度の大きい極めて純度の高い
X型ゼオライトが得られる。 本発明方法により得られる多孔性のX型ゼオラ
イトの平均粒子径は2〜3μであり、これの比表
面積は少くとも900m2/g以上である。本発明方
法により得られるX型ゼオライトの気体に対する
静的吸着容量は、公知の市販品(X型)に比較し
て著しく優れており、さらに水溶液中に於ける
Ca2+、Mg2+に対するイオン交換容量や速度も市
販のX型ゼオライトに比較して著しく優れてい
る。 以下に本発明の実施例を掲げるが、本発明は、
これらの実施例に限定されるものではない。 実施例 1 3つ口のガラスフラスコに水酸化アルミニウム
塩175gを採取し、これに水240mlと水酸化ナトリ
ウム275gとを加えて加熱溶解しアルミン酸ナト
リウム溶液を調製した。この溶液に対して珪酸ナ
トリウム液710gと水とを加え得られる混合物の
全容積を3.5に保持し、珪酸アルミニウムスラ
リーの生成を30℃付近で1000rpmの撹拌下に行つ
た。この場合Na2O/Al2O3のモル比は4.4に、ま
たSiO2/Al2O3のモル比は3.3に保持され、一方水
溶液相のアルカリ度は1.9Nに保たれた。次に上
述の工程で生成した無定形の珪酸アルミニウムス
ラリーを25℃〜30℃の温度域で750rpmの撹拌下
に約2時間保持してスラリーの熟成工程を実施し
た。引続き前記スラリー含有液を加温して2時間
20分を要して96℃に昇温せしめた。96℃の結晶化
温度に到達した後は同温度に7時間保持し、X型
ゼオライトの結晶化工程を終了した。 上記の合成により得られたX型ゼオライトの微
結晶よりなる反応生成物は、遠心分離法により
過された後、温水により洗浄された。温水による
洗浄は水洗液のPHが10〜11になるまで行つた。次
に水洗を終了した反応生成物を100℃〜110℃で乾
燥した。得られたX型ゼオライトは以下の如き特
性を有する。 X型ゼオライトの収量:381g(乾燥品) X型ゼオライト粉末の化学組成(乾燥品粉末): 0.94Na2O・Al2O3・2.3SiO2・xH2O X型ゼオライト(粉末乾燥品)の平均粒子径: 3〜4μ X型ゼオライト(粉末乾燥品)の真比重:1.94 X型ゼオライト粉末(無水物)の比表面積: 921m2/g 実施例 2 水酸化アルミニウム塩490gに、水600mlと水酸
化ナトリウム670gを加えて加熱溶解し、アルミ
ン酸ナトリウム溶液を調製した。上記溶液に水を
加えて、希釈し最終的に全容積を2.7に保つた
(溶液−1)。一方珪酸ナトリウム液2.00Kgを採取
し、これに水と水酸化ナトリウム100gを加え全
容積を7.3に保つた(溶液−2)。 前述の如くして調製した過剰のアルカリを含む
珪酸ナトリウム溶液(溶液−2)の全部を3つ口
ガラス製フラスコに入れ、750rpmの撹拌下に溶
液−1を45ml/minの流速で注入した。注入操作
は60分で終了した。この無定形の珪酸アルミニウ
ムスラリー生成工程において液温は25℃に保持さ
れた。Na2O/Al2O3のモル比は4.4に、また
SiO2/Al2O3のモル比は3.4に保持された。スラリ
ー形成終了時の水溶液相のアルカリ度は1.92Nの
保たれた。次にこの工程で生成した無定形の珪酸
アルミニウムスラリー液を25℃の温度で300rpm
の撹拌下に1時間10分保つてスラリーの熟成を行
つた。引続き前記のスラリー含有液を加温して1
時間40分を要して92℃の結晶化温度まで昇温する
工程を行つた。92℃の結晶化温度に到達した後
は、同温度に6時間保持してX型ゼオライトの結
晶化工程を終了した。 得られたX型ゼオライトの微細結晶は遠心分離
により過された後温水による洗浄が行われた。
前記水洗は水洗液のPHが10〜11になる迄行い、次
に水洗工程を終了して得られる反応生成物は100
℃〜110℃で乾燥された。得られたX型ゼオライ
トは以下の如き特性を有する。 X型ゼオライトの収量:1008g(乾燥粉末) X型ゼオライトの粉末の化学組成(乾燥粉末): 0.98Na2O・Al2O3・2.48SiO2・xH2O 但しx=5.45 X型ゼオライト(粉末乾燥品)の平均粒子径: 2〜3μ X型ゼオライト(粉末乾燥品)の真比重:1.97 X型ゼオライト粉末(無水物)の比表面積: 919m2/g 本実施例で得られたX型ゼオライトの粒子径
は、10μ以下であり、平均粒子径は上述の如く2
−3μであつた。かゝる微細なX型ゼオライトの
活性は、後述の具体例に示す如く、極めて高く、
公知方法で得られる市販のX型ゼオライトに比較
して幾多の優れた特性を有していることが判明し
た。 実施例 3 水酸化アルミニウム塩790gに、水1と水酸
化ナトリウム1.24Kgを加えて加熱溶解し、アルミ
ン酸ナトリウム溶液を調製した。次にこの溶液に
対して水を加えて希釈し最終的に全容積を10.6
に保つた。(溶液−1)。一方、珪酸ナトリウム液
3.22Kgを採取し、これを水にて希釈し全容積を
5.3に保つた(溶液−2)。 上記溶液−1の全部を3つ口のガラス製フラス
コに採取して、これを700rpmの撹拌下に保つ
た。かゝる撹拌下の状態にある溶液−1に対して
前記溶液−2を66ml/minの流速で注入した。こ
の注入は約80分で終了した。この無定形の珪酸ア
ルミニウムスラリー生成工程では液温は25℃〜27
℃に保持された。この場合Na2O/Al2O3のモル比
は4.4に、またSiO2/Al2O3のモル比は3.4に保持
された。スラリー形成終了時の水溶液相のアルカ
リ度は1.85Nの保たれた。次にこの工程で生成し
た無定形の珪酸アルミニウムスラリー液を25℃〜
27℃の温度で300rpmの撹拌下に2時間保持して
スラリーの熟成を行つた。引続き前記のスラリー
含有液を加温し1時間30分を要して97℃の結晶化
温度まで昇温せしめた。97℃の結晶化温度に到達
した後、同温度に5時間保持してX型ゼオライト
の結晶化工程を終了した。 得られたX型ゼオライトの微細な反応生成物は
遠心分離法により過され、温水による洗浄が行
われた。この温水洗浄は水洗液のPHが10〜11にな
る迄行われた。この水洗工程を終了した反応生成
物は100℃〜110℃で乾燥された。 X型ゼオライトの収量:1620g(乾燥粉末品) X型ゼオライト粉末の化学組成(乾燥粉末): 0.98Na2O・Al2O3・2.46SiO2・xH2O X型ゼオライト(粉末乾燥品)の平均粒子径: 2〜3μ X型ゼオライト(粉末乾燥品)の真比重:1.96 X型ゼオライト粉末(無水物)の比表面積: 935m2/g 本実施例の珪酸アルミニウムスラリーの熟成工
程の終了時点において、スラリーの少量を採取し
て物性を試験した。このスラリーの粒子の比表面
積を測定したところ157m2/gであつた。このこ
とから、この段階では、生成物は無定形の珪酸塩
が大部分であり、ゼオライトへの結晶化は殆んど
無視し得る程度であることが判る。また、このス
ラリーは、0.97Na2O・Al2O3・2.63SiO2・xH2O
の化学組成を示すほか、極めて微細な粒子で分散
しているものであることが確認された。この実施
例の最終の結晶化工程において、97℃に昇温して
から2時間経過の時点で固体試料を採取し、その
電子顕微鏡試験とX線回折を行つた結果上記の経
過時点では大部分の珪酸アルミニウムはX型ゼオ
ライトへ結晶化されていることが確認された。 実施例 4 水酸化アルミニウム1.22Kgに、水1.7と水酸
化ナトリウム1.9Kgを加えて加熱溶解し、アルミ
ン酸ナトリウム溶液を調製した。上記溶液に、水
を加えて希釈し最終的に全容積を6.6に保つた
(溶液−1)。一方珪酸ナトリウム液5.0Kgを採取
し、これを水にて希釈し全容積を8.1に保つた
(溶液−2)。さらに水酸化ナトリウム360gを水
に溶解して全容積を15に保つた(溶液−3)。 溶液−3の全量をステンレスチール製の反応槽
に投入してこれを650rpmの撹拌下に保ち、これ
に、溶液−1および溶液−2を個別的に異なる定
流速で注入した。即ち、溶液−1は94ml/min、
溶液−2は116ml/minの流速で反応槽に注入し
た。両液の注入は何れも約70分で終了した。この
無定形の珪酸アルミニウムスラリーを生成せしめ
る工程では、液温は25℃〜28℃に保持された。そ
の際、Na2O/Al2O3のモル比は5.04に、また
SiO2/Al2O3のモル比は3.36に保持された。さら
にスラリー形成終了時の水溶液相のアルカ度は
1.88Nに保たれた。こうして得られた無定形の珪
酸アルミニウムスラリー液を、25℃〜28℃の温度
で250rpmの撹拌下に2時間30分保持しスラリー
の熟成を行つた。引続き前記スラリー含有液を加
温し、2時間を要して94℃〜95℃の結晶化温度域
まで昇温せしめた。次いで、得られた生成物を、
上記の結晶化領域の温度に、5時間保持すること
によりX型ゼオライトの結晶化を行つた。 得られたX型ゼオライトの微細結晶は前掲の実
施例におけると同様に遠心分離法により過さ
れ、次いで、温水による洗浄が行われた。生成物
の水洗は水洗液のPHが10〜11になる迄行われた。
水洗終了後X型ゼオライト生成物は100℃〜110℃
で乾燥された。 X型ゼオライトの収量:2.48Kg(乾燥粉末品) X型ゼオライトの化学組成(乾燥粉末): 1.03Na2O・Al2O3・2.40SiO2・xH2O X型ゼオライト(粉末乾燥品)の平均粒子径: 1.5〜2.5μ X型ゼオライト(粉末乾燥品)の真比重:1.93 X型ゼオライト粉末(無水物)の比表面積: 〜938m2/g 本実施例における結晶化工程を開始して2時間
経過の時点においては大部分の珪酸アルミニウム
は極めて微細なX型ゼオライトへと結晶化されて
いることが認められた。本実施例で得られるX型
ゼオライトの純度は極めて高く、活性度も後述の
具体例で示す如く、市販のX型ゼオライト吸着剤
に比較してより優れていることが判明した。 本発明方法により得られるX型ゼオライトは、
前述した如く、粒形の揃つた微細な結晶粒子より
構成され、その純度も他の公知の製造法により得
られるX型ゼオライトに比較して著しく高い。本
発明の一実施態様において得られたX型ゼオライ
トの平均粒子径は、実施例1では3〜4μ、実施
例2および実施例3では2〜3μを示している
が、さらに本発明の好ましい一実施態様による
と、さらに小さい平均粒子径を有するX型ゼオラ
イトの製造が可能である。すなわち、実施例4で
得られるX型ゼオライトの平均粒子径は1.5〜2.5
μであり、その活性も極めて優れている。 本発明方法で得られるX型ゼオライトは極めて
微細な結晶粒子より構成され、比表面積値も実施
例に記載されている如く高い値を有しており、そ
の活性も著しく大きいのでガスに対する吸着能や
その吸着速度ならびに脱着速度も公知の方法で得
られるX型ゼオライト吸着剤に比較して極めて優
れている。本発明方法により得られたX型ゼオラ
イトの水分の吸着性能を第1表に示す。実施例1
〜4で得らたX型ゼオライトに対する水分吸着性
能は、市販のX型ゼオライト(MS−13X)に比
較して著しく優れていることが判る。表中の括弧
内の温度は結晶化工程のそれを、また時間は結晶
化時間を示したものである。なお*印は、結晶化
工程の途中で固相の試料の採取を採取を行いその
水分吸着能を測定した結果を示すものである。第
1表の結果を見ても本発明方法で得られるX型ゼ
オライトは脱湿等の分野で市販のX型ゼオライト
吸着剤に比較してより効力を発揮することが期待
される。
The present invention provides a method for producing highly active and highly pure X-type zeolite. More specifically, X obtained by the known production method of the present invention
The present invention provides a method for producing highly purified type X zeolite, which has superior physical properties compared to type zeolite and particularly has high activity. X-type zeolite is generally 0.9±0.2M〓O・
Al 2 O 3・2.5±0.5SiO 2・xH 2 O (M is a metal atom, n
is the valence of the metal, x is the number of molecules of crystal water)
It is expressed by the chemical formula and has a similar structure to natural faujasite.
Conventionally, the following methods are known as synthesis methods. Using sodium silicate as the silica source and sodium aluminate as the alumina source as raw materials for the synthesis of X-type zeolite, 100%
Method for obtaining type X zeolite by holding at ℃ for 6 hours [Zeolite and its utilization, P119
(1967), Gihodo; GTKerr, J.Phys.Chem.
70 , 1047 (1966)]. A method of obtaining X-type zeolite crystals by using silicate minerals such as carrion and allofene as starting materials and heat-treating them with an alkali. A method for producing type X zeolite by hydrothermal synthesis using raw materials containing Na 2 O, Al 2 O 3 and SiO 2 (USP 2882244). However, the quality of type X zeolite obtained by these known methods cannot necessarily be said to be satisfactory depending on the field of use. For example, the particle size distribution of type
It shows a wide distribution such as μ, and has the disadvantage that the particle size is irregular. With such a particle size distribution, the reactivity upon activation is not uniform, leading to undesirable results in terms of reaction rate during gas adsorption or ion exchange reaction with metal ions in solution. Furthermore, the known
In the type zeolite synthesis method, impurities such as A type zeolite and P type zeolite are easily mixed into the X type zeolite crystal particles, and the conversion rate of aluminum silicate (amorphous) to X type crystals is not necessarily satisfactory. There was a problem that it was impossible to say. The present invention provides an excellent method for producing X-type zeolite that overcomes the drawbacks of such known production methods. The present inventor conducted a detailed analysis of the factors that influence the synthesis of type X zeolite, and
As a result of follow-up experiments, we finally determined the composition and concentration of the raw materials used, alkalinity, heating rate of the reaction mixture for crystallization, crystallization temperature and time, liquid temperature and stirring operation during slurry formation, etc. It has been found that this has a significant effect on the quality of the type X zeolite obtained. Furthermore, in addition to the above-mentioned factors, the present inventor has determined the conditions for producing a slurry of amorphous aluminum silicate (the first step of the present invention) and the aging conditions for homogenizing the slurry (the second step of the present invention). It has been found that this is an extremely important factor in obtaining X-type zeolite crystal particles having excellent physical properties. The present invention has been made based on these valuable findings.
The present invention will be explained in detail below. The method of the present invention uses (a) an alkali metal salt of aluminic acid, (b) an alkali metal salt of silicic acid, (c) an alkali metal hydroxide, and (d) water as raw materials, and the method comprises: A mixture was prepared using the following amounts: SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio = 2.5 to 3.6 M 2 O / Al 2 O 3 molar ratio = 3.6 to 6.5 (M represents an alkali metal). , when the alkalinity of the aqueous phase of the mixture is 1.3
The amount of the alkali metal hydroxide used was adjusted to ~2.9N, and the mixture was stirred at a temperature below 40°C to generate an amorphous aluminum silicate salt and form a slurry mixture. , the resulting slurry mixture is maintained at a temperature range of 10°C to 45°C under stirring for at least 1 hour, and then the slurry mixture is heated to a temperature range of 80°C to 105°C for at least 1 hour. The first feature of the present invention is that the amorphous aluminum silicate salt is crystallized by raising the temperature to a temperature of The point lies in the step (abbreviated as the first step) up to the production of an amorphous aluminum silicate salt in the method of the present invention. That is, in the first step, in order to obtain a slurry-like mixture by producing an amorphous aluminum silicate salt, in the present invention, (a) an alkali metal salt of aluminate (b) an alkali metal salt of silicate (c) an alkali Using metal hydroxide and (d) water as raw materials, molar ratio of SiO 2 /Al 2 O 3 in this raw material = 2.5 to 3.6 M 2 O / Al 2 O 3 molar ratio = 3.6 ~6.5 (M represents an alkali metal) to prepare the mixture, and the alkalinity of the aqueous phase of the mixture is from 1.3 to
The requirement is to adjust the amount of alkali metal hydroxide used above to 2.9N and to stir this mixture at a temperature below 40°C. Among the raw materials, the alkali metal salt of aluminate is prepared by using aluminum hydroxide as a starting material and forming the alkali metal salt of aluminate with the aluminum hydroxide, water, and alkali metal hydroxide. It may also be prepared by forming an aqueous solution. Therefore, in such a case, the alkali metal salt of aluminate in the representation (a) of the raw material of the present invention can be read as an aluminum hydroxide salt. The second feature of the present invention is a step (abbreviated as the second step) of maintaining the slurry mixture obtained in the first step in a temperature range of 10°C to 45°C to ripen the precipitate. . In this step, the above-mentioned slurry mixture is aged by maintaining it at a temperature range of 10° C. to 45° C. for at least 1 hour or more while stirring. A third feature of the present invention is that the liquid material containing the aluminum silicate salt slurry obtained in the second step is heated to a temperature of 80°C to 105°C for at least one hour to form an amorphous material. The step is to crystallize the aluminum silicate salt (abbreviated as the third step). Furthermore, the fourth feature of the present invention is a step (abbreviated as the fourth step) in which the product obtained in the third step is subsequently held in the temperature range of the third step for at least 2 hours or more. This step completes the final crystallization. To explain in more detail the characteristic requirements of the method of the present invention, in the present invention, aluminum hydroxide salt or a strong alkali such as sodium hydroxide is added to it as an alumina source for the synthesis of type X zeolite. Aluminum-containing compounds such as sodium aluminate obtained by this method are used. Further, as the silica source, water-soluble alkali metal silicate salts such as sodium silicate, water glass, etc. can be used. Moreover, sodium hydroxide is suitable as an alkali source. As mentioned above, the composition of these starting materials is Na 2 O/
The molar ratio of Al 2 O 3 and SiO 2 /Al 2 O 3 is 3.6 to 3.6, respectively.
6.5, it is necessary to maintain the alkalinity within the range of 2.5 to 3.6, and the alkalinity of the aqueous solution phase in the mixture consisting of solid phase and liquid phase containing the above raw material is 1.3 to 2.9N.
It is necessary to adjust so that These requirements have important effects on promoting the crystallization of type X zeolite, preventing contaminants from being mixed into the product, shortening the time required for producing type X zeolite, etc. In the alkalinity range below the lower limit of alkalinity, the alkalinity decreases and the crystallization of the amorphous silicate into X-type zeolite slows down. The above alkalinity can be easily measured by taking a certain amount of the reaction mother liquor, diluting it with an appropriate amount of water, adding a phenolphthalene indicator, and standardizing it using a standard hydrochloric acid solution. It can be carried out. In the first step of the present invention, it is necessary to maintain the raw material composition and alkalinity as described above and to form a precipitate of the hardly soluble aluminum silicate salt under forced stirring. The poorly soluble aluminum silicate slurry produced in this step is amorphous, and its particle size distribution and chemical composition are hardly constant. In addition, when the specific surface area is set to a small value, usually less than 100 m 2 /g (based on anhydrous slurry), almost no zeolite formation is observed.
In order to homogenize the amorphous silicate slurry produced in this step and to minimize compositional fluctuations, the temperature should be below 40°C, preferably between 10°C and 40°C.
It is necessary to form a slurry under forced stirring at a relatively low temperature of °C. Next, in the aging step of the aluminum silicate slurry, which is the second step of the present invention, as described above, the product liquid is maintained at a temperature range of 10 DEG C. to 45 DEG C. and kept under stirring for 1 hour or more. This step is necessary to finally obtain high-quality X-type zeolite, and this step makes the particle size of the amorphous aluminum silicate slurry formed in the first step more uniform. , which has the advantage that it is homogenized and that local compositional fluctuations become extremely small as the aging time increases. The silicate slurry produced at the end of this process has a chemical composition similar to that of type The three-dimensional structure of quality is hardly visible. The specific surface area of the slurry particles obtained in this process is still small, usually less than 180 m 2 /g, while the majority of the particles produced have a size of less than 10 microns. Such a size is preferable because it becomes a factor that promotes crystallization, which will be described later. As mentioned above, the first and second steps of the present invention are both carried out at relatively low temperatures with stirring, but by stirring at such temperatures, agglomeration (solid phenomenon) due to aggregation of the produced particles is prevented. This results in particles being more finely dispersed and more homogenized. The particles thus dispersed and homogenized have a favorable effect on crystallization into type X zeolite. Second
In the region where the slurry maturation temperature in the process is higher than the upper limit of 45℃, the slurry particle size tends to become excessive.
In that case, even if the third and fourth steps are subsequently carried out, the purity of the type X zeolite crystals finally obtained decreases, and the excellent type X zeolite of the present invention cannot be obtained. The third step of the present invention is to heat the aged aluminum silicate slurry-containing liquid.
This is the process of raising the temperature to the crystallization temperature to form zeolite. In this step, it is necessary to take at least one hour to raise the temperature from the liquid temperature in the preceding slurry aging step to a predetermined crystallization temperature. As a result, homogeneous X-type zeolite particles with extremely high purity are obtained through the final fourth step. At a shorter heating rate, the degree of contamination of A-type zeolite, P-type zeolite, amorphous substances, etc. into the final X-type zeolite increases, and the purity of the final X-type zeolite product tends to decrease. It will be done. Usually this heating step is for at least 1 hour, preferably 1 hour and 30 minutes to 3 hours.
In the fourth step of the present invention, the product obtained in the third step is heated at a temperature range of 80°C to 105°C for at least 2 hours.
This is done by holding it for more than an hour. As mentioned above, the formation of type X zeolite crystals depends on alkalinity, temperature, time, and other factors, but the present invention can be performed even if it takes 30 hours at a temperature below the above lower limit, for example, at a temperature of 60°C. It is not possible to produce high purity type X zeolites as obtained by the method. Also,
Since the mother liquor boils at temperatures above the above upper limit, crystallization at such high temperatures cannot achieve the object of the present invention. By the method of the present invention, type X zeolite with extremely high purity and excellent quality can be obtained, and the average particle size of the type X zeolite is within the range of 2 to 4 μ, is extremely homogeneous, and has high activity. The type X zeolite obtained by the method of the present invention exhibits superior performance in terms of gas adsorption ability and ion exchange reaction compared to commercially available type X zeolite. In a preferred embodiment of the method of the present invention,
A strongly alkaline sodium aluminate solution is injected at a constant rate into a solution containing sodium silicate and sodium hydroxide under forced stirring. An amorphous aluminum silicate slurry is produced with stirring in the temperature range. At this time, in the solid-liquid mixture obtained at the end of the above injection operation,
The molar ratios of Na2O / Al2O3 and SiO2 / Al2O3 are in the range of 3.6-6.5 and 2.5-3.6 , respectively, and the alkalinity of the aqueous phase in the mixture is in the range of 1.3-2.9N. It is necessary to adjust the concentration to maintain it within the range. By employing such a raw material injection method, compositional fluctuations in the aluminum silicate slurry produced can be minimized, and a homogeneous slurry with relatively uniform particle sizes can be formed. By performing the method of adding raw materials as described above, it is possible to obtain the advantage that the subsequent maturing step of the slurry becomes easy and the required time is shortened.
In addition, if such slurry formation is performed,
As seen in the examples, the crystallization process to form zeolite has the advantage that favorable results can be obtained in a short period of time. Further, in a preferred embodiment of the present invention, when forming an amorphous aluminum silicate slurry, a sodium silicate solution is injected at a constant flow rate into a sodium aluminate solution containing a strong alkali under forced stirring. An amorphous aluminum silicate slurry is produced at a relatively low temperature of 40°C or lower, usually in a temperature range of 10°C to 40°C, with stirring. At this time, Na 2 O / Al 2 O 3 in the mixture at the end of the injection operation
and the molar ratio of SiO 2 /Al 2 O 3 is 3.6~
6.5, within the range of 2.5 to 3.6, and the alkalinity of the aqueous phase in the mixture must be maintained in the concentration range of 1.3 to 2.9N. After completing this slurry formation, it is possible to obtain a slurry of substantially the same quality as that obtained in the above-mentioned embodiment by sequentially carrying out the above-mentioned 2nd to 4th steps. Zeolites with favorable properties can also be obtained. Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, when forming the amorphous silicate slurry,
Unlike the slurry formation method in the embodiment described above, the sodium silicate solution and the sodium aluminate solution are prepared separately, and these two solutions are individually mixed with water or a strong alkali under forced stirring at a predetermined flow rate. The mixture of Na 2 O / Al 2 O 3 and SiO 2 /
A mainly amorphous aluminum silicate slurry is prepared such that the molar ratio of Al 2 O 3 is in the range of 3.6 to 6.5 and 2.5 to 3.6, respectively, and the alkalinity of the aqueous phase in the mixture is 1.3 to 2.9N. The formation is carried out at relatively low temperatures below 40°C, usually in the temperature range of 10°C to 40°C. Subsequently, by sequentially performing the second to fourth steps, a highly purified X-type zeolite with high activity can be obtained. The porous X-type zeolite obtained by the method of the present invention has an average particle size of 2 to 3 μm, and a specific surface area of at least 900 m 2 /g. The static adsorption capacity for gases of type X zeolite obtained by the method of the present invention is significantly superior to that of the known commercial product (type
The ion exchange capacity and rate for Ca 2+ and Mg 2+ are also significantly superior to commercially available X-type zeolites. Examples of the present invention are listed below.
The present invention is not limited to these examples. Example 1 175 g of aluminum hydroxide salt was collected in a three-necked glass flask, and 240 ml of water and 275 g of sodium hydroxide were added thereto and dissolved by heating to prepare a sodium aluminate solution. To this solution, 710 g of sodium silicate solution and water were added, the total volume of the resulting mixture was maintained at 3.5, and aluminum silicate slurry was produced at around 30° C. under stirring at 1000 rpm. In this case the Na 2 O/Al 2 O 3 molar ratio was kept at 4.4 and the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio at 3.3, while the alkalinity of the aqueous phase was kept at 1.9N. Next, the amorphous aluminum silicate slurry produced in the above process was maintained at a temperature range of 25° C. to 30° C. under stirring at 750 rpm for about 2 hours to perform a slurry aging step. Subsequently, the slurry-containing liquid was heated for 2 hours.
It took 20 minutes to raise the temperature to 96°C. After reaching the crystallization temperature of 96°C, the same temperature was maintained for 7 hours to complete the crystallization process of type X zeolite. The reaction product consisting of microcrystals of type X zeolite obtained by the above synthesis was filtered by centrifugation and then washed with warm water. Washing with warm water was continued until the pH of the washing solution reached 10-11. Next, the reaction product that had been washed with water was dried at 100°C to 110°C. The obtained type X zeolite has the following properties. Yield of X-type zeolite: 381g (dry product) Chemical composition of X-type zeolite powder (dry product powder): 0.94Na 2 O・Al 2 O 3・2.3SiO 2・xH 2 O Average particle size: 3 to 4μ True specific gravity of type X zeolite (dried powder): 1.94 Specific surface area of type X zeolite powder (anhydrous): 921 m 2 /g Example 2 490 g of aluminum hydroxide salt, 600 ml of water, and water 670 g of sodium oxide was added and dissolved by heating to prepare a sodium aluminate solution. Water was added to the above solution to dilute it and the final total volume was kept at 2.7 (Solution-1). On the other hand, 2.00 kg of sodium silicate solution was collected, and water and 100 g of sodium hydroxide were added to this to maintain the total volume at 7.3 (solution-2). The entire sodium silicate solution (solution-2) containing excess alkali prepared as described above was placed in a three-necked glass flask, and solution-1 was injected at a flow rate of 45 ml/min while stirring at 750 rpm. The injection operation was completed in 60 minutes. In this amorphous aluminum silicate slurry production process, the liquid temperature was maintained at 25°C. The molar ratio of Na 2 O/Al 2 O 3 is 4.4 and
The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio was kept at 3.4. The alkalinity of the aqueous phase at the end of slurry formation was maintained at 1.92N. Next, the amorphous aluminum silicate slurry liquid produced in this process was heated at 300 rpm at a temperature of 25°C.
The slurry was aged for 1 hour and 10 minutes under stirring. Subsequently, the slurry-containing liquid was heated to 1
A step of raising the temperature to a crystallization temperature of 92° C. was carried out over a period of 40 minutes. After reaching the crystallization temperature of 92° C., the same temperature was maintained for 6 hours to complete the crystallization process of type X zeolite. The obtained fine crystals of type X zeolite were filtered by centrifugation and then washed with warm water.
The water washing is carried out until the pH of the washing solution becomes 10 to 11, and then the reaction product obtained by completing the water washing process is 100%
Dry at ~110°C. The obtained type X zeolite has the following properties. Yield of X-type zeolite: 1008g (dry powder) Chemical composition of X-type zeolite powder (dry powder): 0.98Na 2 O・Al 2 O 3・2.48SiO 2・xH 2 O where x=5.45 Average particle diameter of type X zeolite (dried product): 2 to 3 μ True specific gravity of type X zeolite (dried powder): 1.97 Specific surface area of type X zeolite powder (anhydrous): 919 m 2 /g Type X zeolite obtained in this example The particle size is 10 μ or less, and the average particle size is 2 as described above.
It was -3μ. The activity of such fine X-type zeolite is extremely high, as shown in the specific examples below.
It has been found that it has many superior properties compared to commercially available type X zeolite obtained by known methods. Example 3 1 water and 1.24 kg of sodium hydroxide were added to 790 g of aluminum hydroxide salt and dissolved by heating to prepare a sodium aluminate solution. Next, add water to dilute this solution to make a final total volume of 10.6
I kept it. (Solution-1). On the other hand, sodium silicate solution
Collect 3.22Kg and dilute it with water to make up the entire volume.
5.3 (Solution-2). The entire solution-1 was collected in a three-necked glass flask, which was kept under stirring at 700 rpm. The solution-2 was injected into the solution-1 under such stirring at a flow rate of 66 ml/min. This injection was completed in approximately 80 minutes. In this process of producing amorphous aluminum silicate slurry, the liquid temperature is between 25°C and 27°C.
It was kept at ℃. In this case the Na 2 O/Al 2 O 3 molar ratio was kept at 4.4 and the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio at 3.4. The alkalinity of the aqueous phase at the end of slurry formation was maintained at 1.85N. Next, the amorphous aluminum silicate slurry liquid produced in this process was heated to 25°C.
The slurry was aged at a temperature of 27°C for 2 hours with stirring at 300 rpm. Subsequently, the slurry-containing liquid was heated to a crystallization temperature of 97° C. over a period of 1 hour and 30 minutes. After reaching the crystallization temperature of 97°C, the same temperature was maintained for 5 hours to complete the crystallization process of type X zeolite. The resulting fine reaction product of type X zeolite was filtered by centrifugation and washed with hot water. This hot water washing was continued until the pH of the washing solution reached 10-11. The reaction product after this water washing step was dried at 100°C to 110°C. Yield of X-type zeolite: 1620g (dry powder) Chemical composition of X-type zeolite powder (dry powder): 0.98Na 2 O・Al 2 O 3・2.46SiO 2・xH 2 O Average particle diameter: 2 to 3 μ True specific gravity of X-type zeolite (dry powder): 1.96 Specific surface area of X-type zeolite powder (anhydrous): 935 m 2 /g At the end of the aging process of the aluminum silicate slurry of this example , a small amount of the slurry was taken and tested for physical properties. The specific surface area of the particles in this slurry was measured and found to be 157 m 2 /g. This shows that at this stage, the product is mostly amorphous silicate, and crystallization into zeolite is almost negligible. In addition, this slurry is 0.97Na 2 O・Al 2 O 3・2.63SiO 2・xH 2 O
In addition to showing the chemical composition of the substance, it was also confirmed that it was dispersed in extremely fine particles. In the final crystallization step of this example, a solid sample was collected 2 hours after the temperature was raised to 97°C, and as a result of electron microscopy and X-ray diffraction, it was found that most of the It was confirmed that aluminum silicate was crystallized into X-type zeolite. Example 4 To 1.22 kg of aluminum hydroxide, 1.7 kg of water and 1.9 kg of sodium hydroxide were added and dissolved by heating to prepare a sodium aluminate solution. The above solution was diluted by adding water to keep the final total volume at 6.6 (Solution-1). On the other hand, 5.0 kg of sodium silicate solution was collected and diluted with water to keep the total volume at 8.1 (solution-2). Further, 360 g of sodium hydroxide was dissolved in water to maintain a total volume of 15 (Solution-3). The entire amount of Solution-3 was put into a stainless steel reaction tank, which was kept under stirring at 650 rpm, and Solution-1 and Solution-2 were individually injected into this at different constant flow rates. That is, solution-1 is 94ml/min,
Solution-2 was injected into the reaction tank at a flow rate of 116 ml/min. Injection of both solutions was completed in about 70 minutes. In the step of producing this amorphous aluminum silicate slurry, the liquid temperature was maintained at 25°C to 28°C. At that time, the molar ratio of Na 2 O / Al 2 O 3 was 5.04, and
The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio was kept at 3.36. Furthermore, the alkalinity of the aqueous solution phase at the end of slurry formation is
It was kept at 1.88N. The thus obtained amorphous aluminum silicate slurry was maintained at a temperature of 25° C. to 28° C. with stirring at 250 rpm for 2 hours and 30 minutes to age the slurry. Subsequently, the slurry-containing liquid was heated, and the temperature was raised to a crystallization temperature range of 94°C to 95°C over a period of 2 hours. Then, the obtained product is
The X-type zeolite was crystallized by maintaining the temperature in the above crystallization region for 5 hours. The obtained fine crystals of type X zeolite were filtered by centrifugation in the same manner as in the above examples, and then washed with hot water. The product was washed with water until the pH of the washing solution reached 10-11.
After washing with water, the X-type zeolite product will be at a temperature of 100℃ to 110℃.
dried in Yield of X-type zeolite: 2.48Kg (dry powder) Chemical composition of X-type zeolite (dry powder): 1.03Na 2 O・Al 2 O 3・2.40SiO 2・xH 2 O Average particle size: 1.5 to 2.5μ True specific gravity of type X zeolite (dried powder): 1.93 Specific surface area of type It was observed that most of the aluminum silicate had been crystallized into extremely fine X-type zeolite over time. The purity of the X-type zeolite obtained in this example was extremely high, and the activity was also found to be superior to commercially available X-type zeolite adsorbents, as shown in specific examples below. The type X zeolite obtained by the method of the present invention is
As mentioned above, it is composed of fine crystal grains with a uniform grain shape, and its purity is significantly higher than that of X-type zeolite obtained by other known production methods. The average particle diameter of the X-type zeolite obtained in one embodiment of the present invention is 3 to 4 μ in Example 1, and 2 to 3 μ in Examples 2 and 3, and in a more preferred embodiment of the present invention. According to embodiments, it is possible to produce type X zeolites with even smaller average particle sizes. That is, the average particle diameter of the X-type zeolite obtained in Example 4 is 1.5 to 2.5.
μ, and its activity is also extremely excellent. The X-type zeolite obtained by the method of the present invention is composed of extremely fine crystal particles, has a high specific surface area value as described in the examples, and has extremely high activity, so it has a high adsorption capacity for gases. Its adsorption rate and desorption rate are also extremely superior compared to X-type zeolite adsorbents obtained by known methods. Table 1 shows the water adsorption performance of type X zeolite obtained by the method of the present invention. Example 1
It can be seen that the moisture adsorption performance of the X-type zeolite obtained in 4 to 4 is significantly superior to that of the commercially available X-type zeolite (MS-13X). The temperature in parentheses in the table indicates that of the crystallization step, and the time indicates the crystallization time. Note that the * mark indicates the result of collecting a sample of the solid phase during the crystallization process and measuring its water adsorption capacity. Looking at the results in Table 1, it is expected that the X-type zeolite obtained by the method of the present invention will be more effective in the field of dehumidification than commercially available X-type zeolite adsorbents.

【表】【table】

【表】 本発明の方法で得られたX型ゼオライトの窒素
ガスの吸着能を第2表に示す。表中の括弧内は記
載した実施例における結晶化温度と時間を示した
ものである。第2表により、本発明方法で得られ
るX型ゼオライトは、市販品に比較して吸着能が
より大きいことが判る。(市販のMS−13Xに対す
る窒素ガス吸着量(25℃)は吸着圧が500、600、
740mmHgにおいてそれぞれ4.6、5.4、6.6ml/g吸
着剤(NTP)程度である。)
[Table] Table 2 shows the nitrogen gas adsorption capacity of the X-type zeolite obtained by the method of the present invention. The values in parentheses in the table indicate the crystallization temperature and time in the described examples. Table 2 shows that the type X zeolite obtained by the method of the present invention has a higher adsorption capacity than commercially available products. (Nitrogen gas adsorption amount (25℃) for commercially available MS-13X is determined by adsorption pressure of 500, 600,
At 740 mmHg, they are about 4.6, 5.4, and 6.6 ml/g adsorbent (NTP), respectively. )

【表】 本発明方法で得られるX型ゼオライトの炭酸ガ
ス吸着能は、例えば下記の如く示される(25
℃)。
[Table] The carbon dioxide adsorption capacity of type X zeolite obtained by the method of the present invention is shown, for example, as follows (25
℃).

【表】 この値は市販品に比較して本発明方法で得られ
るX型ゼオライトの吸着容量が著しく大きいこと
を示している。(例えば市販のMS−13XのCO2
吸着量(25℃)は、吸着圧が160、320、480、
600、720mmHgにおいてそれぞれ73、84、89、
93、95ml/g吸着剤(NTP)の程度である)。な
お、上記のガスの吸着試験においては、本発明方
法で得られたX型ゼオライトの乾燥粉体を、450
℃で活性化した後、さらにこれを減圧下に加熱し
て、再活性化したものが用いられた。 本発明方法で得られる微細なX型結晶粒子は活
性度が大で水溶液中においても共存金属イオンと
ゼオライト相のナトリウムイオンとのイオン交換
反応が速かに行われるという優れた特性を有す
る。一例として本発明の一実施態様で得られたX
型ゼオライト微粒子(化学組成:1.09Na2O・
Al2O3・2.34SiO2・xH2O)と水中のCa2+とのイ
オン交換について得られたデータを掲げる。
[Table] This value shows that the adsorption capacity of type X zeolite obtained by the method of the present invention is significantly larger than that of commercially available products. (For example, CO 2 − of commercially available MS-13X
The adsorption amount (25℃) is determined by adsorption pressure of 160, 320, 480,
73, 84, 89 at 600 and 720 mmHg, respectively.
93, 95ml/g adsorbent (NTP)). In the above gas adsorption test, the dry powder of type X zeolite obtained by the method of the present invention was
After activation at °C, this was further heated under reduced pressure to reactivate it and then used. The fine X-type crystal particles obtained by the method of the present invention have a high degree of activity and have the excellent property that the ion exchange reaction between the coexisting metal ions and the sodium ions of the zeolite phase takes place quickly even in an aqueous solution. As an example, X obtained in one embodiment of the present invention
type zeolite fine particles (chemical composition: 1.09Na 2 O・
We present data obtained on ion exchange between Al 2 O 3 2.34SiO 2・xH 2 O) and Ca 2+ in water.

【表】 このデータに示されているように10分経過時点
ではCa−結合能は141であり、(これは理論値の
76.1%に相当する)さらに30分値は146であり
(これは理論値の78.8%に相当する)2時間経過
ではCa−結合能は理論値の80%以上に到達して
いることが確認された。これに対し、市販のX型
ゼオライト吸着剤粉体のCa−結合値(CaOmg/
g−X型ゼオライト(無水基準))は65(10分
値)、97(30分値)であつた。なお、このカルシ
ウム結合能の測定は、洗剤ビルダー用のゼオライ
トのカルシウム結合能測定と同一方法により行わ
れたものである。本発明方法で得られる微細な純
度の高いX型ゼオライト(Na−型)は、水中に
溶存しているCa2+の如き2価金属イオンの捕捉
にも著しい効果を発揮することが確認された。
[Table] As shown in this data, the Ca-binding capacity was 141 after 10 minutes (this is the theoretical value).
Furthermore, the 30-minute value was 146 (this corresponds to 78.8% of the theoretical value), and it was confirmed that the Ca-binding capacity had reached more than 80% of the theoretical value after 2 hours. Ta. In contrast, the Ca-bond value (CaOmg/
g-X type zeolite (anhydrous standard)) was 65 (10 minute value) and 97 (30 minute value). Note that this measurement of calcium binding ability was performed by the same method as the measurement of calcium binding ability of zeolite for detergent builder. It has been confirmed that the fine, highly pure X-type zeolite (Na-type) obtained by the method of the present invention has a remarkable effect on capturing divalent metal ions such as Ca 2+ dissolved in water. .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) アルミン酸のアルカリ金属塩 (b) 珪酸のアルカリ金属塩 (c) アルカリ金属水酸化物および (d) 水 を原料物質として、この原料物質をこの原料物質
中における SiO2/Al2O3のモル比=2.5〜3.6 M2O/Al2O3のモル比=3.6〜6.5 (Mはアルカリ金属を示す) になるような量で用いてその混合物を調製し、そ
の際、その混合物の水溶液相のアルカリ度が1.3
〜2.9Nになるように上記のアルカリ金属水酸化
物の使用量を調整してこの混合物を40℃以下の温
度で撹拌することにより無定形の珪酸アルミニウ
ム塩を生成させてスラリー状混合物を形成せし
め、得られたスラリー状混合物を10℃〜45℃の温
度域に保持して撹拌下に少くとも1時間以上保持
し、次にそのスラリー状混合物を少くとも1時間
を要して80℃〜105℃の温度まで昇温させて上記
の無定形珪酸アルミニウム塩を結晶化せしめ、引
続き上記の温度下に少くとも2時間以上保持する
ことを特徴とする高活性度、高純度のX型ゼオラ
イトを製造する方法。 2 前記の原料物質の混合物の調製を、水酸化ア
ルミニウム、水および水酸化ナトリウムより得た
強アルカリ性のアルミン酸ナトリウム溶液と珪酸
ナトリウム水溶液とを加え合わせることにより行
う特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3 前記のスラリー状混合物の形成を、珪酸ナト
リウムおよび水酸化ナトリウムを含む水溶液に、
撹拌下に、強アルカリ性のアルミン酸ナトリウム
水溶液を一定速度で注入することにより行う特許
請求の範囲第1項に記載の方法。 4 前記のスラリー状混合物の形成を、強アルカ
リ性のアルミン酸ナトリウム水溶液に、撹拌下
に、珪酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムを含
む水溶液を一定速度で注入することにより行う特
許請求の範囲第1項に記載の方法。 5 前記のスラリー状混合物の形成を、水または
水酸化ナトリウム水溶液に、撹拌下に、別々に調
製した強アルカリ性のアルミン酸ナトリウム水溶
液と珪酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムを含
む水溶液をそれぞれ一定速度で注入し、かつ両液
の全量の注入を同一時間内に終了させることによ
り行う特許請求の範囲第1項に記載の方法。
[Scope of Claims] 1 (a) an alkali metal salt of aluminate, (b) an alkali metal salt of silicic acid, (c) an alkali metal hydroxide, and (d) water as a raw material, and this raw material is added to the raw material. molar ratio of SiO 2 /Al 2 O 3 = 2.5 to 3.6 molar ratio of M 2 O / Al 2 O 3 = 3.6 to 6.5 (M represents an alkali metal) to prepare a mixture thereof. In this case, the alkalinity of the aqueous phase of the mixture is 1.3.
The amount of the alkali metal hydroxide used was adjusted to ~2.9N, and the mixture was stirred at a temperature below 40°C to generate an amorphous aluminum silicate salt and form a slurry mixture. , the resulting slurry mixture is maintained at a temperature range of 10°C to 45°C under stirring for at least 1 hour, and then the slurry mixture is heated to a temperature range of 80°C to 105°C for at least 1 hour. ℃ to crystallize the amorphous aluminum silicate salt, and then maintain the temperature at the above temperature for at least 2 hours to produce a highly active, high purity X-type zeolite. how to. 2. The mixture of raw materials is prepared by adding together a strongly alkaline sodium aluminate solution obtained from aluminum hydroxide, water and sodium hydroxide, and an aqueous sodium silicate solution. the method of. 3. Adding the slurry mixture described above to an aqueous solution containing sodium silicate and sodium hydroxide;
The method according to claim 1, which is carried out by injecting a strongly alkaline aqueous sodium aluminate solution at a constant rate while stirring. 4. The slurry mixture is formed by injecting an aqueous solution containing sodium silicate and sodium hydroxide into a strongly alkaline aqueous sodium aluminate solution at a constant rate while stirring. the method of. 5 The above slurry mixture is formed by injecting separately prepared strongly alkaline sodium aluminate aqueous solution and aqueous solution containing sodium silicate and sodium hydroxide into water or sodium hydroxide aqueous solution at a constant rate while stirring. 2. The method according to claim 1, wherein the injection of the entire amount of both liquids is completed within the same period of time.
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RU2544673C1 (en) * 2011-04-13 2015-03-20 Юоп Ллк Alumosilicate zeolite compositions of x type with low content of type lta zeolite, including converted binding agent
US8603433B2 (en) * 2011-04-13 2013-12-10 Uop Llc Aluminosilicate X-type zeolite compositions with low LTA-type zeolite

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