KR19980033356A - 제올라이트 성형체의 내마모성을 개선시키는 방법 - Google Patents

제올라이트 성형체의 내마모성을 개선시키는 방법 Download PDF

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Abstract

제올라이트 성형체의 내마모성은 실리카 졸 수용액을 제올라이트 성형체에 분무한 다음, 임의로 이를 건조시키고 소성시킴으로써 개선된다.

Description

제올라이트 성형체의 내마모성을 개선시키는 방법
제올라이트는 흡착과 촉매 작용의 적용 분야에서 주로 예를 들어, 평균 직경이 약 30㎛ 내지 약 10㎜인 압출물 또는 입상과 같은 성형체로서 사용된다.
제올라이트 입상의 실제 기능 이외에, 예를 들어, 내파단성과 내마모성과 같은 이들의 기계적 특성이 매우 중요하다. 제올라이트 고정상(fixed beds)을 통해 기체 또는 액체를 유동시키는 공정에서 성형체의 저항성은 특히 중요하다. 이른바 정전기 흡착에 사용되는 제올라이트에 대해서 높은 내마모성이 요구되며 그렇지 않은 경우 이들의 취급시에 분진이 생성되게 된다. 이러한 입상으로는 예를 들어, 단열 창유리들 사이의 틈에서 공기를 건조시키는 데 사용되는 제올라이트가 있다.
목적하는 입자 크기와 형상에 따라, 종종 세라믹 결합제를 사용하는 압출 뿐만 아니라 분무, 유동상 및 평판 입상화 공정에 의해 제올라이트 성형체를 제조하는 것이 공지되어 있다. 경우에 따라, 건조 및 소성 단계를 입상 또는 압출물을 고화(consolidation)시키기 위해서 첨가하기도 한다.
어떤 경우에 입상화 공정에서 직접 수득된 제올라이트 입상의 내마모성은 특별한 적용의 요건에 충분하지 않다.
따라서 본 발명의 목적은 제올라이트 성형체의 내마모성을 개선시키는 데 있다.
도 1은 미세 분진을 측정하기 위한 유동상(fluidized bed) 장치이다.
본 발명은 실리카 졸의 수용액을 제올라이트 성형체에 분무함을 특징으로 하는, 제올라이트 성형체의 내마모성을 개선시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.
이러한 방법은 입상화 공정의 여러 시기에 적용할 수 있다: 예를 들어, 가공하고 소성시킨 제올라이트 성형체에 실리카 졸을 분무할 수 있다. 또한 아직 열처리를 하지 않고 소성시키지 않은(이른바 미가공 압축분) 제올라이트 성형체에 분무할 수 있다. 또한 건조 동안 유동상 속에서 소성시키지 않은 제올라이트 성형체에 분무할 수 있다.
특히 바람직한 양태에 있어서, 제올라이트 성형체를 회전 평판에 놓고 실리카 졸 용액으로 분무시킨다. 이러한 종류의 과정은 연속적이거나 불연속적일 수 있다.
실리카 졸은 이로부터 생성되는 이산화규소 중량비(사용된 제올라이트 성형체의 건조중량으로 언급)가 0.1 내지 20%로 되는 양으로 사용할 수 있다. 개개의 경우에 있어서, 실리카 졸을, 한편으로는 제올라이트 성형체의 내마모성을 개선시키기에 충분하지만 다른 한편으로는 제올라이트 성형체의 기능을 손상시키지 않는 양으로 사용할 수 있다.
실리카 졸의 이산화규소 함량은 1 내지 40%이다. 실리카 졸을 암모늄 이온 또는 알칼리 금속 이온으로 안정화시킬 수 있다. 적합한 실리카 졸은 예를 들어 제품 루독스(LUDOX) AS 40 및 HS 40(제조원: DuPont)과 루독스 HS 40을 물로 희석시켜 제조한 용액이다.
제올라이트 성형체에 실리카 졸을 분무한 후 추가로 건조시키고 소성시킬 수 있으며, 건조 온도는 20℃ 내지 200℃이고 소성 온도는 200℃ 내지 1000℃이다.
본 발명에 따르는 방법은 제올라이트 성형체의 내마모성을 상당히 개선시킬 수 있는 장점이 있다.
실시예
사용된 제올라이트 성형체는 직경이 0.5 내지 0.9mm이다. 이들은 독일 특허 제31 32 379호에 따라 제조한다.
내마모성을 측정하기 위해서 다음 시험을 사용한다(참조: 도 1):
약 100g을 정밀 저울로 칭량하고(건조중량, 450℃에서 소성시킨 후 측정) 장치의 프릿된(fritted) 유리 바닥에 놓는다. 미세한 분진을 여과하기 위한 글래스 울로 꽉 채운 원추를 적당한 위치에 놓는다. 글래스 울로 채운 원추 중량을 분석용 저울로 측정한다(오차: +/- 0.002g). 1500ℓ/h의 기류를 3시간 동안 장치에 통과시킨다. 이후에 원추를 조심스럽게 빼내어 다시 한 번 분석용 저울로 칭량한다. 이는 수학식 분진 부분(%) = (미세 분진 x 100) / 칭량 부분에 따라 내마모성의 측정법으로서 미세 분진 비율(%)을 생성한다.
실시예 1
건조 제올라이트 성형체(미가공 압축분) 146.8g(1000℃에서 소성시킨 후의 건조중량: 114.0g)을 실험실적 입상화 평판에 놓는다. 평판을 회전시키는 동안 물 1.28g으로 희석시킨 루독스 AS 40 1.28g을 120초 이내에 제올라이트 성형체에 분무한다. 분무하기 위해서 2개의 유체 노즐(내경: 0.5mm, 허용 압력 0.25bar)을 사용한다. 실리카 졸에 함유된 이산화규소의 양(사용된 제올라이트 성형체의 건조중량으로 언급)은 0.45%이다. 분무시킨 제올라이트 성형체를 건조 캐비넷 속에서 1시간 동안 50℃로 건조시킨 다음 머플 가마 속에서 480℃로 소성시킨다(실온에서부터 가열: 2시간, 체류시간: 1시간). 비교하기 위해서 분무시키지 않은 제올라이트 성형체를 동일하게 건조시키고 소성시킨다. 이어서 2개의 샘플로 내마모성을 측정한다. 실리카 졸을 분무한 제올라이트 성형체는 미세 분진이 0.0367%인 반면 분무하지 않은 제올라이트 성형체는 0.0679%를 나타낸다.
따라서 본 발명에 따라 분무시킨 제올라이트 성형체는 개선된 내마모성을 나타낸다.
실시예 2
건조 제올라이트 성형체(1000℃에서 소성시킨 후의 건조중량: 197.0g) 200.0g을 실험실적 입상화 평판에 놓는다. 평판을 회전시키는 동안 물 7.5g으로 희석시킨 루독스 AS 40 2.5g을 120초 이내에 제올라이트 성형체에 분무한다. 분무하기 위해서 2개의 유체 노즐(내경: 0.5mm, 허용 압력 0.25bar)을 사용한다. 실리카 졸에 함유된 이산화규소의 양(사용된 제올라이트 성형체의 건조중량으로 언급)은 0.51%이다. 분무시킨 제올라이트 성형체를 건조 캐비넷 속에서 1시간 동안 50℃로 분무시키지 않은 제올라이트 성형체와 함께 평행으로 건조시킨 다음 머플 가마 속에서 480℃로 소성시킨다(실온에서부터 가열: 2시간, 체류시간: 1시간). 이어서 2개의 샘플로 내마모성을 측정한다. 실리카 졸을 분무한 제올라이트 성형체는 미세 분진이 0.0069%인 반면 분무하지 않은 제올라이트 성형체는 0.0330%를 나타낸다.
따라서 본 발명에 따라 분무시킨 제올라이트 성형체는 개선된 내마모성을 나타낸다.
실시예 3
실시예 2에 따라 다른 뱃치로부터의 소성시킨 제올라이트 성형체 400.0g으로반복해서 시험하고 이 동안 물 17.5g으로 희석시킨 루독스 AS 40 2.5g을 150초 이내에 분무한다. 따라서 실리카 졸에 함유된 이산화규소의 양(사용된 제올라이트 성형체의 건조중량으로 언급)은 0.25%이다. 실리카 졸을 분무한 제올라이트 성형체는 미세 분진이 0.0164%인 반면 분무하지 않은 제올라이트 성형체는 0.0428%를 나타낸다.
실시예 4
실시예 3에 따라 반복해서 시험하고, 물 12.0g으로 희석시킨 루독스 AS 40 8.0g을 240초 이내에 분무한다. 따라서 실리카 졸에 함유된 이산화규소의 양(사용된 제올라이트 성형체의 건조중량으로 언급)은 0.81%이다. 실리카 졸을 분무한 제올라이트 성형체는 미세 분진이 0.0137%인 반면 분무하지 않은 제올라이트 성형체는 0.0428%를 나타낸다.
본 발명은 제올라이트 성형체에 이산화규소가 함유된 실리카 졸을 분무함으로써 내마모성이 개선된 제올라이트 성형체를 제공한다.

Claims (7)

  1. 실리카 졸의 수용액을 제올라이트 성형체에 분무함을 특징으로 하여, 제올라이트 성형체의 내마모성을 개선시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가공된 소성 제올라이트 성형체가 분무됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 소성시키지 않은 제올라이트 성형체가 분무됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 사용되는 제올라이트 성형체의 건조 중량을 기준으로 한, 실리카 졸로부터 생성되는 이산화규소의 중량비가 0.1 내지 20%임을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 사용되는 실리카 졸이 이산화규소를 40% 이하 함유함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 알칼리 금속 이온 또는 암모늄 이온으로 안정화된 실리카 졸이 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 실리카 졸을 분무한 후에, 제올라이트 성형체가 20℃ 내지 200℃의 온도에서 건조되고 200℃ 내지 1000℃에서 소성됨을 특징으로 하는 방법.
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