RU2603800C1 - METHOD OF PRODUCING ZEOLITE NaA AS DETERGENT - Google Patents
METHOD OF PRODUCING ZEOLITE NaA AS DETERGENT Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603800C1 RU2603800C1 RU2015132323/05A RU2015132323A RU2603800C1 RU 2603800 C1 RU2603800 C1 RU 2603800C1 RU 2015132323/05 A RU2015132323/05 A RU 2015132323/05A RU 2015132323 A RU2015132323 A RU 2015132323A RU 2603800 C1 RU2603800 C1 RU 2603800C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zeolite
- metakaolin
- sodium hydroxide
- sample
- solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
- C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
- C01B39/14—Type A
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения порошкообразного цеолита типа А, используемого в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности в качестве добавки (матрицы) в производстве синтетических моющих средств, а также для умягчения технологической воды вышеперечисленных производств.The invention relates to methods for producing powdered type A zeolite used in the chemical, petrochemical and oil refining industries as an additive (matrix) in the production of synthetic detergents, as well as for softening process water of the above industries.
Цеолит типа NaA представляет собой кристаллический алюмосиликат общей формулы Na2O·Al2O3·2SiO2·уН2О. Кристаллическая структура цеолита данного типа представляет собой пространственную решетку, состоящую из SiO4 - и AlO4 --тетраэдров, отрицательный заряд которых нейтрализован компенсирующими катионами натрия. Природа и размер компенсирующего катиона определяют размер входного окна (4Å), соединяющего адсорбционные полости цеолита, и обуславливают его адсорбционные, молекулярно-ситовые и ионообменные свойства.A zeolite of the NaA type is a crystalline aluminosilicate of the general formula Na 2 O · Al 2 O 3 · 2SiO 2 · yN 2 O. The crystal structure of the zeolite of this type is a spatial lattice consisting of SiO 4 - and AlO 4 - tetrahedrons, the negative charge of which neutralized by compensating sodium cations. The nature and size of the compensating cation determine the size of the entrance window (4Å) connecting the adsorption cavities of the zeolite, and determine its adsorption, molecular sieve and ion-exchange properties.
Известен способ получения цеолита типа A [RU 2005692 C1. 15.01.1994], сущность которого заключается в том, что разбавленный раствор силиката натрия при 70-80°С с помощью сопла тонко распыляется и вводится в разбавленный прозрачный щелок, полученный при производстве Al(ОН)3 по способу Байера. Самопроизвольно выпадающий в осадок материал в маточном растворе при 70-80°С подвергают процессу созревания до тех пор, пока не образуется мелкокристаллический порошкообразный цеолит типа 4А. Недостатком указанного способа получения цеолита является необходимость использования алюмокремнегидрогеля, при котором возникает необходимость приготовления рабочих растворов силиката и алюмината натрия, удорожающих процесс.A known method of producing zeolite type A [RU 2005692 C1. 01/15/1994], the essence of which is that a dilute solution of sodium silicate at 70-80 ° C using a nozzle is finely sprayed and introduced into the diluted transparent liquor obtained in the production of Al (OH) 3 by the Bayer method. Spontaneously precipitating material in the mother liquor at 70-80 ° C is subjected to a ripening process until a fine crystalline powdery type 4A zeolite is formed. The disadvantage of this method of obtaining zeolite is the need to use aluminosilicon hydrogel, in which there is a need to prepare working solutions of silicate and sodium aluminate, which increase the cost of the process.
Предложен способ получения цеолита типа NaA [CN 1211537 А, 24.03.1999], в котором готовят смесь алюмината и силиката натрия, выдерживают ее в течение 24 часов при комнатной температуре, а затем кристаллизуют в растворе гидроксида натрия при температуре 90°С в течение 6 часов. Полученный продукт отфильтровывают, промывают и высушивают. Недостатком является длительность процесса и необходимость использования компонентов с высокой стоимостью, что обуславливает высокую стоимость получаемого адсорбента.A method for producing a zeolite of the NaA type [CN 1211537 A, 03.24.1999], in which a mixture of aluminate and sodium silicate is prepared, is held for 24 hours at room temperature, and then crystallized in a solution of sodium hydroxide at a temperature of 90 ° C for 6 hours. The resulting product is filtered off, washed and dried. The disadvantage is the length of the process and the need to use components with a high cost, which leads to a high cost of the resulting adsorbent.
Описан способ получения синтетического цеолита типа NaA [RU 2044689, 27.09.1995], в соответствии с которым в реактор, содержащий 1.3 м3 воды, заливают 1.15 м3 раствора натриевой щелочи концентрацией 37% по основному веществу, и при работающей мешалке загружают 1.0 т алюмокремнегеля, содержащего SiO2 - 29.9; Al2O3 - 3.8; Н2О - 56.2% (масс). Мольное соотношение исходных компонентов (в пересчете на окислы) составляет SiO2:Na2O:Al2O3=1.00:1.50:0.14. После разогрева рабочей смеси до температуры кипения и выдержке при этой температуре в течение 1.5 ч получают суспензию алюмосиликата натрия в растворе силикатов натрия. Для анализа полученной суспензии из реактора отбирают пробу, разделяют ее фильтрацией на твердую и жидкую фазы и анализируют отдельно. Осадок промывают водой, сушат и определяют катионообменную способность полученного алюмосиликата натрия по иону кальция в пересчете на сухое вещество. Недостатком указанного способа, как и в предыдущем случае, является необходимость использования алюмокремнегидрогеля, при котором возникает необходимость приготовления рабочих растворов силиката и алюмината натрия, удорожающих процесс.A method for producing a synthetic zeolite of the NaA type [RU 2044689, 09/27/1995] is described, according to which 1.15 m 3 of a solution of sodium alkali with a concentration of 37% in a basic substance is poured into a reactor containing 1.3 m 3 of water, and 1.0 t is loaded with a stirrer silica fume containing SiO 2 - 29.9; Al 2 O 3 - 3.8; H 2 O - 56.2% (mass). The molar ratio of the starting components (in terms of oxides) is SiO 2 : Na 2 O: Al 2 O 3 = 1.00: 1.50: 0.14. After warming the working mixture to boiling point and holding at this temperature for 1.5 hours, a suspension of sodium aluminosilicate in a solution of sodium silicates is obtained. For analysis of the resulting suspension, a sample is taken from the reactor, separated by filtration into solid and liquid phases and analyzed separately. The precipitate is washed with water, dried and the cation exchange ability of the obtained sodium aluminosilicate by calcium ion in terms of dry matter is determined. The disadvantage of this method, as in the previous case, is the need to use aluminosilicon hydrogel, which necessitates the preparation of working solutions of sodium silicate and sodium aluminate, which increase the cost of the process.
Известен способ изготовления цеолита NaA [RU 2248939 C1, 27.03.2005], состоящий из следующих стадий: разбавление щелочного раствора алюмината натрия, полученного в виде насыщенного щелочного раствора методом Байера и имеющего концентрацию оксида алюминия по меньшей мере 140 г/л и молярное отношение Al2O3-Na2O, доведенное до 0.50±0.01; тщательное перемешивание щелочи, воды и силиката натрия для получения смеси с молярными отношениями SiO2-Na2O в пределах 1.25-1.66 и Н2О-Na2O в пределах 15-45; дозированное добавление горячего раствора алюмината натрия при температуре 50-60°С к раствору силиката натрия при температуре окружающей среды при непрерывным перемешивании для получения смеси для синтеза/кристаллизационного раствора с молярными отношениями SiO2-Al2O3 в пределах 1.6-2, Н2О-Na2O в пределах 30-40, нагревание кристаллизационного раствора при температуре в пределах от температуры окружающей среды до 95°С в течение периода времени 45-75 мин при непрерывном перемешивании; фильтрация и промывка продукта с последующей сушкой и распылением. В качестве недостатка предложенного способа получения цеолита можно отметить необходимость использования компонентов с высокой стоимостью, что приводит к удорожанию стоимости адсорбента, а также многостадийности и длительности процесса.A known method of manufacturing a zeolite NaA [RU 2248939 C1, 03/27/2005], consisting of the following stages: diluting an alkaline solution of sodium aluminate obtained in the form of a saturated alkaline solution by the Bayer method and having an alumina concentration of at least 140 g / l and a molar ratio Al 2 O 3 —Na 2 O, adjusted to 0.50 ± 0.01; thorough mixing of alkali, water and sodium silicate to obtain a mixture with a molar ratio of SiO 2 -Na 2 O in the range of 1.25-1.66 and H 2 O-Na 2 O in the range of 15-45; dosed addition of a hot solution of sodium aluminate at a temperature of 50-60 ° C to a solution of sodium silicate at ambient temperature with continuous stirring to obtain a mixture for the synthesis / crystallization solution with a molar ratio of SiO 2 -Al 2 O 3 within 1.6-2, N 2 O-Na 2 O in the range of 30-40, heating the crystallization solution at a temperature ranging from ambient temperature to 95 ° C for a period of 45-75 minutes with continuous stirring; filtering and washing the product, followed by drying and spraying. As a disadvantage of the proposed method for producing zeolite, the need to use components with a high cost can be noted, which leads to an increase in the cost of the adsorbent, as well as multi-stage and duration of the process.
Сущность способа, предлагаемого в патенте [RU 2230779 C1, 20.06.2004], заключается в следующем. Смешивают растворы силиката и алюмината натрия с концентрацией по SiO2 - 100-220 г/л и по Al2O3 230-280 г/л соответственно при молярном соотношении SiO2:Al2O3=2.0-2.5. Образовавшийся силикаталюмогидрогель кристаллизуют при перемешивании в цеолит типа А. Продолжительность кристаллизации составляет 0.4-6.0 ч при температуре 60-80°С. Получают суспензию цеолита типа А в маточном растворе с концентрацией: цеолит типа А - 151-285 г/л; NaOH - 73-130 г/л; SiO2 - 0-25 г/л. Маточный раствор в количестве 10-85% об. от всего объема маточного раствора отделяют от цеолита, а полученную суспензию разбавляют водой до прежней концентрации цеолита и подают на распылительную сушку в потоке дымовых газов, содержащих CO2. При этом происходит полная или частичная нейтрализация гидроксида натрия, приводящая к образованию гранулированного цеолитсодержащего компонента CMC, содержащего, в масс. % (считая на безводный продукт): 65-94 цеолита типа А; 5-26 соды; 0,1-1.5 гидроксида натрия; 0-7.5 силиката натрия. Недостатком указанного способа, как и в предыдущем случае, является необходимость использования алюмокремнегидрогеля, при котором возникает необходимость приготовления рабочих растворов силиката и алюмината натрия, удорожающих процесс.The essence of the method proposed in the patent [RU 2230779 C1, 06/20/2004], is as follows. Mix solutions of silicate and sodium aluminate with a concentration of SiO 2 - 100-220 g / l and Al 2 O 3 230-280 g / l, respectively, with a molar ratio of SiO 2 : Al 2 O 3 = 2.0-2.5. The resulting silicate-aluminum hydrogel is crystallized with stirring in type A zeolite. The crystallization time is 0.4-6.0 hours at a temperature of 60-80 ° C. Get a suspension of type A zeolite in the mother liquor with a concentration of: type A zeolite - 151-285 g / l; NaOH - 73-130 g / l; SiO 2 - 0-25 g / l. The mother liquor in an amount of 10-85% vol. from the total volume of the mother liquor is separated from the zeolite, and the resulting suspension is diluted with water to the previous zeolite concentration and fed to spray drying in a stream of flue gases containing CO 2 . In this case, complete or partial neutralization of sodium hydroxide occurs, leading to the formation of a granular zeolite-containing component CMC containing, in mass. % (counting on the anhydrous product): 65-94 type A zeolite; 5-26 soda; 0.1-1.5 sodium hydroxide; 0-7.5 sodium silicate. The disadvantage of this method, as in the previous case, is the need to use aluminosilicon hydrogel, which necessitates the preparation of working solutions of sodium silicate and sodium aluminate, which increase the cost of the process.
Наиболее близким аналогом в соответствии с тем же назначением и количеством совпадающих признаков выбран способ получения синтетического цеолита типа А по патенту US 20010031715 A1, опубликованный 18.10.2001 г. В соответствии с предложенным способом цеолит типа NaA был получен следующим образом. Раствор щелочи концентрацией 19.3% масс., помещали в колбу с мешалкой и перемешивали при температуре 100°С. К щелочному раствору при перемешивании добавляли 400 г метакаолина, имеющего отношение SiO2/Al2O3=2.2-2.5, предварительно суспендированного в 800 мл воды. Синтез цеолита осуществляли при мольном соотношении метакаолин : гидроксид натрия = 1:5, при котором достигается максимальная степень завершенности химического взаимодействия; это соотношение вытекает из стехиометрии реакции взаимодействия между метакаолином и гидроксидом натрия и обеспечивает полноту их взаимодействия. Синтез проводили при молярной концентрации раствора гидроксида натрия 3.8 моль/л, при соотношении масса метакаолина : объем раствора гидроксида натрия = 1:5, которое обеспечивает концентрацию раствора гидроксида натрия, необходимую для полного превращения метакаолина в цеолит, и создает необходимый для синтеза избыток раствора. При этом обеспечивается максимальная степень завершенности реакции между метакаолином и гидроксидом натрия и получение фазовооднородного продукта за счет протекания реакции в щелочном растворе необходимой концентрации. Перемешивание продолжали в течение 5 ч, после чего продукт фильтровали, промывали и сушили.The closest analogue in accordance with the same purpose and the number of matching features is the method for producing synthetic type A zeolite according to the patent US 20010031715 A1, published October 18, 2001. In accordance with the proposed method, a NaA type zeolite was obtained as follows. An alkali solution with a concentration of 19.3% by weight was placed in a flask with a stirrer and stirred at a temperature of 100 ° C. To the alkaline solution, 400 g of metakaolin, having a ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 = 2.2-2.5, previously suspended in 800 ml of water, was added with stirring. The synthesis of zeolite was carried out at a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide = 1: 5, at which the maximum degree of completion of the chemical interaction is achieved; this ratio follows from the stoichiometry of the reaction between metakaolin and sodium hydroxide and ensures the completeness of their interaction. The synthesis was carried out at a molar concentration of sodium hydroxide solution of 3.8 mol / L, with a ratio of metakaolin mass: volume of sodium hydroxide solution = 1: 5, which provides the concentration of sodium hydroxide solution necessary for the complete conversion of metakaolin to zeolite, and creates the excess solution necessary for synthesis. This ensures the maximum degree of completion of the reaction between metakaolin and sodium hydroxide and obtaining a phase-homogeneous product due to the reaction in an alkaline solution of the required concentration. Stirring was continued for 5 hours, after which the product was filtered, washed and dried.
Недостатком данного способа является низкая сорбционная емкость по кальцию, недостаточная для практического использования при производстве синтетических моющих средств.The disadvantage of this method is the low sorption capacity for calcium, insufficient for practical use in the production of synthetic detergents.
Задачей настоящего изобретения является повышение сорбционной емкости цеолита типа NaA, уменьшение себестоимости получаемого продукта за счет использования более дешевого природного материала в качестве исходного сырья. Другой задачей является расширение ассортимента цеолитных адсорбентов типа NaA.The objective of the present invention is to increase the sorption capacity of the zeolite type NaA, reducing the cost of the resulting product through the use of cheaper natural material as a feedstock. Another objective is to expand the range of zeolite adsorbents of the NaA type.
Техническим результатом является обеспечение дополнительных центров локализации компенсаторных катионов натрия за счет увеличения плотности микронапряжений, обусловленных размерами кристаллитов цеолита, степенью его кристалличности, т.е. дефектностью кристаллической структуры цеолита.The technical result is the provision of additional localization centers for compensatory sodium cations by increasing the microstress density due to the size of zeolite crystallites and the degree of crystallinity, i.e. defective crystalline structure of zeolite.
Техническим результатом является также достижение большей фазовой однородности полученного по изобретению продукта - близкого к 100% содержанию цеолита типа NaA.The technical result is also to achieve greater phase uniformity of the product obtained according to the invention — close to 100% NaA type zeolite content.
Это и обеспечивает увеличение кальций-связывающей способности получаемого продукта применительно к ряду образцов, полученных в рамках предлагаемого изобретения.This provides an increase in the calcium-binding ability of the resulting product in relation to a number of samples obtained in the framework of the invention.
Задача решается и технический результат реализуется в способе получения цеолита типа NaA, который заключается в следующем:The problem is solved and the technical result is implemented in a method for producing a zeolite of the NaA type, which consists in the following:
- готовят раствор гидроксида натрия, помещают в реакционную колбу с мешалкой, нагревают до температуры 100°С и перемешивают;- prepare a solution of sodium hydroxide, placed in a reaction flask with a stirrer, heated to a temperature of 100 ° C and stirred;
- в качестве основного сырья для получения цеолита используют метакаолин;- metakaolin is used as the main raw material for the preparation of zeolite;
- метакаолин суспендируют в воде;- metakaolin is suspended in water;
- полученную суспензию добавляют при перемешивании к щелочному раствору - раствору гидроксида натрия и выдерживают при нагревании для получения цеолита типа NaA;- the resulting suspension is added with stirring to an alkaline solution - a solution of sodium hydroxide and kept under heating to obtain a zeolite type NaA;
- синтез цеолита осуществляют при мольном соотношении метакаолин: гидроксид натрия, при котором достигается максимальная степень завершенности химического взаимодействия;- the synthesis of zeolite is carried out at a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide, at which the maximum degree of completion of the chemical interaction is achieved;
- при соотношении масса метакаолина : объем щелочного раствора, которое обеспечивает концентрацию раствора гидроксида натрия, необходимую для полного превращения метакаолина в цеолит, и создает необходимый для синтеза избыток раствора;- at a ratio of the mass of metakaolin: the volume of an alkaline solution, which provides the concentration of the sodium hydroxide solution, necessary for the complete conversion of metakaolin to zeolite, and creates the excess of solution necessary for the synthesis;
- после синтеза полученный цеолит фильтруют, промывают и сушат.- after synthesis, the obtained zeolite is filtered, washed and dried.
Отличием предлагаемого способа получения цеолита от прототипа является то, что:The difference of the proposed method for producing zeolite from the prototype is that:
- в качестве основного сырья для получения цеолита используют природный глинистый минерал - алюмосиликат каолин следующего химического состава, % масс: Al2O3 - 36.0-38.0, SiO2 - 46.0-47.5, TiO2 - 0.2-0.4, Fe2O3 - 0.4-0.6, CaO - 0.1-0.2, Na2O - 0.05-0.10, K2O - 0.7-1.1, при этом мольное отношение диоксида кремния к оксиду алюминия составляет 2.10-2.15, с фазовым составом глины: каолинит - 80-90%, кварц - 5-7%, иллит - 6-10%, микроклин - не более 4%;- as the main raw material for the preparation of zeolite, a natural clay mineral is used - kaolin aluminosilicate of the following chemical composition,% mass: Al 2 O 3 - 36.0-38.0, SiO 2 - 46.0-47.5, TiO 2 - 0.2-0.4, Fe 2 O 3 - 0.4-0.6, CaO - 0.1-0.2, Na 2 O - 0.05-0.10, K 2 O - 0.7-1.1, while the molar ratio of silicon dioxide to alumina is 2.10-2.15, with a phase composition of clay: kaolinite - 80-90 %, quartz - 5-7%, illite - 6-10%, microcline - not more than 4%;
- процесс синтеза порошкообразного цеолита типа NaA проводят в щелочном растворе концентрацией 1.1-4.8 моль/л;- the process of synthesis of powdered zeolite type NaA is carried out in an alkaline solution with a concentration of 1.1-4.8 mol / l;
- мольное соотношение метакаолина к гидроксиду натрия составляет 1:(3-7);- the molar ratio of metakaolin to sodium hydroxide is 1: (3-7);
- избыток щелочного раствора по отношению к массе метакаолина не менее (равно или больше) 5;- excess alkaline solution relative to the mass of metakaolin not less than (equal to or more) 5;
- процесс синтеза порошкообразного цеолита типа NaA в щелочном растворе проводят при температуре 90-150°С.- the process of synthesis of powdered zeolite type NaA in an alkaline solution is carried out at a temperature of 90-150 ° C.
Для осуществления способа получения цеолита были использованы следующие компоненты.To implement the method of producing zeolite, the following components were used.
Природный алюмосиликат каолин, используемый в качестве основного сырья для получения цеолита типа NaA, имеет следующий химический состав (в % масс.): Al2O3 - 36.0-38.0, SiO2 - 46.0-47.5, TiO2 - 0.2-0.4, Fe2O3 - 0.4-0.6, CaO - 0.1-0.2, Na2O - 0.05-0.10, K2O - 0.7-1.1, ТУ 5729-090-00284530-00, при этом мольное отношение диоксида кремния к оксиду алюминия составляет 2.10-2.15. Фазовый состав глины: каолинит - 80-90%, кварц - 5-7%, иллит - 6-10%, микроклин - не более 4%. Сырье использовано из месторождения Журавлиный Лог, Челябинская область, Россия.Natural aluminosilicate kaolin, used as the main raw material for the preparation of NaA type zeolite, has the following chemical composition (in mass%): Al 2 O 3 - 36.0-38.0, SiO 2 - 46.0-47.5, TiO 2 - 0.2-0.4, Fe 2 O 3 - 0.4-0.6, CaO - 0.1-0.2, Na 2 O - 0.05-0.10, K 2 O - 0.7-1.1, TU 5729-090-00284530-00, while the molar ratio of silicon dioxide to alumina is 2.10 -2.15. Clay phase composition: kaolinite - 80-90%, quartz - 5-7%, illite - 6-10%, microcline - not more than 4%. Raw materials were used from the Zhuravliny Log deposit, Chelyabinsk Region, Russia.
Гидроксид натрия - ГОСТ 4328-77.Sodium hydroxide - GOST 4328-77.
Использование в процессе синтеза цеолита раствора гидроксида натрия в указанном диапазоне концентраций и мольного соотношения метакаолин : гидроксид натрия, определенные пределы температуры синтеза и продолжительности процесса синтеза позволяют получить продукт с максимальным содержанием цеолитной фазы, высокой степенью кристалличности, увеличенным содержанием количества компенсаторных катионов натрия, доступных для обмена с катионами кальция, что улучшает кальций-связывающую способность.The use of a solution of sodium hydroxide in the indicated concentration range and molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide during synthesis of zeolite, certain limits of the synthesis temperature and duration of the synthesis process make it possible to obtain a product with a maximum zeolite phase content, a high degree of crystallinity, and an increased content of the amount of compensating sodium cations available for exchange with calcium cations, which improves calcium-binding ability.
В общем случае способ осуществляют следующим образом.In the General case, the method is as follows.
Готовят раствор гидроксида натрия концентрацией 1.1-4.8 моль/л, помещают в реакционную колбу с мешалкой, нагревают до температуры 100°С и перемешивают в течение 0.5 часов. Природный алюмосиликат каолин активируют путем прокаливания при температуре 650°С в течение 3-4 ч. При этом происходит переход каолина в «активную» форму - метакаолин, способную в щелочной среде перекристаллизоваться в цеолитную фазу. Термоактивированную глину - метакаолин - в количестве 100 г суспендируют в 500-600 мл воды. Количество воды подбирается таким образом, что получить в общей реакционной массе необходимую концентрацию раствора гидроксида натрия, которая обеспечивает значительную величину кальций-связывающей способности. Полученную суспензию добавляют при перемешивании к раствору гидроксида натрия и выдерживают при температуре 90-150°С, мольном соотношении метакаолин : гидроксид натрия = 1:(3-7) и соотношении (объем раствора): (масса метакаолина) не менее 5.0 в течение 3-9 ч. Далее проводят отмывку цеолита горячей водой до нейтральной среды и последующую сушку при температуре 110-130°С в течение 3-4 ч.A solution of sodium hydroxide is prepared in a concentration of 1.1-4.8 mol / L, placed in a reaction flask with a stirrer, heated to a temperature of 100 ° C and stirred for 0.5 hours. The natural aluminosilicate kaolin is activated by calcination at a temperature of 650 ° C for 3-4 hours. In this case, kaolin transitions to the “active” form - metakaolin, which can recrystallize in an alkaline medium to the zeolite phase. Thermally activated clay - metakaolin - in the amount of 100 g is suspended in 500-600 ml of water. The amount of water is selected in such a way that to obtain in the total reaction mass the necessary concentration of sodium hydroxide solution, which provides a significant amount of calcium-binding ability. The resulting suspension is added with stirring to a solution of sodium hydroxide and maintained at a temperature of 90-150 ° C, a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide = 1: (3-7) and a ratio of (volume of solution): (mass of metakaolin) at least 5.0 for 3 -9 hours. Next, the zeolite is washed with hot water to a neutral medium and subsequent drying at a temperature of 110-130 ° C for 3-4 hours.
При этом важно, чтобы отношение (объем раствора : масса метакаолина) было не менее 5.0, так как процесс синтеза проводится при некотором избытке раствора. В то же время брать слишком большой избыток раствора нецелесообразно из экономических и экологических соображений, поэтому оптимальный диапазон значений указанного соотношения составляет 5.0-6.0.It is important that the ratio (solution volume: metakaolin mass) be at least 5.0, since the synthesis process is carried out with a slight excess of solution. At the same time, taking too much excess solution is impractical for economic and environmental reasons, therefore, the optimal range of values for this ratio is 5.0-6.0.
Предложенный способ получения цеолита типа NaA иллюстрируется следующими примерами, данные о которых приведены в Таблице 1. В Таблице 2 приведены характеристики полученного цеолита по указанным примерам.The proposed method for the preparation of NaA type zeolite is illustrated by the following examples, the data of which are shown in Table 1. Table 2 shows the characteristics of the obtained zeolite according to the specified examples.
Степень кристалличности, обусловливающую также дефектность кристалличности структуры и, как следствие, возникновение дополнительных центров адсорбции и обмена, косвенно оценивали размером ОКР (область когерентного рассеяния). Фазовый состав и степень кристалличности полученных образцов в соответствии с изобретением определяли методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-2 с CuKa излучением с графитовым монохроматором на вторичном пучке. Обработку дифрактограмм производили с помощью пакета программ «MAUD».The degree of crystallinity, which also determines the defectiveness of the crystallinity of the structure and, as a consequence, the appearance of additional adsorption and exchange centers, was indirectly estimated by the size of the CSR (region of coherent scattering). The phase composition and crystallinity of the obtained samples in accordance with the invention was determined by x-ray phase analysis on a DRON-2 diffractometer with CuKa radiation with a graphite monochromator in a secondary beam. The diffraction patterns were processed using the MAUD software package.
Сорбционная емкость характеризуется величиной связывающей способности по кальцию из водных растворов, которую определяли в соответствии с методикой, описанной в работе Л.В. Трубачева, С.Ю. Лоханина, Вестник УдГУ, 2005, №8, с. 211-222.Sorption capacity is characterized by the value of the binding ability of calcium from aqueous solutions, which was determined in accordance with the method described in the work of L.V. Trubacheva, S.Yu. Lohanina, Bulletin of Udmurt State University, 2005, No. 8, p. 211-222.
Все нижеприведенные примеры касаются способов получения цеолита при избытке раствора гидроксида натрия - не менее 5.0, т.к. при меньшем его количестве он упаривается, что приводит к поглощению всей щелочи и может привести к образованию нежелательных фаз, например гидросодалита, ухудшить характеристики продукта.All the examples below relate to methods for producing zeolite with an excess of sodium hydroxide solution - at least 5.0, because with a smaller amount, it evaporates, which leads to the absorption of all alkali and can lead to the formation of undesirable phases, for example hydrosodalite, and to worsen the characteristics of the product.
Пример 1Example 1
Готовят раствор гидроксида натрия концентрацией 2.7 моль/л, помещают в реакционную колбу с мешалкой, нагревают до температуры 100°С и перемешивают в течение 0.5 часов. Природный алюмосиликат каолин активируют путем прокаливания при температуре 650°С в течение 3-4 ч. Термоактивированную глину - метакаолин - количеством 100 г суспендируют в 500 мл воды. Полученную суспензию добавляют при перемешивании к раствору гидроксида натрия и выдерживают при температуре 100°С, мольном соотношении метакаолин : гидроксид натрия = 1: 6 и соотношении (объем раствора) : (масса метакаолина) = 1:5 в течение 5 ч. Далее проводят отмывку цеолита горячей водой до нейтральной среды и последующую сушку при температуре 110-130°С в течение 3-4 ч. Как видно из Таблицы 2, данный образец имеет достаточно высокий показатель связывающей способности по кальцию вследствие фазовой однородности и высокой степени кристалличности. Фазовый состав данного образца представлен преимущественно цеолитом типа NaA со следовыми количествами (менее 1%) цеолита типа NaP и гидросодалита. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.A solution of sodium hydroxide with a concentration of 2.7 mol / L is prepared, placed in a reaction flask with a stirrer, heated to a temperature of 100 ° C and stirred for 0.5 hours. The natural aluminosilicate kaolin is activated by calcination at a temperature of 650 ° C for 3-4 hours. The thermally activated clay - metakaolin - is suspended in an amount of 100 g in 500 ml of water. The resulting suspension is added with stirring to a solution of sodium hydroxide and maintained at a temperature of 100 ° C, a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide = 1: 6 and a ratio of (volume of solution): (mass of metakaolin) = 1: 5 for 5 hours. Then, washing is carried out. zeolite with hot water to a neutral environment and subsequent drying at a temperature of 110-130 ° C for 3-4 hours. As can be seen from Table 2, this sample has a fairly high rate of calcium binding ability due to phase uniformity and a high degree of crystallinity. The phase composition of this sample is mainly represented by NaA type zeolite with trace amounts (less than 1%) of NaP type zeolite and hydrosodalite. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 2Example 2
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при температуре 90°С. Как видно из Таблицы 2, образец примера 2 имеет меньший процент содержания фазы цеолита типа NaA вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит и, в свою очередь, обуславливает чуть более низкий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с примером 1. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a temperature of 90 ° C. As can be seen from Table 2, the sample of example 2 has a lower percentage of the NaA type zeolite phase content due to incomplete crystallization of clay into the zeolite and, in turn, causes a slightly lower calcium binding capacity compared to example 1. This sample can be used in as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 3Example 3
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при температуре 130°С. Как видно из Таблицы 2, образец примера 3 имеет практически такой же процент содержания фазы цеолита типа NaA, как для примера 1, что, в свою очередь, обуславливает близкие показатели связывающей способности по кальцию для образцов примеров 1 и 3. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a temperature of 130 ° C. As can be seen from Table 2, the sample of example 3 has almost the same percentage of the NaA type zeolite phase content as for example 1, which, in turn, leads to close calcium binding properties for samples of examples 1 and 3. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 4Example 4
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при температуре 140°С. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца представлен только цеолитом типа NaA с высокой степенью кристалличности (оценивается размером ОКР), что, в свою очередь, обуславливает высокий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с образцами примеров 1 и прототипа. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a temperature of 140 ° C. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample is represented only by NaA type zeolite with a high degree of crystallinity (estimated by the size of OCD), which, in turn, leads to a high rate of calcium binding ability in comparison with the samples of examples 1 and prototype. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 5Example 5
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при температуре 150°С. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца наряду с цеолитом типа NaA представлен гидросодалитом, который не обладает сорбционной емкостью по кальцию, что, в свою очередь, для образца по примеру 5 обуславливает более низкий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с образцом примера 1. В данном случае повышение температуры процесса получения цеолита до указанного значения приводит к частичной перекристаллизации образовавшегося цеолита типа NaA в гидросодалит. Но образец имеет показатель связывающей способности по кальцию выше образца прототипа, поэтому может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a temperature of 150 ° C. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample, along with the NaA type zeolite, is represented by hydrosodalite, which does not have a sorption capacity for calcium, which, in turn, for the sample in example 5 leads to a lower rate of calcium binding ability compared to the sample of example 1. In this case, an increase in the temperature of the process of obtaining zeolite to the specified value leads to a partial recrystallization of the resulting NaA type zeolite in hydrosodalite. But the sample has an indicator of calcium binding capacity above the prototype sample, so it can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 6Example 6
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при концентрации раствора гидроксида натрия 1.1 моль/л. Как видно из Таблицы 2, в составе данного образца наряду с цеолитом типа NaA присутствует значительное количество аморфной фазы вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит, что, в свою очередь, обуславливает незначительную величину связывающей способности по кальцию по сравнению с образцом примера 1. Но этот показатель все равно выше, чем для прототипа. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared analogously to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a concentration of 1.1 mol / L sodium hydroxide solution. As can be seen from Table 2, along with the NaA type zeolite, this sample contains a significant amount of the amorphous phase due to incomplete crystallization of clay into the zeolite, which, in turn, leads to an insignificant amount of calcium binding capacity compared to the sample of Example 1. But this indicator still higher than for the prototype. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 7Example 7
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при концентрации раствора гидроксида натрия 3.6 моль/л. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца представлен только цеолитом типа NaA с высокой степенью кристалличности, что, в свою очередь, обуславливает высокий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с образцом примера 1 и с образцом прототипа. В данном случае повышение концентрации щелочного раствора в процессе получения цеолита приводит к увеличению полноты протекания процесса кристаллизации глины (метакаолина) в цеолит типа NaA. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared analogously to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a concentration of 3.6 mol / L sodium hydroxide solution. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample is represented only by NaA type zeolite with a high degree of crystallinity, which, in turn, leads to a high rate of calcium binding ability in comparison with the sample of example 1 and the prototype sample. In this case, an increase in the concentration of alkaline solution in the process of obtaining zeolite leads to an increase in the completeness of the crystallization of clay (metakaolin) into a zeolite of the NaA type. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 8Example 8
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при концентрации раствора гидроксида натрия 4.3 моль/л. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца представлен только цеолитом типа NaA с высокой степенью кристалличности, что, в свою очередь, обуславливает высокий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с образцом примера 1 и с образцом прототипа. В данном случае повышение концентрации щелочного раствора в процессе получения цеолита приводит к увеличению полноты протекания процесса кристаллизации глины (метакаолина) в цеолит типа NaA, степени его кристалличности. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared analogously to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a concentration of sodium hydroxide solution of 4.3 mol / L. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample is represented only by NaA type zeolite with a high degree of crystallinity, which, in turn, leads to a high rate of calcium binding ability in comparison with the sample of example 1 and the prototype sample. In this case, an increase in the concentration of alkaline solution in the process of obtaining zeolite leads to an increase in the completeness of the crystallization of clay (metakaolin) in the zeolite type NaA, its degree of crystallinity. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 9Example 9
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при концентрации раствора гидроксида натрия 4.8 моль/л. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца наряду с цеолитом типа NaA представлен гидросодалитом (не обладает сорбционной емкостью по кальцию), что, в свою очередь, обуславливает более низкий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с образцом примера 1. В данном случае увеличение концентрации раствора гидроксида натрия до указанного значения приводит к частичной перекристаллизации образовавшегося цеолита типа NaA в гидросодалит. Тем не менее, данный образец по сравнению с прототипом имеет большую связывающую способность по кальцию и может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared analogously to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a concentration of 4.8 mol / L sodium hydroxide solution. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample, along with the NaA type zeolite, is represented by hydrosodalite (does not have a sorption capacity for calcium), which, in turn, leads to a lower rate of calcium binding ability compared to the sample of example 1. In this case an increase in the concentration of sodium hydroxide solution to the specified value leads to a partial recrystallization of the resulting NaA type zeolite into hydrosodalite. However, this sample in comparison with the prototype has a large binding capacity for calcium and can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 10Example 10
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что продолжительность процесса синтеза получения цеолита составляет 3 ч. Как видно из Таблицы 2, образец примера 10 имеет низкий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с примером 1, что обусловлено меньшим содержанием фазы цеолита типа NaA и значительным содержанием аморфной фазы вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит. Но в прототипе связывающая способность ниже, чем для образца примера 10. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared analogously to the sample described in example 1, the difference is that the duration of the synthesis process for the preparation of zeolite is 3 hours. As can be seen from Table 2, the sample of example 10 has a low rate of calcium binding ability compared to example 1, which is due to the smaller the content of the NaA type zeolite phase and a significant content of the amorphous phase due to incomplete crystallization of clay into the zeolite. But in the prototype, the binding ability is lower than for the sample of example 10. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 11Example 11
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что продолжительность процесса синтеза получения цеолита составляет 4 ч. Как видно из Таблицы 2, образец примера 11 имеет низкий показатель связывающей способности по кальцию по сравнению с примером 1, что обусловлено меньшим содержанием фазы цеолита типа NaA, и значительным содержанием аморфной фазы вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared analogously to the sample described in example 1, the difference is that the duration of the synthesis process for the preparation of zeolite is 4 hours. As can be seen from Table 2, the sample of example 11 has a low rate of calcium binding ability compared to example 1, which is due to the smaller the content of the zeolite phase of the NaA type, and a significant content of the amorphous phase due to incomplete crystallization of clay in the zeolite. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 12Example 12
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что продолжительность процесса синтеза получения цеолита составляет 9 ч. Как видно из данных Таблицы 2, образец примера 12 имеет большую величину связывающей способности по кальцию по сравнению с примером 1, что обусловлено меньшим содержанием фазы цеолита типа NaA и значительным содержанием аморфной фазы вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит. В данном случае увеличение продолжительности процесса получения цеолита приводит к повышению эффективности протекания процесса кристаллизации глины (метакаолина) в цеолит типа NaA и степени его кристалличности. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared analogously to the sample described in example 1, the difference is that the duration of the synthesis process for the preparation of zeolite is 9 hours. As can be seen from the data of Table 2, the sample of example 12 has a higher calcium binding capacity compared to example 1, which is due to lower NaA type zeolite phase content and significant amorphous phase content due to incomplete crystallization of clay into zeolite. In this case, an increase in the duration of the process of obtaining zeolite leads to an increase in the efficiency of the process of crystallization of clay (metakaolin) into a zeolite of the NaA type and its degree of crystallinity. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 13Example 13
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при мольном соотношении метакаолин : гидроксид натрия = 1:2. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца характеризуется наличием фазы цеолита типа NaA, а также значительным содержанием аморфной фазы вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит. Образец примера 13 имеет очень низкий, недостаточный показатель связывающей способности по кальцию и не может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference is that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide = 1: 2. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample is characterized by the presence of a NaA type zeolite phase, as well as a significant content of the amorphous phase due to incomplete crystallization of clay in the zeolite. The sample of example 13 has a very low, insufficient indicator of calcium binding capacity and cannot be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 14Example 14
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при мольном соотношении метакаолин : гидроксид натрия = 1:3. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца характеризуется наличием фазы цеолита типа NaA, а также незначительным содержанием аморфной фазы вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит. Образец примера 14 имеет показатель связывающей способности по кальцию и высокую степень кристалличности, близкие образцу примера 1 и может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide = 1: 3. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample is characterized by the presence of a NaA type zeolite phase, as well as an insignificant amorphous phase content due to incomplete crystallization of clay into zeolite. The sample of example 14 has an indicator of calcium binding ability and a high degree of crystallinity, close to the sample of example 1 and can be used as a matrix in the manufacture of synthetic detergents.
Пример 15Example 15
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при мольном соотношении метакаолин : гидроксид натрия = 1:5. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца характеризуется наличием фазы цеолита типа NaA, а также очень незначительным содержанием аморфной фазы вследствие неполной кристаллизации глины в цеолит. Образец примера 15 имеет показатель связывающей способности по кальцию и высокую степень кристалличности, большую по сравнению с образцом примера 1 и прототипа, и может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide = 1: 5. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample is characterized by the presence of a NaA type zeolite phase, as well as a very small content of the amorphous phase due to incomplete crystallization of clay into zeolite. The sample of example 15 has an indicator of calcium binding ability and a high degree of crystallinity, greater than the sample of example 1 and the prototype, and can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Пример 16Example 16
Цеолит готовят аналогично образцу, описанному в примере 1, разница заключается в том, что процесс синтеза получения цеолита осуществляют при мольном соотношении метакаолин : гидроксид натрия = 1:7. Как видно из Таблицы 2, фазовый состав данного образца аналогично образцу примера 1, наряду с цеолитом типа NaA в очень незначительной степени представлен гидросодалитом, который не обладает сорбционной емкостью по кальцию, что, в свою очередь, обуславливает близкие показатели их связывающей способности по кальцию. Данный образец может быть использован в качестве матрицы при производстве синтетических моющих средств.The zeolite is prepared similarly to the sample described in example 1, the difference lies in the fact that the synthesis process for the preparation of zeolite is carried out at a molar ratio of metakaolin: sodium hydroxide = 1: 7. As can be seen from Table 2, the phase composition of this sample is similar to that of example 1, along with the NaA type zeolite is very slightly represented by hydrosodalite, which does not have a sorption capacity for calcium, which, in turn, leads to close indicators of their calcium binding capacity. This sample can be used as a matrix in the production of synthetic detergents.
Как видно из примеров, все образцы, полученные в указанном диапазоне концентраций щелочного раствора, демонстрируют тенденцию повышения кальций-связывающей способности в соответствии с увеличением фазовой однородности, в первую очередь, а также степени кристалличности цеолита. Увеличение температуры и продолжительности синтеза внутри указанного соответствующего диапазона величин также повышает кальций-связывающую способность цеолита, в первую очередь, за счет увеличения фазовой чистоты продукта и степени кристалличности при одинаковом фазовом составе.As can be seen from the examples, all samples obtained in the indicated concentration range of alkaline solution show a tendency to increase calcium-binding ability in accordance with an increase in phase uniformity, primarily, as well as the degree of crystallinity of the zeolite. An increase in the temperature and duration of the synthesis within the indicated corresponding range of values also increases the calcium-binding ability of the zeolite, primarily due to an increase in the phase purity of the product and the degree of crystallinity with the same phase composition.
Для сравнения с прототипом важное значение имеет различие в химическом составе исходного сырья. Количество компенсаторных катионов натрия - центров адсорбции и ионного обмена, встраиваемых в структуру цеолита в процессе его синтеза, будет зависеть от количества различных примесей (например, соединений железа, титана, кальция и т.д.), содержащихся в исходном сырье. Если их содержание значительно, то в процессе синтеза они могут занимать определенные места в структуре цеолита вместо натрия, но при этом не участвовать в процессах адсорбции и ионного обмена на катионы кальция.For comparison with the prototype, the difference in the chemical composition of the feedstock is important. The amount of compensatory sodium cations - adsorption and ion exchange centers embedded in the structure of the zeolite during its synthesis will depend on the amount of various impurities (for example, compounds of iron, titanium, calcium, etc.) contained in the feedstock. If their content is significant, then in the synthesis process they can occupy certain places in the structure of zeolite instead of sodium, but at the same time not participate in the processes of adsorption and ion exchange for calcium cations.
Технический результат связан с большой фазовой однородностью полученного по изобретению продукта - близкого к 100% содержанию цеолита типа NaA по сравнению с прототипом. В прототипе не утверждается, что он на 100% состоит из цеолита типа NaA, просто указано наличие фазовой однородности без указания количества. В прототипе также не отмечено наличие фаз других цеолитов (в частности, типа Р). По мнению авторов, в его составе есть аморфная фаза.The technical result is associated with a large phase uniformity of the product obtained according to the invention — close to 100% NaA type zeolite content in comparison with the prototype. The prototype does not claim that it is 100% composed of NaA type zeolite, it simply indicates the presence of phase uniformity without specifying the amount. The prototype also did not note the presence of phases of other zeolites (in particular, type P). According to the authors, there is an amorphous phase in its composition.
Такое различие в свойствах продукта по прототипу и по изобретению обусловлено тем, что содержание каолинита по изобретению, который непосредственно синтезируется в цеолит типа NaA, в составе исходной глины (месторождение Журавлиный Лог) составляет до 90%, в то время как в глине, использующейся в прототипе (английский каолин) - не более 80%. На это указывает модуль: для прототипа он выше - до 2.5, что характерно для примесей кварца, слюды, не превращающихся в цеолит; для сырья по изобретению он составляет до 2.15, что характерно именно для каолинов со значительным содержанием каолинита. Степень кристалличности образца в прототипе является естественным следствием примесей аморфной фазы в данном образце.This difference in the properties of the product according to the prototype and according to the invention is due to the fact that the content of kaolinite according to the invention, which is directly synthesized into a zeolite of the NaA type, in the composition of the initial clay (Zhuravliny Log deposit) is up to 90%, while in the clay used in prototype (English kaolin) - not more than 80%. This is indicated by the module: for the prototype it is higher - up to 2.5, which is typical for impurities of quartz, mica, not turning into zeolite; for the raw materials according to the invention it is up to 2.15, which is typical for kaolins with a significant content of kaolinite. The degree of crystallinity of the sample in the prototype is a natural consequence of the impurities of the amorphous phase in this sample.
Как видно из примеров, использование предложенного сырья для синтеза цеолита типа NaA с указанными выше характеристиками позволяет несколько расширить технологические режимы синтеза, и при выполнении указанных условий его проведения повысить фазовую однородность и степень кристалличности цеолита и тем самым увеличить связывающую способность по кальцию, обеспечив возможность широкого его использования в производстве детергентов для получения синтетических моющих средств. В предложенном способе получения цеолит типа NaA обладает значительной сорбционной емкостью (связывающая способность по кальцию) 128-228 мг СаО/г цеолита в сравнении с прототипом 110 мг СаО/г цеолита.As can be seen from the examples, the use of the proposed raw materials for the synthesis of NaA type zeolite with the above characteristics allows us to somewhat expand the technological modes of synthesis, and if the above conditions are met, increase the phase uniformity and crystallinity of the zeolite and thereby increase the binding capacity for calcium, providing the possibility of wide its use in the manufacture of detergents for synthetic detergents. In the proposed production method, a NaA type zeolite has a significant sorption capacity (calcium binding capacity) of 128-228 mg CaO / g zeolite in comparison with the prototype 110 mg CaO / g zeolite.
При этом расширяется ассортимент цеолитных адсорбентов типа NaA.At the same time, the assortment of zeolite adsorbents of the NaA type is expanding.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132323/05A RU2603800C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | METHOD OF PRODUCING ZEOLITE NaA AS DETERGENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132323/05A RU2603800C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | METHOD OF PRODUCING ZEOLITE NaA AS DETERGENT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2603800C1 true RU2603800C1 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015132323/05A RU2603800C1 (en) | 2015-08-03 | 2015-08-03 | METHOD OF PRODUCING ZEOLITE NaA AS DETERGENT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2603800C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652210C1 (en) * | 2017-07-10 | 2018-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method for producing synthetic granulated nap zeolite |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044689C1 (en) * | 1992-06-16 | 1995-09-27 | Пермский завод синтетических моющих средств | Method of sodium aluminisilicate producing |
| US6258768B1 (en) * | 1995-04-08 | 2001-07-10 | Imperial Chemical Industries Plc | Zeolite P aluminosilicates and their manufacture and use in detergent compositions |
| RU2230779C1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-20 | ГУ Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН | Method of preparing granulated synthetic zeolite-containing synthetic detergent component |
| RU2248939C1 (en) * | 2000-12-19 | 2005-03-27 | Нэшнл Алюминиум Компани Лимитед | Method for production of zeolite-a, useful as detergent modifying additive |
-
2015
- 2015-08-03 RU RU2015132323/05A patent/RU2603800C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044689C1 (en) * | 1992-06-16 | 1995-09-27 | Пермский завод синтетических моющих средств | Method of sodium aluminisilicate producing |
| US6258768B1 (en) * | 1995-04-08 | 2001-07-10 | Imperial Chemical Industries Plc | Zeolite P aluminosilicates and their manufacture and use in detergent compositions |
| RU2248939C1 (en) * | 2000-12-19 | 2005-03-27 | Нэшнл Алюминиум Компани Лимитед | Method for production of zeolite-a, useful as detergent modifying additive |
| RU2230779C1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-20 | ГУ Институт нефтехимии и катализа АН РБ и УНЦ РАН | Method of preparing granulated synthetic zeolite-containing synthetic detergent component |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652210C1 (en) * | 2017-07-10 | 2018-04-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Method for producing synthetic granulated nap zeolite |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ayele et al. | Synthesis of zeolite A from Ethiopian kaolin | |
| CN102712489A (en) | [Beta] zeolite and method for producing same | |
| GB961215A (en) | Process for making crystalline zeolites | |
| DK164097B (en) | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF ZEOLITES | |
| CN102838127A (en) | Primary crystallization hydrothermal preparation method of A-type and X-type molecular sieves containing pure Na ions | |
| JP5693724B2 (en) | Hydrothermal synthesis of zeolites or zeolite-like materials using modified mixed hydroxides | |
| Palčić et al. | Nucleation and crystal growth of zeolite A synthesised from hydrogels of different density | |
| CN101462739A (en) | Method for preparing 4A zeolite molecular sieve from red desmine | |
| RU2603800C1 (en) | METHOD OF PRODUCING ZEOLITE NaA AS DETERGENT | |
| JPS6346007B2 (en) | ||
| HU214363B (en) | Method for producing an alkali metal aluminosilicate | |
| US2958579A (en) | Process for manufacture of molecular sieve adsorbents | |
| CN112573536A (en) | Nano P-type zeolite, preparation method and application thereof | |
| CN102050465B (en) | Method for preparing Y-type molecular sieve through solid-phase in-situ synthesis | |
| JPH0244771B2 (en) | ||
| CN104628009B (en) | Method for synthesizing 5A type dewaxing molecular sieve from bentonite | |
| US3264059A (en) | Process for the preparation of synthetic faujasite | |
| CN102452659B (en) | Preparation method of MCM-22 zeolite | |
| US3649178A (en) | Synthesis of sodium zeolite w-z | |
| CN106946269B (en) | A kind of MCM-22/MOR composite molecular screen and its synthetic method | |
| RU2787819C1 (en) | Method for producing synthetic zeolite | |
| Mishra | Production of novel zeolite of type na-p from sodium aluminate liquor/spent liquor/alumina tri-hydrate of Nalco’s alumina refinery, Damanjodi, Orissa, India: A unique material for detergent formulation | |
| JP4123546B2 (en) | Zeolite OU-1 and synthesis method thereof | |
| US5370858A (en) | Process for the synthesis of zeolites having an aluminosilicate framework belonging to the faujasite structural family, products obtained and their use in adsorption and catalysis | |
| JPH04202009A (en) | Metal substituted body of crystalline laminar silicic acid and its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180804 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190425 |