PL166129B1 - Sposób wytwarzania tytanoglinokrzemianowego sita molekularnego o strukturze fojazytu - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania tytanoglinokrzemianowego sita molekularnego o strukturze fojazytu, znamienny tym, że poddaje się reakcji roztwór krzemianu alkalicznego, roztwór glinianu alkalicznego oraz związek tytanu, formując hydrożel o stosunkach molowych reagentów: SiO2: AlaOs —'■ 7 - 40 TiO2: SiO2 — do 0,20 Na2O :SiO2 — 0,2-2 H2O :Na2O — 12-90, W.l ffl © CM v= Φ Φ v=· Bu który poddaje się stabilizacji w temperaturze 283-313 K przez okres do 14 dni, a następnie krystalizacji w temperaturze 353 - 393 K, aż do kompletnego przereagowania substratów, po czym produkt oddziela się od ługu poreakcyjnego, przemywa się wodą i suszy się.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania tytanoglinokrzemianowego sita molekularnego o strukturze fojazytu zawierającego do 15% wagowych TiO2 w strukturze kryształów.

Dotychczas nie są znane sposoby wytwarzania glinokrzemianowego sita molekularnego o strukturze fojazytu, zawierającego w jego strukturze obce pierwiastki.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania nowego tytanoglinokrzemianowego sita molekularnego o strukturze fojazytu, zawierającego w strukturze kryształów tytan w typowej dla zeolitów postaci dwutlenku.

Stwierdzono, że tytanoglinokrzemianowe sito molekularne o strukturze fojazytu, można łatwo wytworzyć przez poddanie reakcji roztworu krzemianu alkalicznego, roztworu glinianu alkalicznego oraz związku tytanu, formując hydrożel o stosunkach molowych reagentów:

S1O2: Al₂ O₃ = 7-40 TiO2 :SiO2 = do 0,2 Na2O :SiO2 = 0,2-2 H 2O :Na2O= 12-90

Hydrożel poddaje się stabilizacji w temperaturze 283 - 313 K przez okres 1 - 10 dni, a następnie po umieszczeniu go w naczyniu 1-10 razy większym od jego objętości, korzystnie 2-5 razy, krystalizacji przez okres 1-15 dni w temperaturze 353 - 393 K, korzystnie w temperaturze 368 K, po czym produkt oddziela się od ługu poreakcyjnego, przemywa się do pH «10,5 i suszy się.

166 129

Zasadowość poszczególnych roztworów i zawartość w nich Na2O jest całkowicie obojętna dla procesu krystalizacji. Związek tytanu dodaje się do wyjściowego roztworu krzemianu alkalicznego lub glinianu alkalicznego w dowolnej chwili formowania żelu reakcyjnego przed lub po etapie stabilizacji. Stwierdzono, że istotną rolę w procesie krystalizacji odgrywa stosunek objętości naczynia do umieszczonej w nim mieszaniny reakcyjnej, gdyż wielkość tego stosunku wpływa na intensywność parowania wody z mieszaniny reakcyjnej, której zawartość wpływa bezpośrednio na stopień krystalizacji zeolitu.

Stabilizację i krystalizację hydrożelu prowadzi się bez mieszania lub mieszając bardzo wolno

3-10 razy w ciągu doby, w zależności od wielkości szarży.

Stwierdzono, iż korzystne jest stosowanie świeżo przyrządzonego roztworu glinianu alkalicznego, a także dobre zhomogenizowanie żelu reakcyjnego po wprowadzeniu do niego związku tytanu.

Jako związek krzemu stosuje się dwutlenek krzemu, zol krzemionkowy, żel krzemionkowy, krzemionkę koloidalną, szkło wodne lub krzemian sodowy, a jego związek glinu stosuje się glin metaliczny, wodorotlenek glinu, glinian sodowy, organiczne kompleksy glinu lub zol oksyhydratu glinu.

Natomiast jako związek tytanu stosuje się kompleksy organiczne tytanu, korzystnie izopropylan tytanowy.

Istotną zaletą sposobu według wynalazku jest prostota technologii wynikająca z łatwego przygotowania mieszaniny reakcyjnej oraz dowolność momentu wprowadzania związku tytanu do układu reakcyjnego. Zachowanie określonego stosunku objętości naczynia do objętości mieszaniny reakcyjnej umożliwia, przy zachowaniu optymalnych warunków procesu, uzyskanie wysokiego stopnia krystalizacji dochodzącego do 100%.

Sposób według wynalazku ilustrują przykłady jego wykonania, nie ograniczając jego zakresu ochrony.

Przykład I. Do roztworu sporządzonego z 48 g SiO2,9,08 g NaOH i 149,6 g H 2O, intensywnie mieszając, wprowadza się przez okres 20 minut roztwór zawierający w przeliczeniu molowym 10,2g AI2O3, 10,12g NaOH i 18,9g H2O. Po wytworzeniu żelu glinokrzemianowego wprowadza się do niego, również intensywnie mieszając, 5,5 g izopropylanu tytanowego i miesza aż do uzyskania pełnej homogenizacji żelu. Otrzymuje się hydrożel, w którym stosunki molowe reagentów wynoszą odpowiednio: SiO2: AI2O3 — 8, T1O2: SiO2 = 0,024. Na2O : SiO2 = 0,3 i H2O: :Na2O = 40.

Tak wytworzony hydrożel umieszcza się w naczyniu o pojemności 1,0 dm³ zaopatrzonym w chłodnicę zwrotną i pozostawia na 3 dni w temperaturze 293 K bez mieszania celem stabilizacji. Następnie hydrożel ogrzewa się do temperatury 368 K i prowadzi krystalizację przez okres 120 godzin. Wykrystalizowany produkt oddziela się przez dekantację, a następnie przemywa wodą aż do uzyskania roztworu przemywającego o pH = 10,5 i suszy. W rezultacie otrzymuje się drobnokrystaliczny zeolit typu fojazytu o stosunku molowym SiO2: ALO3 = 5,1±0,2, zawierający całość wprowadzonego tytanu w strukturze kryształów pozbawionej innych domieszek.

Przykładu. Do roztworu zawierającego 48 g SiO2, 9,08 g NaOH i 149,6 g H 2O, postępując jak w przykładzie I wprowadza się roztwór zawierający w przeliczeniu molowym 10,2 g Al O3, 10,12 g NaOH i 18,9 g H2O. Tak utworzony żel glinokrzemianowy pozostawia się w temperaturze pokojowej bez mieszania na okres 72 godzin. Następnie do żelu glinokrzemianowego wprowadza się 5,5 g izopropylanu tytanowego. Otrzymany hydrożel o stosunkach molowych reagentów jak w przykładzie I umieszcza się w naczyniu, ogrzewa i krystalizuje jak w przykładzie I. W wyniku otrzymuje się produkt jak w przykładzie I.

Przykład III. Do roztworu zawierającego w przeliczeniu molowym 10,2g AIO3, 10,12g NaOH i 18,9 g H2O wprowadza się 5,5 g izopropylanu tytanowego. Roztwór miesza się do uzyskania pełnej homogenizacji. Tak wytworzony hydrożel tytanowoglinowy wprowadza się do roztworu zawierającego 48 g SiO2, 9,08 g NaOH i 149,6 g H 2O.

Uzyskany hydrożel miesza się do całkowitej homogenizacji, a następnie poddaje dojrzewaniu i krystalizacji jak w przykładzie I. W wyniku otrzymuje się produkt jak w przykładzie I.

146» 129

Przykład IV. Do roztworu zawierającego 48 g SiO₂,9,08 g NaOH i 149,6 g H₂O wprowadza się przy intensywnym mieszaniu 5,5 g izopropylanu tytanowego. Tak wytworzony żel tytanokrzemianowy miesza się do pełnej homogenizacji, po czym wprowadza się do niego przy intensywnym mieszaniu roztwór zawierający w przeliczeniu molowym 10,2g Al₂ O3, 1O,12gNaOHi 18,9gH₂O.

Uzyskany hydrożel miesza się do pełnej homogenizacji, a następnie poddaje dojrzewaniu i krystalizacji jak w przykładzie I. W wyniku otrzymuje się produkt jak w przykładzie I.

PrzykładV. Do 307,7 g roztworu zawierającego 31,2 g S1O2 i 0,36 g Na2O w 100 g roztworu, intensywnie mieszając, wprowadza się przez okres 20 minut roztwór sporządzony z 31,2 g Al(OH)3, 115,9 g H 2O i 36,98 g NaOH. Po wytworzeniu żelu glinokrzemianowego wprowadza się do niego, intensywnie mieszając 5,5 g izopropylanu tytanowego i miesza aż do uzyskania pełnej homogenizacji. Otrzymany hydrożel o stosunkach molowych reagentów jak w przykładzie I umieszcza się w naczyniu, ogrzewa i krystalizuje jak w przykładzie I. W wyniku otrzymuje się produkt jak w przykładzie I.

Przykład VI. Do 307,7g roztworu zawierającego. 31,2g SiO2 i 0,36g Na2O w 100,0 g roztworu, intensywnie mieszając, wprowadza się przez okres 20 minut roztwór sporządzony z

10,8 g glinu metalicznego o czystości 99,999%, 36,98 g NaOH i 136,3 g H 2O. Po wytworzeniu żelu glinokrzemianowego wprowadza się do niego, intensywnie mieszając 5,5 g izopropylenu tytanowego i miesza do uzyskania pełnej homogenizacji. Otrzymany hydrożel o stosunkach molowych reagentów jak ,w przykładzie I umieszcza się w naczyniu, ogrzewa i krystalizuje jak w przykładzie I. W wyniku otrzymuje się produkt jak w przykładzie I.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania tytanoglinokrzemianowego sita molekularnego o strukturze fojazytu, znamienny tym, że poddaje się reakcji roztwór krzemianu alkalicznego, roztwór glinianu alkalicznego oraz związek tytanu, formując hydrożel o stosunkach molowych reagentów:

   SiO₂: Al₂Os = 7-40 TiO₂ :SiO₂ = do 0,20 Na₂ O :SiO2 = 0,2-2 H2O : Na₂O =12-90, który poddaje się stabilizacji w temperaturze 283-313 K przez okres do 14 dni, a następnie krystalizacji w temperaturze 353 - 393 K, aż do kompletnego przereagowania substratów, po czym produkt oddziela się od ługu poreakcyjnego, przemywa się wodą i suszy się.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że związek, tytanu wprowadza się do żelu reakcyjnego w dowolnym momencie jego formowania, a krystalizację zeolitu z uformowanego żelu prowadzi się w naczyniu 1-10 razy większym, korzystnie 2-5 razy większym od objętości żelu reakcyjnego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako związek krzemu stosuje się dwutlenek krzemu, zol krzemionkowy, żel krzemionkowy, krzemionkę koloidalną, szkło wodne lub krzemian sodowy.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako związek glinu stosuje się glin metaliczny, wodorotlenek glinu, glinian sodowy, organiczne kompleksy glinu lub zol oksyhydratu glinu.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako związek tytanu stosuje się kompleksy organiczne tytanu.