SK7542001A3 - A method for producing synthetic zeolites with enlarged grain size and zeolites with enlarged grain size produced by the said method - Google Patents
A method for producing synthetic zeolites with enlarged grain size and zeolites with enlarged grain size produced by the said method Download PDFInfo
- Publication number
- SK7542001A3 SK7542001A3 SK754-2001A SK7542001A SK7542001A3 SK 7542001 A3 SK7542001 A3 SK 7542001A3 SK 7542001 A SK7542001 A SK 7542001A SK 7542001 A3 SK7542001 A3 SK 7542001A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- solution
- crystallization
- gel
- zeolites
- grain size
- 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
- C01B39/023—Preparation of physical mixtures or intergrowth products of zeolites chosen from group C01B39/04 or two or more of groups C01B39/14 - C01B39/48
-
- 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
- C01B39/16—Type A from aqueous solutions of an alkali metal aluminate and an alkali metal silicate excluding any other source of alumina or silica but seeds
-
- 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
- C01B39/20—Faujasite type, e.g. type X or Y
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
- C11D3/02—Inorganic compounds ; Elemental compounds
- C11D3/12—Water-insoluble compounds
- C11D3/124—Silicon containing, e.g. silica, silex, quartz or glass beads
- C11D3/1246—Silicates, e.g. diatomaceous earth
- C11D3/128—Aluminium silicates, e.g. zeolites
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Spôsob výroby syntetických zeolitov NaX, NaY a jeho variantyProcess for producing synthetic zeolites NaX, NaY and variants thereof
Oblasť technikyTechnical field
Predmetom vynálezu je spôsob výroby syntetických zeolitov NaA, NaX, NaY alebo ich zmesi, vyznačujúcich sa zväčšenou velkosťou zŕn.The present invention relates to a process for the production of synthetic zeolites NaA, NaX, NaY or mixtures thereof, characterized by an increased grain size.
Ďalším predmetom vynálezu sú vyššie uvedeným spôsobom vyrobené zeolity a ich zmesi. Výhodou zeolitov so zväčšenou velkosťou zŕn, podľa vynálezu, je zlepšená schopnosť zachytávania tenzidov a väčšia homogenita distribúcie veľkosti zŕn.A further object of the invention are zeolites and mixtures thereof prepared as described above. The advantage of the increased grain size zeolites of the present invention is the improved surfactant retention capability and greater grain size distribution homogeneity.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Je známe, že prírodné aj umelé zeolity kryštalizujú spontánne. Podľa Breckovho manuálu (E.D.W. Breck:Zeolite Molecular Sieves, J. Wiley, 1974) možno vytvoriť 17 typov zeolitov - v kvartérnom systéme, obsahujúcich zložky S1O2, AI2O3, Na20 a H2O.It is known that natural and artificial zeolites crystallize spontaneously. According to Breck's manual (E.D.W. Breck: Zeolite Molecular Sieves, J. Wiley, 1974), 17 types of zeolites can be formed in a quaternary system containing components S1O2, Al2O3, Na2O and H2O.
Tieto zeolity nekryštalizujú v dobre definovateľnom zložení, ale kryštalizujú vo viac-menej širokom rozmedzí rôznych zložení, ktoré sú obvykle znázorňované ternárnym diagramom (pri konštantnej teplote a obsahu H20), pozri str. 270 uvedeného Breckovho manuálu).These zeolites do not crystallize in a well-defined composition, but crystallize in a more or less wide range of different compositions, which are usually illustrated by a ternary diagram (at constant temperature and H 2 O content), see p. 270 of Breck's Manual).
Na obr. 1 je kryštalizačné pole alebo rozmedzie vyznačené bodkovanou plochou, v ktorej je NaA schopný kryštalizovať v zložení odpovedajúcom definovaným bodom ternárneho diagramu, vztiahnutom na 1 mol AI2O3, pri hodnotách H2O = 94 mol a T = 88°C.In FIG. 1 is a crystallization field or range indicated by a dotted surface in which NaA is able to crystallize in a composition corresponding to a defined point of the ternary diagram, based on 1 mole of Al 2 O 3, at H 2 O = 94 mol and T = 88 ° C.
Spôsoby výroby NaA zeolitu sú opísané v maďarskom patente č. 198 892 a v US patentoch č. 4 222 995, 4 303Methods for producing NaA zeolite are described in Hungarian patent no. 198,892 and U.S. Pat. 4,222,995, 4,230
627, 4 303 628, 4 305 916, ďalej v nemeckých dokumentoch vyložených pre verejnú kontrolu (Auslegeschrift) 2 651 419, 2 651 420, 2 651 436, 2 651 437, 2 651 278.627, 4 303 628, 4 305 916, further in German documents unloaded for public inspection (Auslegeschrift) 2 651 419, 2 651 420, 2 651 436, 2 651 437, 2 651 278.
V uvedenom diagrame je tvorba kryštalizačných jadier vo vnútri plochy T rýchla, v bode B je oveľa pomalšia a ustálená a v bode C je spontánna tvorba kryštalizačných jadier prakticky nulová.In the above diagram, the formation of crystallization nuclei within area T is rapid, at point B it is much slower and more stable and at point C the spontaneous formation of crystallization nuclei is practically zero.
Je známe, že tendencia tvoriť jadrá sa zvyšuje s rastúcim množstvom zložiek uľahčujúcich rozpúšťanie gélu (v skutočnosti Na2O) v inak nezmenených ostatných podmienkach.It is known that the tendency to form cores increases with increasing amounts of gel-facilitating ingredients (in fact Na2O) under otherwise unchanged other conditions.
Zloženie kryštalickej fázy (zeolit), t.j. najtypickejší pomer Si/Al, sa môže v určitom rozsahu meniť, čo je typické pre štruktúru podľa typu zeolitu (s identickou rádiografickou mriežkovou štruktúrou, ako FAU = faujasit, MFI = ZSM-5, s čo možno najvyšším tepelnou stabilitou) , štruktúrou, sa musí znížiť o pomerom ktorý koncentrácia prípade vyrobenia variantuThe crystalline phase composition (zeolite), i. the most typical Si / Al ratio may vary to some extent, which is typical of a zeolite type structure (with identical radiographic lattice structure such as FAU = faujasite, MFI = ZSM-5, with the highest thermal stability), must reduce by the ratio of which concentration if the variant is produced
Si/Al (t.j. s najvyššou definovanou (t. j . sa vyznačuje alkalickej stupeň, ktorý zaistí úplnú stratu kryštalizácie. isté sa uskutočňuje, ak je kremičitan hlinitý nie vplyvom alkalického činidla, ale tvorbou t.j. vplyvom fluoridových iónov.Si / Al (i.e., the highest defined (i.e., characterized by an alkaline step that ensures complete loss of crystallization) is also performed when the aluminum silicate is not due to the alkaline agent but to the formation, i.e., the fluoride ion.
Z toho vyplýva, že tvorba jadier a kryštalizácia gélu sú počas syntézy umelých zeolitov oddelené v priestore a čase.This implies that nuclei formation and gel crystallization are separated in space and time during the synthesis of artificial zeolites.
reagencie schopnosti spontánnejreagent ability spontaneous
Toto rozpustený komplexu,This dissolved complex,
Tento postup je v určitých prípadoch nevyhnutný a v iných výhodný.This procedure is necessary in some cases and advantageous in others.
Bez zabezpečenia týchto podmienok by kryštalická fáza nemohla byť vyrobená predovšetkým ako štrukturálne čistá a keď, tak len s veľkými ťažkosťami, prípadne vôbec nie.Without these conditions, the crystalline phase could not be produced primarily as structurally pure and if only with great difficulty or not at all.
Homogenita zeolitovej fázy by mala byť zabezpečená, v niektorých prípadoch však zabezpečená nemusí byť.The homogeneity of the zeolite phase should be ensured but in some cases may not be ensured.
Na niektoré špecifické účely (napr. na zmäkčovanie vody) v rôznych priemyselných aplikáciách (ako je výroba detergentov) sa používa nie jeden, ale dva typy zeolitov a výhodný je postup, pri ktorom v kaši kryštalizujú nie jedna, ale dve fázy súčasne (NaA[LTA] a NaX[FAU], podľa uvedeného príkladu).For some specific purposes (e.g., water softening) in various industrial applications (such as detergent production), not one but two types of zeolites are used, and a process wherein not one but two phases simultaneously (NaA [ LTA] and NaX [FAU], as shown in the example).
Z mnohých patentov je velmi známa podpora kryštalizácie, ktorá využíva dozrievanie gélov, zavádzanie kryštalizačných jadier, ako aj očkovanie rôznymi kryštalizačnými jadrami.It is well known from many patents to promote crystallization, which utilizes gel maturation, introduction of crystallization cores, as well as seeding with various crystallization cores.
Na podporu kryštalizácie NaX a NaY sa jadrá vyrábajú spôsobom dozrievanie gélov podľa Breckovho pôvodného patentu z roku 1964 (US patent č. 3 130 007) a podlá US patentov č. 3 518 051 a 3 227 660. US patent č. 4 264 562 sa týka tvorby kryštalizačných jadier.To promote the crystallization of NaX and NaY, the cores are produced by the gel maturation method of Breck's original patent of 1964 (US Patent No. 3,130,007) and US Pat. No. 3,518,051 and 3,227,660. U.S. Pat. No. 4,264,562 relates to the formation of crystallization cores.
Podľa US patentu č. 4 264 562 sa aktivácia Nametasylikátu uskutočňuje adíciou AI2O3 na metasilikát. Spôsoby opisované v US patentoch č. 3 071 434 a 3 322 272 využívajú synteticky vyrobené NaA, NaX a NaY ako kryštalizačné jadrá.According to U.S. Pat. No. 4,264,562, activation of Nametasylikate is accomplished by the addition of Al2O3 to the metasilicate. The methods described in U.S. Pat. 3,071,434 and 3,322,272 use synthetically produced NaA, NaX and NaY as crystallization cores.
Podľa US patentu č. 4 404 823 sú jadrá NaX použité na súčasnú výrobu NaA a NaX.According to U.S. Pat. No. 4,404,823, NaX cores are used for the simultaneous production of NaA and NaX.
Kryštalizácia zeolitu je podľa US patentu č. 4 166 099 podporovaná jadrami s významne väčším povrchom (ich veľkosť je ~ 0,1 až 0,01 pm).The crystallization of zeolite is according to U.S. Pat. No. 4,166,099 supported by cores with significantly larger surface area (~ 0.1 to 0.01 µm in size).
Kryštalizačné jadrá sú opisované v nemeckých dokumentoch vyložených pre verejnú kontrolu (Auslegeschrift) č. 2 447 206.Crystallization cores are described in German documents unloaded for public inspection (Auslegeschrift) no. 2,447,206.
V US patentoch č. 4 178 352 a 4 340 573 je tuhý gél suspendovaný vo vode použitý ako jadro a okrem toho podľa posledného patentu sú na kryštalizáciu NaA použité A1 jadrá.U.S. Pat. No. 4,178,352 and 4,340,573, a solid gel suspended in water is used as the core and, moreover, according to the latest patent, A1 cores are used to crystallize NaA.
Dozrievanie gélov a pridávanie silikátovej zložky k AI2O3 v množstve 500 až 2000 ppm, ako je to opísané vo vyššie citovaných postupoch, je obťažné reprodukovať v priemyselných podmienkach (pretože komerčne dostupné vodné sklo vždy obsahuje určité množstvo A12O3 ako nečistotu).Aging of gels and the addition of the silicate component to Al2O3 in an amount of 500-2000 ppm, as described in the aforementioned processes, it is difficult to reproduce in an industrial scale (as the commercially available water glass always contains a certain amount of A1 2 O 3 as an impurity).
Tuhé gély rozpustené vo vode majú nereprodukovateľnú štruktúru, čo môže spôsobovať ťažkosti pri výrobe zeolitov vo veľkom meradle. To isté platí, ak sa ako jadrá použijú zeolity s nehomogénnou distribúciou veľkosti častíc. V tomto prípade bude heterodisperzný charakter distribúcie veľkosti častíc neúmyselne prenesený na výrobok.Solid gels dissolved in water have a non-reproducible structure, which can cause difficulties in large scale zeolite production. The same is true when zeolites with a non-homogeneous particle size distribution are used as cores. In this case, the heterodisperse nature of the particle size distribution will be inadvertently transferred to the product.
Separácia uskutočňovaná vo veľkom meradle sedimentáciou alebo inými metódami vyžaduje veľké finančné náklady.Separation carried out on a large scale by sedimentation or other methods entails considerable financial costs.
Používanie kryštalizačných jadier by malo vyhovovať nasledovným požiadavkám:The use of crystallization cores should meet the following requirements:
I) Prvou požiadavkou je, aby produkcia jadier bola reprodukovateľná ako v laboratóriu, tak aj pri výrobe vo veľkom meradle, s relatívnou chybou menšou ako ± 20 %. Pretože jadrá zabudované v štruktúre gélu a viacmenej kryštalické činidlá nemôžu byť reprodukované s tak vysokou presnosťou, mal by byť hlavne uvažovaný a preferovaný roztok jadier (tento roztok v skutočnosti obsahuje častice koloidnej veľkosti, menšie ako 50 nm). (Tento poznatok nás prinútil vyvinúť také roztoky z predchádzajúceho vynálezu, ktoré obsahujú N = 4,4 (± 0,9^1011 kryštalizačných jadier na gram kvapaliny) .(I) The first requirement is that the production of cores is reproducible both in the laboratory and in large-scale production, with a relative error of less than ± 20%. Since the cores embedded in the gel structure and the more or less crystalline reagents cannot be reproduced with such high precision, a core solution should be considered and preferred (this solution actually contains particles of colloidal size, less than 50 nm). (This knowledge has forced us to develop solutions of the present invention that contain N = 4.4 (± 0.9 ^ 10 11 crystallization cores per gram of liquid).
II) Množstvo jadier N by malo byť dostatočné, aby potlačilo, inhibovalo prípadnú tvorbu parazitných jadier zeolitov vylúčením štruktúru tvoriacich zložiek z roztokovej fázy (obvykle vodnej).II) The amount of N cores should be sufficient to suppress, inhibit the possible formation of parasitic zeolite cores by eliminating the structure-forming components from the solution phase (usually aqueous).
III) Splnenie tejto podmienky závisí od štruktúry kryštalizovaného zeolitu:III) The fulfillment of this condition depends on the structure of the crystallized zeolite:
NaA zeolit je z tohto hľadiska nenáročný. Množstvo jadier 0,1 * N (g-1) je určite dostatočné a 0,01 * N (g-1) je bezpečne postačujúce na riadenie vlastnej kryštalizácie NaA v kašovitej zmesi prislúchajúcej tvorbe NaA.NaA zeolite is undemanding in this respect. The amount of 0.1 * N (g -1 ) cores is certainly sufficient and 0.01 * N (g -1 ) is safely sufficient to control the actual crystallization of NaA in the slurry associated with the formation of NaA.
Zistili sme, že rovnaký roztok jadier je použiteľný na kryštalizáciu NaX a NaY. To znamená, že jadrá NaX a NaY sú rovnké. Rovnako ako NaX kryštalizujú aj jadrá zeolitu NaY vo zvyšku silikátu. V dôsledku toho nie je požadované žiadne Al-jadro, ktoré bolo navrhované v US patente č. 4 340 573.We have found that the same core solution is useful for crystallization of NaX and NaY. This means that the NaX and NaY cores are equal. Like NaX, zeolite cores crystallize in the rest of the silicate. As a result, no Al-core, as suggested in U.S. Pat. 4,340 573.
IV) Pridané jadrá musia rásť tak, aby zeolit mal optimálnu úžitkovú veľkosť zrna Φ (μιη) a jej homogénnu distribúciu vo várke kaše definovaného množstva.IV) The added cores must grow so that the zeolite has an optimum useful grain size Φ (μιη) and its homogeneous distribution in a batch of a defined quantity.
Okrem podmienok opísaných v odst. II existujú určité nezávislé podmienky, ktorých splnenie nie je automaticky zaručené.In addition to the conditions described in para. II there are certain independent conditions, the fulfillment of which is not automatically guaranteed.
Môžu sa vyskytnúť tri prípady:There may be three cases:
Množstvo jadier N (g-1) obsiahnuté v hmotnostnej jednotke jadrového roztoku sa môže v určitom rozsahu meniť, takže pre daný návažok bude podmienka II splnená. Počas tejto procedúry sa budú tvoriť zrná v určitom rozpätí ich veľkosti (<Dmin až ΦΜΧ) .The amount of nuclei N (g -1 ) contained in the weight unit of the core solution may vary to some extent, so that condition II is satisfied for a given bait. During this procedure, grains will form within a certain size range (<D m i n to Φ ΜΧ ).
Ak požadovaná veľkosť zrna Φ je z tohto rozpätia (®min až Φπιβχ) , môže sa veľkosť zrna produktu zväčšiť miernym znížením množstva pridaného jadrového roztoku do várky, alebo sa veľkosť zrna môže znížiť zvýšením množstva tohto roztoku, čím sa súčasne splnia podmienky II a III.If the desired grain size Φ is within this range ( min min to Φπιβχ), the grain size of the product may be increased by slightly reducing the amount of core solution added to the batch, or the grain size may be reduced by increasing the amount of solution, thereby meeting conditions II and III. .
Ak je požadovaná velkosť zrna Φ menšia ako Φιηίη, potom množstvo jadrového roztoku pridaného do určitej násady sa zvýši.If the desired grain size Φ is less than Φιηίη, then the amount of core solution added to the batch will increase.
Vo väčšine prípadov je požadovaná velkosť zrna Φ väčšia ako Omax, teda počet jadier N (g-1) by sa v určitej várke mal znížiť. Znížiť sa však nemôže, lebo by nebola splnená podmienka II a v tom prípade by v dôsledku parazitných jadier vykryštalizoval iný zeolit, ako je požadovaný.In most cases the required grain size Φ is greater than 0 max , so the number of cores N (g -1 ) should decrease in a certain batch. However, it cannot be reduced because condition II would not be fulfilled and in this case, a zeolite other than the desired one would crystallize due to the parasitic cores.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Predložený vynález navrhuje relatívne jednoduchý postup, pri ktorom sú súčasne splnené podmienky II a III a vyhovie sa aj požiadavke, ktorá umožňuje výrobu zeolitu s akoukoľvek vopred definovanou veľkosťou zrna Φ v rozmedzí 1 až 20 pm, výhodne v praxi požadovanom rozmedzí 3 až 8 pm.The present invention proposes a relatively simple process in which conditions II and III are simultaneously met and the requirement that allows the production of zeolite with any predetermined grain size Φ in the range of 1 to 20 µm, preferably in the practical range of 3 to 8 µm, is met.
Na základe nášho prieskumu sa tento vynález týka zámerného, vopred definovaného zväčšenia veľkosti zrna syntetických zeolitov, ktoré v zásade spočíva v tom, že sa pridáva gél bez kryštalizačných jadier do kaše, ktorá má kryštalizovať a to účelne v čase tinfi» v množstve požadovanom na dosiahnutie vopred definovanej veľkosti zrna Φ tak, aby najvyššia rýchlosť v daných podmienkach zostala nezmenená po celý čas pridávania.On the basis of our research, the present invention relates to a deliberate, predefined grain size increase of synthetic zeolites which essentially consists in adding a gel without crystallization cores to the slurry to be crystallized, suitably at the time t in fi »in the amount required. to achieve a predefined grain size Φ so that the maximum speed under the given conditions remains unchanged throughout the addition.
Pre toto je nevyhnutné nastaviť zloženie pridávaného gélu tak, aby sa vylúčila spontánna tvorba kryštalických jadier.For this, it is necessary to adjust the composition of the added gel so as to avoid spontaneous formation of crystalline nuclei.
Kaša (t.j. gél + roztok) vyhovujúca uvedenej podmienke by mala byť očkovaná tak, aby to spĺňalo podmienku II, alebo sa kaša musí pripraviť z roztoku vodného skla s obsahom kryštalizačných jadier.The slurry (i.e., gel + solution) meeting the above condition should be vaccinated to meet condition II, or the slurry must be prepared from a waterglass solution containing crystallization cores.
Tento roztok vodného skla sa vždy dopuje kremičitanom hlinitým (s obsahom 8 mol A12O3 na 15 mol SiO2) a je veľmi alkalický s obsahom voľného NaOH 16 až 24 % hmotn.This waterglass solution is always doped with aluminum silicate (containing 8 moles of Al 2 O 3 to 15 moles of SiO 2 ) and is very alkaline with a free NaOH content of 16 to 24% by weight.
Tvorba jadier je v týchto podmienkach relatívne rýchla (len niekolko hodín).Kernel formation is relatively fast under these conditions (only a few hours).
Podľa vynálezu sa pridávanie očkovaného vodného skla môže uskutočňovať v akomkoľvek slede. Vhodnejšie je však pridávanie vodného skla do hotového gélu.According to the invention, the addition of the grafted waterglass can be carried out in any sequence. However, it is preferable to add water glass to the finished gel.
Potom sa kaša zohreje na kryštalizačnú teplotu a kryštalizácia sa začne uskutočňovať.Then, the slurry is heated to crystallization temperature and crystallization is started.
Zeolit s príliš malou veľkosťou zŕn by mal byť prijatý bez ďalšieho zásahu.Zeolite with too small grain size should be taken without further intervention.
Aby sa tomu zabránilo, pridá sa kaša bez kryštalizačných jadier do kryštalizačnej nádoby v určitej fáze kryštalizácie, rýchlosťou vypočítanou podľa kryštalizovaného typu zeolitu a požadovanej veľkosti zrna Φι. Potom kryštalizácia pokračuje maximálnou možnou rýchlosťou, dokiaľ sa neobjaví gélová fáza a dosiahne sa veľkosť častíc Φχ.To avoid this, a slurry without crystallization cores is added to the crystallization vessel at a certain stage of crystallization, at a rate calculated according to the crystallized zeolite type and the desired grain size Φι. The crystallization is then continued at the maximum possible rate until the gel phase appears and a particle size of Φχ is reached.
Je dôležité definovať čas pridávania gélu.It is important to define the gel addition time.
Rýchlosť kryštalizácie je opísaná diferenciálnym vzťahom:.The crystallization rate is described by the differential relation.
(D kde m /g/ - je hmotnosť zeolitu (zrná alebo daný počet zŕn) f (c) - je funkcia obsahujúca koncentráciu zložiek kremičitanu hlinitého (c) , potrebného na stavbu kryštálovej mriežky(D where m / g / - is the weight of zeolite (grains or given number of grains) f (c) - is a function containing the concentration of aluminum silicate components (c) needed to build a crystal lattice
F /m2/ - je plocha povrchu kryštálu(ον), ktoré sú vystavené roztoku.F / m 2 / - is the surface area of the crystal (ον) exposed to the solution.
Ak je gél prítomný v primeranom množstve, t.j. f(c) = konšt., môže sa táto funkcia nahradiť konštantou Ci.If the gel is present in an appropriate amount, i. f (c) = constant, this function can be replaced by the constant Ci.
Pri týchto podmienkach nadobúda diferenciálny vzťah roztoku formu polynomickej funkcie času tretieho radu pre všetky kryštalické formy:Under these conditions, the differential relationship of the solution takes the form of a third-order polynomial time function for all crystalline forms:
m = Co + Cxt + C2t3M + C3t3M (2) čo je vzrastajúca konvexná funkcia času t.m = Co + C x t + C 2 t 3 M + C 3 t 3 M (2) which is an increasing convex function of time t.
S postupujúcim časom sa gél spotrebúva a už nie je splnená ani podmienka f(c)= konšt., a v dôsledko toho ani vzťah 2.With time, the gel is consumed and neither the condition f (c) = const, and consequently the relation 2, is fulfilled.
Konvexný charakter funkcie sa v čase tinfi mení na konkávny.The convex nature of the function becomes concave at time t inf i.
dm/dt klesá a smeruje k nule, funkcia m (t) s rastúcim časom dosahuje konštantnú medznú hodnotu, ako je to znázornené na obr. 2.dm / dt decreases and points to zero, with increasing time the function m (t) reaches a constant cut-off value, as shown in FIG. Second
Várka bezjadrového gélu má výhodne štartovať v čase tmfi a postupovať podľa určného časového harmonogramu až do dosiahnutia optimálnej rýchlosti kryštalizácie.The core-free batch should preferably start at time tmfi and follow a certain time schedule until the optimum crystallization rate is reached.
Výhodné je pridávať gél kontinuálne.It is preferred to add the gel continuously.
Rýchlosť pridávania (g/s) by mala byť primeraná, aby hmotnostný pomer zložiek vytvárajúcich zeolit odpovedal (dm/dt), t.j. rýchlosti kryštalizácie zeolitu.The rate of addition (g / s) should be appropriate so that the weight ratio of the zeolite-forming components corresponds to (dm / dt), i. zeolite crystallization rates.
Zo vzťahu (2) vyplýva, že dm/dt je kvadratická funkcia času, čo znamená, že pre zaistenie optimálneho kryštalizačného procesu má byť plnenie uskutočňované rovnomerne zrýchleným spôsobom.It follows from formula (2) that dm / dt is a quadratic function of time, which means that, in order to ensure an optimal crystallization process, the filling should be carried out in a uniformly accelerated manner.
Z tohto dôvodu je výhodné pridávať gél rovnomerne sa zvyšujúcou rýchlosťou. Aj keď z technických dôvodov nemôže byť táto podmienka presne splnená, môže sa však rôznymi spôsobmi k tejto podmienke priblížiť.For this reason, it is advantageous to add the gel evenly with increasing speed. Although for technical reasons this condition cannot be met precisely, it may nevertheless approach this condition in various ways.
Celkové množstvo následne pridaného gélu sa stanovuje z požadovanej veľkosti zrna Φ (pm). Môže sa vypočítať, ale radšej sa určuje experimentálne, aby sa zaistil spoľahlivý priebeh výroby.The total amount of gel subsequently added is determined from the desired grain size Φ (pm). It can be calculated, but is preferably determined experimentally to ensure reliable production.
Uvedené princípy môžu byť s príslušnou úpravou aplikované na zeolity rôzneho typu.These principles can be applied to different types of zeolites with appropriate treatment.
Výrobok získaný spôsobom podľa vynálezu je značne homogénnejší, ako s použitím ktoréhokoľvek iného spôsobu, kde spontánna tvorba jadier sa časom spomaľuje.The product obtained by the process of the invention is considerably more homogeneous than using any other process where spontaneous core formation slows over time.
Nečakaným výsledkom je to, že takto kryštalizované zeolity vynikajú dlhšími úsekmi periodického usporiadania ich mriežok, ako zeolity vyrobené iným spôsobom, ktoré sa obvykle prejavujú v difraktogramoch rôntgenovej analýzy prekvapivo intenzívnymi reflexmi pri vysokých 2 Θ uhloch.An unexpected result is that the crystallized zeolites exhibit longer sections of the periodic arrangement of their lattices than zeolites produced by another method, which usually manifest themselves in X-ray diffractograms of surprisingly intense reflexes at high 2 Θ angles.
Predpokladáme, že transportné procesy sa dejú rýchlejšie v štruktúre bez klzných vrstiev a iných dislokácií, ktoré môžu priaznivo ovplyvňovať adsorpciu a tiež katalytickú aktivitu (u NaY zeolitu).We assume that transport processes occur more rapidly in a structure without sliding layers and other dislocations that can favorably affect adsorption as well as catalytic activity (for NaY zeolite).
Usporiadanie zeolitovej mriežky umožňuje zvyšovať transport iónov vo vodnom prostredí a tým aj rýchlosť výmeny iónov. Výsledkom je, že voda na umývanie sa za niekoľko minút zmäkčí. Pre uvedený spôsob výroby podľa vynálezu je charakteristické, že kaša obsahujúca zložky SiO2, AI2O3, Na2O a H20 a kryštalizačné jadrá kryštalizuje v priebehu času tinfi, ak sú splnené podmienky pre najvyššiu kryštalizačnú rýchlosť. Potom sa do zmesi kontinuálne vsádza nová kaša s obsahom zložiek SiO2, A12O3, Na2O a H20 bez kryštalizačných jadier, až kým kryštály nedosiahnu požadovanú veľkosť zrna.The arrangement of the zeolite lattice makes it possible to increase the transport of ions in the aqueous environment and thus the rate of ion exchange. As a result, the wash water softens in a few minutes. For the process of the invention is characterized in that the slurry containing components of SiO2, Al2O3, Na 2 O and H 2 0, and crystallized crystallization nuclei in the course of time the N fi, if the conditions of the highest crystallization rate. A new slurry containing the components SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O and H 2 O without crystallization cores is then continuously fed into the mixture until the crystals have reached the desired grain size.
Ako bolo uvedené vyššie, spôsob podľa vynálezu je použiteľný na výrobu veľkého množstva rôznych zeolitov. Vyššie uvedeným postupom môžu byť pripravené nielen zeolity typu NaA a NaX, ale aj zeolity NaY a ich zmesi.As mentioned above, the process of the invention is applicable to the production of a large number of different zeolites. Not only NaA and NaX type zeolites, but also NaY zeolites and mixtures thereof can be prepared by the above process.
Ukázalo sa, že postup je mimoriadne výhodný na výrobu Zeolitu NaX alebo zmesi NaX a NaA.The process has proven to be particularly advantageous for the production of Zeolite NaX or a mixture of NaX and NaA.
Podľa jedného z variantov tohto vynálezu sa môže zeolit NaX modulu m = 2,0 až 5,3 výhodne vyrábať pri pH =According to one variant of the invention, the NaX module zeolite m = 2.0 to 5.3 can be advantageously produced at pH =
13,2 zväčšením priemernej veľkosti zrna niekoľkými krokmi, s použitím produkcie a pridávania kryštalizačných jadier.13.2 by increasing the average grain size by several steps, using the production and addition of crystallization cores.
Jednou z dôležitých podmienok je, aby pH kaše neprekročilo hodnotu 13,2, pretože pri pH 13,3 až 13,4 začína spontánna tvorba jadier a pridávanie jadier je potom teda zbytočné.One important condition is that the pH of the slurry should not exceed 13.2 since spontaneous core formation begins at pH 13.3 to 13.4, and the addition of cores is then unnecessary.
Postup, ktorým sa vyrobí zeolit s veľkosťou zŕn Φ > 1 až 2 μιη sa skladá z nasledujúcich krokov:The process for producing a zeolite with a grain size of Φ> 1 to 2 μιη consists of the following steps:
uskutočnenie prvej syntézy až do času tinfi má za následok tvorbu produktu s veľkosťou zŕn Φχ uskutočnenie druhej syntézy začínajúcej od času tinfi, ktorá poskytuje produkt s veľkosťou zŕn Φ2 uskutočnenie tretej syntézy, poskytujúcej produkt s veľkosťou zŕn Φ3, ktorá sa môže meniť v rozmedzí 3 až 10 μιη.carrying out the first synthesis up to t in fi results in the formation of a grain size product Φχ carrying out a second synthesis starting from time t inf i which provides a grain size product Φ 2 carrying out a third synthesis providing a grain size product Φ3 which can be vary between 3 and 10 μιη.
Otázka, či by sa kryštalizačné jadrá mali pridávať alebo nie, je riešená molárnym pomerom zložiek SiO2, A12O3 a H2O v kaši pre prvú syntézu.The question of whether crystallization cores should be added or not is addressed by the molar ratio of SiO 2 , Al 2 O 3 and H 2 O components in the slurry for the first synthesis.
Aby sa zaistilo, že pH prvej kaše nikdy neprekročí 13,2, mal by byť dodržiavaný nasledujúci molárny pomer: SiO2/Al2O3 = 1,5 až 5,3 Na2O/Al2O3 = 1,5 až 2,5To ensure that the pH of the first slurry never exceeds 13.2, it should be observed the following molar ratio: SiO 2 / Al 2 O 3 = 1.5 to 5.3 Na 2 O / Al 2 O 3 = 1.5 to 2 5
H2O/A12O3 = 88 až 260H 2 O / Al 2 O 3 = 88 to 260
Pre zamedzenie spontánnej tvorby jadier by mali mať kaše použité pre nasledujúce syntézy podobné molárne pomery.To avoid spontaneous core formation, the slurries used for subsequent syntheses should have similar molar ratios.
Počas nasledujúcich skúšok sme došli k výsledku, že uvedený cieľ možno ľahko dosiahnuť bez produkcie a prodávania kryštalizačných jadier. V dôsledku toho druhý variant, variant b spôsobu podľa vynálezu, pozostáva z výroby zeolitu NaX alebo zmesi zeolitov NaA a NaX, s pomerom kremíka k hliníku od m = 2,5 do 5,3 a s priemernou veľkosťou zŕn Φ > 2 gm. Týmto spôsobom sa môže vyrobiť aj zeolit typu NaY.During the following tests, we came to the conclusion that the stated goal can be easily achieved without producing and selling crystallization cores. As a result, the second variant, variant b of the process according to the invention, consists of producing zeolite NaX or a mixture of zeolites NaA and NaX, with a silicon to aluminum ratio of m = 2.5 to 5.3 and an average grain size Φ> 2 gm. NaY-type zeolite can also be produced in this way.
Pri zvýšenej koncentrácii alkálií sa nemusia vyrábať a pridávať kryštalizačné jadrá.With increased alkali concentration, crystallization cores need not be produced and added.
Postup sa skladá z nasledovných krokov:The procedure consists of the following steps:
vodné sklo, hlinitan sodný, roztok NaOH a destilovaná voda sa zmiešajú, čim sa vyrobí roztok A, t.j. prvá kaša syntézy;water glass, sodium aluminate, NaOH solution and distilled water are mixed to form solution A, i. a first synthesis slurry;
iniciácia procesu kryštalizácie;initiating a crystallization process;
vodné sklo, hlinitan sodný, roztok NaOH a destilovaná voda sa zmiešajú, čim sa vyrobí roztok C, t.j. druhá kaša syntézy;water glass, sodium aluminate, NaOH solution and distilled water are mixed to produce solution C, i. a second synthesis slurry;
roztok C sa pridá do roztoku Ä, kde sa deje kryštalizácia;solution C is added to solution A, where crystallisation takes place;
dokončenie kryštalizácie;completing the crystallization;
filtrácia, premývanie a sušenie kryštálov.filtration, washing and drying the crystals.
Podstatné je pridať roztok C, ktorý je pripravený z rovnakých zložiek ako roztok A, v príslušnom časovom momente tinfi po zahájení kryštalizácie roztoku A, pretože tak sa zaistí forma zeolitov typu NaX správnej veľkosti zŕn a zamedzí sa tvorbe iných nežiaducich typov zeolitov, napr. P zeolit (fillipsit), sodalit atď. Molárne pomery zložiek v kaši A, vztiahnuté na 1 mol A12O3, sa pohybujú v týchto rozmedziach:It is essential to add solution C, which is prepared from the same components as solution A, at the appropriate time t in fi after crystallization of solution A begins, as this ensures the form of NaX type zeolites of the correct grain size and avoids other undesirable zeolite types, e.g. . P zeolite (fillipsit), sodalite, etc. The molar ratios of the components in slurry A, based on 1 mole of Al 2 O 3 , are within the following ranges:
S1O2/AI2O3 = 2 až 5,3 Na2O/Al2O3 = 2,5 až 7,5S1O2 / AI2O3 = 2 to 5.3 Na 2 O / Al 2 O 3 = 2.5 to 7.5
H2O/A12O3 = 88 až 260H 2 O / Al 2 O 3 = 88 to 260
Molárne pomery roztoku C majú oveľa širšie rozmedzie, lebo spontánna tvorba je zaručená v celom rozsahu.The molar ratios of solution C have a much broader range, since spontaneous formation is guaranteed in its entirety.
Podiely zložiek SiO2, A12O3, Na20 a H20 vypočítané na 1 mol A12O3 sú nasledovné:The proportions of the components SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 0 and H 2 0 calculated per 1 mol of Al 2 O 3 are as follows:
SiO2/Al2O3 = 2 až 100 Na2O/AlžO3 = 2,5 až 100 H2O/A12O3 = 88 až 5000SiO 2 / Al 2 O 3 = 2 to 100 Na 2 O / Al 2 O 3 = 2.5 to 100 H 2 O / Al 2 O 3 = 88 to 5000
Veľkosť vytvorených kryštálov môže byť velmi dobre riadená zvolením správneho momentu pridávania roztoku C.The size of the crystals formed can be very well controlled by selecting the correct moment of addition of solution C.
Primeraný moment tjnfi doporučujeme stanoviť vopred, experimentálne.The appropriate moment, ie n fi, is recommended to be determined in advance, experimentally.
Ak sa má vyrobiť zeolit s priemernou veľkosťou zŕn 5 až 8 μιη, pridáva sa roztok C 1 až 2 hodiny po začiatku kryštalizácie roztoku A.If zeolite with an average grain size of 5 to 8 μιη is to be produced, solution C is added 1 to 2 hours after the start of crystallization of solution A.
Ak sa roztok C pridáva do kryštalizujúcej kaše A neskôr, 3 až 24 hodín po začiatku kryštalizácie, kryštály zeolitu môžu narásť až na priemernú veľkosť Φ = 15 až 30 μπι.If solution C is added to crystallization slurry A later, 3 to 24 hours after the start of crystallization, the zeolite crystals may grow to an average size of Φ = 15 to 30 μπι.
V dôsledku toho je predmetom vynálezu postup výroby syntetických zeolitov typu NaA, NaX, NaY alebo ich zmesi z roztokov hlinitanu sodného a vodného skla.Accordingly, the present invention provides a process for producing synthetic zeolites of the NaA, NaX, NaY or mixtures thereof from sodium aluminate and water glass solutions.
Z vyššie uvedeného môžme konštatovať, že charakteristické črty spôsobu výroby podlá vynálezu sú tieto:From the above it can be stated that the characteristic features of the production method according to the invention are as follows:
Variant a)Variant a)
Vyrobí sa gél so zložením:A gel having the following composition is produced:
1,5 až 5,3 mol SiO2/l mol A12O3 1.5 to 5.3 moles of SiO 2 / l moles of Al 2 O 3
1,5 až 2,5 mol Na2O/l mol A12O3 až 260 mol H2O/1 mol Ä12O3 pri najvyššej hodnote pH asi 13,2 a to pripravením zmesi roztoku hlinitanu sodného, roztoku vodného skla a vody (roztok A) a zmesi roztoku vodného skla a vody (roztok B) . Roztoky A a B sa intenzívnym miešaním zmiešajú, čím sa získa roztok syntetických jadier. Vyššie uvedený gél sa očkuje v správnom pomere roztoku kryštalizovaných jadier pri pomalom miešaní až do chvíle, kedy je dosiahnutá najvyššia rýchlosť kryštalizácie (tinfi) , potom sa do primárneho gélu jednou alebo niekoľkými dávkami pridáva gél s rovnakým molárnym pomerom, bez kryštalizačných jadier, slúžiaci na zväčšenie veľkosti kryštálu, a potom kryštalizácia pokračuje pri pomalom miešaní. Pridávanie gélu bez jadier sa môže opakovať až do dosiahnutia požadovanej veľkosti častíc. Produkt sa oddelí filtráciou, premyje a suší známymi postupmi.1.5 to 2.5 moles Na 2 O / 1 mol Al 2 O 3 to 260 moles H 2 O / 1 mol Ä1 2 O 3 at the highest pH of about 13.2 by preparing a mixture of sodium aluminate solution, water glass solution and water (solution A) and a mixture of water glass and water solution (solution B). Solutions A and B are mixed by vigorous stirring to give a solution of synthetic cores. The above gel is seeded at the correct ratio of crystallized core solution with slow agitation until the highest crystallization rate (t in fi) is reached, then a gel with the same molar ratio, without crystallization cores, is added to the primary gel in one or more portions, to increase the crystal size, and then crystallization is continued with slow agitation. The addition of the core-free gel can be repeated until the desired particle size is reached. The product is collected by filtration, washed and dried by known methods.
Variant b)Variant b)
Kaša A s pH najmenej 13,3, so zložením:Mash A with a pH of at least 13.3, having the following composition:
sa pripraví intenzívnym miešaním roztoku hlinitanu sodného, roztoku vodného skla a výsledný gél sa kryštalizuje v správne zvolenom momente, potom sa pridá roztok C zloženiais prepared by vigorously stirring the sodium aluminate solution, the water glass solution, and the resulting gel crystallizes at the right time, then solution C of the composition is added.
2,0 až 100 mol SiO2/l mol A12O3 2.0 to 100 moles of SiO 2 / l moles of Al 2 O 3
2,5 až 100 mol Na2O/l mol AI2O3 až 5000 mól H2O/1 mol AI2O3, získaný intenzívnym zmiešaním roztoku hlinitanu sodného, roztoku vodného skla a destilovanej vody, pridá v jednej alebo viacerých dávkach do zmesi a kryštalizácia pokračuje jedným alebo viacerými krokmi, až do dosiahnutia požadovanej veľkosti kryštálov. Následne sa vyrobené kryštály separujú, premyjú a sušia známymi metódami.2.5 to 100 mole Na2O / Al2O3 mole to 5000 moles H 2 O / 1 mol of Al2O3, obtained by homogeneously mixing a sodium aluminate solution, water glass solution and distilled water was added in one or more portions to the mixture, and crystallization is continued by one or more steps until the desired crystal size is achieved. Subsequently, the crystals produced are separated, washed and dried by known methods.
Okrem toho sú predmetom tohto vynálezu zeolity typu NaA, NaX a NaY alebo ich zmesi vyrábané vyššie uvedenými spôsobmi, ktoré sa vyznačujú tým, že priemerná veľkosť častíc je najmenej 1,0 μιη, výhodne medzi 1,0 a 20,0 μπι.In addition, the present invention relates to NaA, NaX and NaY type zeolites or mixtures thereof produced by the above processes, characterized in that the average particle size is at least 1.0 μιη, preferably between 1.0 and 20.0 μπι.
Zeolity so zväčšenou veľkosťou zrna podľa tohto vynálezu sa môžu používať v širokej oblasti aplikácií.The increased grain size zeolites of the present invention can be used in a wide range of applications.
Výhody zeolitov vyrábaných podľa vynálezu sú tieto:The advantages of the zeolites produced according to the invention are as follows:
Najpríhodnejší výrobok môže byť použitý v špecifickej oblasti aplikácií, vzhľadom na zámerné nastavenie priemernej veľkosti zrna.The most advantageous product can be used in a specific field of application due to the deliberate adjustment of the average grain size.
Distribúcia veľkosti zrna a dlhé úseky periodického usporiadania kryštálovej mriežky sú jednotnejšie ako v prípade zeolitov vyrábaných tradičnými spôsobmi.The grain size distribution and long portions of the periodic crystal lattice arrangement are more uniform than in the case of zeolites produced by traditional methods.
Spôsob výroby a produkty podľa vynálezu sú objasnené v nasledujúcich príkladoch.The production method and products of the invention are illustrated in the following examples.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad 1Example 1
Vyrobí sa zeolit typu NaX s modulom m = 2,6 (Si/Al = 1,3), pri pH asi 13,1, s priemernou veľkosťou zrna asi Φ = 3, a to troma krokmi:NaX-type zeolite is produced with a modulus of m = 2.6 (Si / Al = 1.3), at a pH of about 13.1, with an average grain size of about Φ = 3, in three steps:
Výroba syntetických jadierManufacture of synthetic cores
Dva roztoky označené A a B sa pripravia takto:Two solutions labeled A and B are prepared as follows:
Príprava roztoku APreparation of solution
53,4 g pevného NaOH (obsahujúci 87 % hmotn. NaOH) sa rozpustí v 137,0 g H2O. Tento roztok sa pridáva v hmotnostných dávkach 1:1 do 14,1 g alkalického hlinitanu s molárnym pomerom 1,58 Na2O/Al2O3 a koncentráciou NaOH 15,9 % hmotn. a do 77,4 g roztoku vodného skla s koncentráciami Na2O 8,6 % hmotn. a SiO2 28,0 % hmotn.53.4 g of solid NaOH (containing 87% by weight of NaOH) are dissolved in 137.0 g of H 2 O. This solution is added in 1: 1 weight portions to 14.1 g of alkali aluminate with a molar ratio of 1.58 Na 2 % O / Al 2 O 3 and a NaOH concentration of 15.9 wt. and to 77.4 g of a waterglass solution with Na 2 O concentrations of 8.6 wt. and SiO 2 28.0 wt.
Vyššie uvedeným spôsobom zriedené roztoky hlinitanu a vodného skla sa zohrejú na 60 °C a pri intenzívnom miešaní sa zlejú dohromady, ďalej sa 5 minút miešajú a 70 minút sa udržujú pri teplote 60 ± 2 °C.The above-mentioned aluminate and waterglass solutions are heated to 60 ° C and mixed together with vigorous stirring, further stirred for 5 minutes and held at 60 ± 2 ° C for 70 minutes.
(Môže sa vytvoriť malé množstvo vločkovitej zrazeniny, ktorá sa rozpustí počas ohrievania.)(A small amount of flocculent precipitate may form, which dissolves during heating.)
Tento homogénny roztok sa môže skladovať v chladničke najmenej jeden týždeň. Na zlepšenie skladovateľnosti pri izbovej teplote sa môže zmiešať s roztokom vodného skla B.This homogeneous solution may be stored in the refrigerator for at least one week. To improve storage at room temperature, it can be mixed with waterglass B solution.
Príprava roztoku BPreparation of solution
500 g roztoku vodného skla s koncentráciami Na2O 8,6 % hmotn. a SiO2 28,0 % hmotn. sa zriedi 350 g H2O.500 g of a waterglass solution with Na 2 O concentrations of 8.6 wt. and SiO 2 28.0 wt. was diluted with 350 g H 2 O.
Do roztoku B sa pri intenzívnom miešaní pridá roztok A. Táto zmes sa bude ďalej nazývať jadrá. Zmes týchto jadier má zloženie: (96,6 SiO2, 1,0 A12O3, 49,8 Na2O, 1858,0 H2O) g týchto jadier obsahuje 4,3*1011, s relatívnou odchýlkou ± 5 %, jadier typu NaX a NaA s veľkosťou zrna pod 5 nm (nedefinovanej štruktúry).To solution B, solution A is added with vigorous stirring. This mixture will hereinafter be referred to as cores. The mixture of these cores has the following composition: (96.6 SiO 2 , 1.0 Al 2 O 3 , 49.8 Na 2 O, 1858.0 H 2 O) g of these cores contains 4.3 * 10 11 , with a relative deviation of ± 5%, cores of NaX and NaA type with grain size below 5 nm (undefined structure).
Uskutočnenie prvej syntézyPerforming the first synthesis
2000,0 g H2O a 432,2 g jadier sa pridá do 1542,9 g roztoku vodného skla s koncentráciou Na2O 8,6 % hmotn. a SiO2 28,0 % hmotn. a výsledný roztok sa dá bokom.2000.0 g of H 2 O and 432.2 g of cores was added to 1542.9 g water glass solution with a concentration of Na 2 O 8.6% by weight. and SiO 2 28.0 wt. and the resulting solution is set aside.
3670, 0 g H2O sa pridá do 1362 g hlinitanu sodného s molárnym pomerom Na2O/Al2O3 1,58 a koncentráciou NaOH 15,9 % hmotn.3670.0 g of H 2 O are added to 1362 g of sodium aluminate with a molar ratio of Na 2 O / Al 2 O 3 of 1.58 and a NaOH concentration of 15.9% by weight.
Tieto dva roztoky sa zmiešajú pri intenzívnom miešaní so strihom. Výsledkom tohto postupu je gél. Gél sa ďalej mieša 15 minút. Po dokončení miešania je nameraná hodnota pH 13,2.The two solutions are mixed with shear under intensive mixing. This procedure results in a gel. The gel is further stirred for 15 minutes. After stirring, the pH is 13.2.
Tento gél sa nechá kryštalizovať pri pomalom miešaní bez strihu, pri teplote 88+2 °C. V pravidelných časových intervaloch sa odoberajú vzorky pre difrakčnú analýzu Xlúčmi.' Výsledky meraní tvoria kryštalizačný graf, ktorý je znázornený na obr. 2.This gel is allowed to crystallize by shear stirring slowly at 88 ± 2 ° C. Samples are taken at regular time intervals for X-ray diffraction analysis. The results of the measurements form a crystallization graph which is shown in FIG. Second
Molárne pomery sú tieto:The molar ratios are as follows:
Intenzita odpovedajúcich maxím X-lúčov je úmerná hmotnosti kryštalickej fázy prítomnej v objeme danej vzorky.The intensity of the corresponding maximum X-rays is proportional to the weight of the crystalline phase present in the volume of the sample.
Ordináty na obr. 2 znázorňujú eo sumarizované intenzity najintenzívnejšej reflexie, indexov [111], [220], [535], [642]/[646], [555], [157]/[751] vzoriek odoberaných v časových intervaloch. Dobrý výsledok sa dosiahne aj vtedy, ak sa meranie uskutočňuje len s reflexiou [555]/ [157]/[751], ktoré sa vyskytujú okolo difrakčného uhla 2Θ = 30,9°(polovičná nameraná šírka*výška).The ordinates of FIG. 2 shows the summarized intensities of the most intense reflection, indexes [111], [220], [535], [642] / [646], [555], [157] / [751] samples taken at time intervals. A good result is also obtained when the measurement is performed only with reflection [555] / [157] / [751], which occur around a diffraction angle 2Θ = 30.9 ° (half the measured width * height).
Z grafu zostrojeného z kryštalizačných údajov niekoľkých várok možno odčítať, že kryštalizácia je ukončená po 5,5 až 6,0 hodinách (ak by skryštalizovala len táto jediná dávka).From a graph constructed from the crystallization data of several batches, it can be seen that crystallization is complete after 5.5 to 6.0 hours (if only this single batch crystallized).
Čas odpovedajúci bodu inflexie je: tinfi = 3,2 hodinyThe time corresponding to the inflection point is: t in fi = 3.2 hours
Po šesťhodinovej kryštalizácii sa produkt odfiltruje, premyje horúcou destilovanou vodou až po pH = 10,5, potom sa suší prúdom vzduchu pri 100 °C a nakoniec je uskladnený nad nasýteným roztokom NH4C1.After six hours of crystallization, the product is filtered off, washed with hot distilled water to pH = 10.5, then dried with a stream of air at 100 ° C and finally stored over a saturated NH 4 Cl solution.
Pomer Si/Al je definovaný s použitím systému atómovej adsorpčnej spektroskopie (AAS) ako Si/Al = 1,36, modul m = 2,72.The Si / Al ratio is defined using an atomic adsorption spectroscopy (AAS) system such as Si / Al = 1.36, modulus m = 2.72.
Zloženie elementárnej bunky je:The composition of an elementary cell is:
Na8i[AlC>2) 81 (SÍO2) in] ~ 260 H2O čo sa líši len o 5 až 6 % od typického zloženia NaX:Na8i [AlC> 2) 81 (SiO2) in] ~ 260 H2O which differs only by 5 to 6% from the typical NaX composition:
Na86[A102) 86 (S1O2) ioô] ~ 264 H2ONa86 [A102) 86 (SiO2) 10O] - 264 H2O
Teoretický výťažok sa stanoví na základe predpokladu, že celkové množstvo A12O3 je prevedené do produktu (s velkým priblížením).The theoretical yield is determined on the assumption that the total amount of Al 2 O 3 is transferred to the product (with a high approximation).
Hmotnosť zeolitu obsahujúceho 1 mol A12O3 má byť:The weight of the zeolite containing 1 mol Al 2 O 3 should be:
2,27 SiO2 1,0 A12O3 1,0 Na20 6, 4 H2O = 442, 6 g Teoretický výťažok (vyššie uvedenej várky) teda je: 2,655*442,6 = 1175,1 g2.27 SiO 2 1.0 Al 2 O 3 1.0 Na 2 0 6, 4 H 2 O = 442.6 g The theoretical yield (the above batch) is therefore: 2.655 * 442.6 = 1175.1 g
Hmotnosť kryštalizovanej kaše: 9056,0 g (teda aj pre vyššie uvedenú várku)Weight of crystallized slurry: 9056.0 g (also for the above batch)
V dôsledku toho skryštalizuje Φ = 1175,1/9056 = 0,130 g zeolitu, čo predstavuje 13,0 % na hmotnostnú jednotku kaše.As a result, Φ = 1175.1 / 9056 = 0.130 g of zeolite, which represents 13.0% per weight of slurry, crystallizes.
(Z kryštalizujúceho systému sme odobrali niekoľko vzoriek, preto sme výťažok netestovali.)(We took several samples from the crystallization system, so we did not test the yield.)
Integrálny graf distribúcie veľkosti zrna produktu, stanovený sedimentačnou metódou, znázorňuje obr. 3, z ktorého možno odčítať, že priemerná veľkosť zrna Φ je 1,45 pm.An integral graph of the grain size distribution of the product, as determined by the sedimentation method, is shown in FIG. 3, from which the average grain size Φ is 1.45 pm.
Difraktogram zeolitu zostrojený pomocou žiarenia Cu Ka je zobrazený na obr. 4. Je pozoruhodné, ako sú reflexie po 2Θ = 23° (roviny [533] pri 2Θ = 23,5°, reflexie [642]/[246] pri 20 až 26,9°, roviny [555]/[157] pri 2Θ ~ 31,2°) intenzívne, čo naznačuje dlhé úseky periodického usporiadania mriežky.A diffraction pattern of zeolite constructed using Cu Kα radiation is shown in FIG. 4. It is noteworthy, such as reflections of 2Θ = 23 ° (planes [533] at 2Θ = 23.5 °, reflection [642] / [246] at 20 to 26.9 °, planes [555] / [157] at 2Θ ~ 31.2 °) intensively, indicating long sections of the periodic grid arrangement.
Keby bola v tomto experimente dosiahnutá veľkosť zrna Φ = 1,45 pm nedostatočná, pokračuje sa po 3,2 hodinách v kryštalizácii druhým krokom.If the grain size Φ = 1.45 pm is insufficient in this experiment, crystallization is continued after 3.2 hours with the second step.
Várka 1 má v tejto chvíli najvyššiu kryštalizačnú rýchlosť.Batch 1 currently has the highest crystallization rate.
Po tomto čase sa rýchlosť spomalí, pretože množstvo gélu sa značne zníži (a tým sa tiež minimalizuje množstvo v roztoku prítomných, tzv. sekundárnych stavebných zložiek, čo je vzaté do úvahy funkciou f(c)). Tomu možno predísť krokom lc tejto procedúry.After this time, the velocity slows because the amount of gel is greatly reduced (and thus also the amount of so-called secondary builders present in the solution is minimized, which is taken into account by function f (c)). This can be avoided by step lc of this procedure.
Uskutočnenie druhej syntézyPerforming a second synthesis
Pridávanie gélu s v podstate identickým zložením začína v čase kryštalizácie tinfi = 3,2 hodiny a smeruje k zväčšeniu veľkosti zrna.Adding a gel of substantially identical composition begins at the time of crystallization of the AF i = 3.2 hours and leads to an increase in grain size.
Tento gél však nesmie obsahovať kryštalizačné jadrá.However, this gel must not contain crystallization cores.
Gél s nasledovným zložením sa rovnomerne pridáva do kryštalizačnej nádoby, počas 1,5 hodiny.The gel of the following composition is uniformly added to the crystallization vessel for 1.5 hours.
1763,3 g vodného skla s koncentráciami 8,6 % hmotn. NajO a 28,0 % hmotn. SiO2 sa zriedi 2600, 0 h H2O.1763.3 g of water glass with concentrations of 8.6 wt. % NaO and 28.0 wt. The SiO 2 is diluted with 2600.0 h H2O.
1362,7 g hlinitanu sodného s hmotnostnou koncentráciou 19,9 % a molárnym pomerom Na2O/Al2O3 1,58 sa zriedi 2807,7g H20.1362.7 g of sodium aluminate with a concentration of 19.9% by weight and a molar ratio of Na 2 O / Al 2 O 3 of 1.58 are diluted with 2807.7 g of H 2 O.
Tieto dva roztoky sa spolu zmiešajú pri požadovanej nižšej teplote (ale najmenej pri izbovej teplote), pri intenzívnom miešaní.The two solutions are mixed together at the desired lower temperature (but at least at room temperature), with vigorous stirring.
Vytvorený gél sa používa bez vyzrievania.The gel formed is used without aging.
Zloženie gélu je nasledovné:The composition of the gel is as follows:
Absolútny čas je 3,2 + 1,5 = 4,7 hod. do skončenia adície.The absolute time is 3.2 + 1.5 = 4.7 hours. until the addition is complete.
Kryštalizácia pokračuje až do 7-mej hodiny a tak sa vyrobí produkt, ktorý sa vyznačuje kryštalinitou zhodnou s lb, ako je to patrné z difraktogramu na obr. 5.Crystallization is continued for up to 7 hours to produce a product characterized by crystallinity identical to 1b as seen in the diffractogram of FIG. 5th
Odčítaním z grafu integrálnej distribúcie veľkosti zrna na obr. 6 zistíme priemernú veľkosť zrna Φ = 2,45 pm.By subtracting from the graph the integral grain size distribution in FIG. 6, the average grain size is Φ = 2.45 pm.
Metódou AAS boli stanovené parametre Si/Al = 1,32 a modul m = 2,64.Si / Al parameters = 1.32 and modulus m = 2.64 were determined by the AAS method.
Zloženie základných buniek je:Basic cell composition is:
Naa3[A102) 83 (S1O2) 109] ~ 260 H2O takže rozdiel je len 3,6 % od zloženia NaX, čo sa považuje za typické.Naa3 [A102) 83 (S1O2) 109] ~ 260 H2O so the difference is only 3.6% from the composition of NaX, which is considered typical.
Hmotnosť vyššie opísanej šarže je 8584,4 g a možno znej vyrobiť 1158,0 g zeolitu.The weight of the batch described above is 8584.4 g and 1158.0 g of zeolite can be produced.
Ak by veľkosť zrna Φ = 2,45 pm bola ešte príliš malá, potom sa v 7-mej hodine pristupuje k stupňu tretej syntézy (pri výpočte sa používa absolútny čas).If the grain size Φ = 2.45 pm is still too small, the third synthesis stage is approached at 7 am (absolute time is used in the calculation).
Uskutočnenie tretej syntézyPerforming a third synthesis
Gél použitý pre druhú syntézu sa pripraví v dvojnásobnom množstve (v hmotnosti 17168,8 g). Počínajúc siedmou hodinou sa tento gél 1,5 hodiny pridáva podobným spôsobom do kaše v kryštalizačnej nádobe. Kryštalizácia pokračuje pri pomalom miešaní až do desiatej hodiny. Kryštály sa potom odfiltrujú, premyjú a sušia ako v predchádzajúcich postupoch. Aj difraktogram na obr. 7 znázorňuje vynikajúcu kryštalinitu. Obr. 4 a 7 sú temer identické.The gel used for the second synthesis was prepared in double the amount (weight 17168.8 g). Starting at seven o'clock, this gel is added in a similar manner to the slurry in the crystallization vessel for 1.5 hours. Crystallization is continued with slow stirring until ten hours. The crystals are then filtered off, washed and dried as in the previous procedures. Also, the diffractogram of FIG. 7 shows excellent crystallinity. Fig. 4 and 7 are almost identical.
zodpovedané tieto otázky:The following questions were answered:
i) koľko gélu by malo byť pridaného do várok (v gramoch alebo koľko hmotnostných jednotiek vo várke je potrebných) na dosiahnutie vopred definovanej veľkosti zrna Φ.(i) how much gel should be added to the batches (in grams or how many weight units per batch is needed) to achieve a predefined grain size Φ.
ii) aká by mala byť dodržiavaná rýchlosť pridávania pre zaistenie optimálnej kryštalizačnej rýchlosti.(ii) what addition rate should be maintained to ensure optimal crystallization rate.
Zeolit NaX (rovnako tak NaY) kryštalizuje vo forme viac-menej zdeformovaných oktaedrických kryštálov, u ktorých vzdialenosť rohov charakterizuje ich velkosť.The NaX zeolite (as well as NaY) crystallizes in the form of more or less distorted octahedral crystals in which the corner distance is characterized by their size.
Prístroje založené na princípe sedimentácie a používané na stanovenie integrálnej distribúcie veľkosti častíc robia výber kryštálov nie podlá ale podľa sedimentačnej rýchlosti.Instruments based on the sedimentation principle and used to determine the integral particle size distribution make the choice of crystals not according to sedimentation rate.
velkosť kryštálu rovnaká vzdialenosti rohov,crystal size equal corners distance,
Ak sa získaná sedimentácie hexaedrické skreslenie hmotnosťou uvažuje kryštály, výsledkov, zeolitu m pre by toIf the obtained sedimentation hexaedric mass bias considering crystals, results in zeolite m for this
Existuje nasledovný (g) buď vo alebo zhluku kryštálov použitím princípu oktaedrické alebo nemalo spôsobiť nadmerné vzťah medzi kryštálu, forme jednotlivého približne rovnakej veľkosti a medzi veľkosťou kryštálu Φ (definovanej výhodne v μπι) :There is the following (g) either in or cluster of crystals using the octahedral principle or should not cause an excessive relationship between the crystal, the form of a single approximately equal size and the crystal size Φ (defined preferably in μπι):
(2)(2)
Hmotnosť várky ako hmotnostnéj jednotky by mala byť uvažovaná ako jenotka m, priemerná velkosť zrna Φ sa môže uvažovať ako funkcia množstva várok.The weight of the batch as a weight unit should be taken as the unit m, the average grain size Φ may be considered as a function of the quantity of batches.
Je známe, že Φι = 1,45 pm pri m = 1, takže podlá (3)It is known that Φι = 1.45 pm at m = 1, so according to (3)
Φ = 1.45 *V4 =3.20//^ e r : 'Φ = 1.45 * V4 = 3.20 // ^ e r: '
Kontinuálna krivka zostrojená na základe týchto vypočítaných bodov je na obrázku 9.A continuous curve constructed on the basis of these calculated points is shown in Figure 9.
Experimentálne hodnoty sú označené »-s (tam, kde hodnota prislúcha m = 1 je základný bod).Experimental values are denoted by »- s (where m = 1 is the base point).
Hodnoty Φ merané experimentálne (sedimentačnou metódou) sú vyššie ako hodnoty vypočítané, ale znižujúca sa charakteristika meraných inkrementov ΔΦ potvrdzuje funkciu podlá Vžw ·The values ané measured experimentally (by the sedimentation method) are higher than those calculated, but the decreasing characteristic of the measured increments ΔΦ confirms the function according to Vw ·
Nepresná zhoda kriviek môže byť spôsobená rôznou definíciou geometrických dimenzií a sedimentačných dimenzií, kryštalizujúca kaša však pravdepodobne nie je úplne homogénna a počas kryštalizácie čiastočne rekryštalizuje.The inaccurate match of the curves may be due to different definitions of geometric dimensions and sedimentation dimensions, but the crystallizing slurry is probably not completely homogeneous and partially recrystallizes during crystallization.
Okrem toho sa kryštály z dôvodov absencie strihu čiastočne zhlukujú (čo vysvetľuje predĺžený chvost sedimentačnej krivky) a ako ukazujú elektrónové mikrografy, zdvojené kryštály sa tvoria epitaxiálnym prerastaním.In addition, due to the absence of shear, the crystals partially aggregate (as explained by the elongated tail of the sedimentation curve) and, as shown by electron micrographs, double crystals are formed by epitaxial overgrowth.
Najpríhodnejšiou cestou stanovenia m pre zvolené Φ je výpočet pomocou funkcie (3), kde sa ako základ vezmú údaje z laboratórneho merania a interpolujú sa podľa teoretického vzťahu (m môže byť samozrejme aj reálna hodnota).The most convenient way to determine m for the chosen Φ is to calculate using function (3), where the laboratory measurement data are taken as a basis and interpolated according to the theoretical relationship (m can of course also be a real value).
Na vyrobenie Φ = 2,0 pm je m = 0,4 várky (0,4*8548,4 = 3419,4 g kaše), na dosiahnutie Φ = 3,0 pm sa musí pridať do prvej várky m Ξ 2,2 várky (2,2*8548,4 = 19661,3 g kaše).To produce Φ = 2,0 pm, m = 0,4 batch (0,4 * 8548,4 = 3419,4 g of slurry), to reach Φ = 3,0 pm it must be added to the first batch m Ξ 2,2 batch (2.2 * 8548.4 = 19661.3 g slurry).
Funkcia (2) opisujúca zmenu hmotnosti v závislosti od času súčasne znamená, že charakteristická veľkosť zrna Φ je lineárnou funkciou času:At the same time, the function (2) describing the change in mass versus time means that the characteristic grain size Φ is a linear function of time:
Φ = Ao + Aiti = Aiti (t. j. dΦ/dt = Ai = konšt.) (4) pretože pri t —> 0 Φ —> 0 (t.j. veľkosť jadier je zanedbateľná).Φ = A o + Aiti = Aiti (ie dΦ / dt = Ai = const.) (4) because at t -> 0 Φ -> 0 (ie the core size is negligible).
Keby z dôvodu zníženia množstva gélu nedošlo k zníženiu rýchlosti, velkosť kryštálu môže dosiahnuť hodnotu Φ = 1,45 μπι (analogicky ako u prvej dávky) aj po 4,28 hodinách, podľa kryštalizačného grafu na obr. 2. V dôsledku tohoIf the velocity of the gel was not reduced due to the reduction of the gel amount, the crystal size may reach Φ = 1.45 μπι (analogous to the first batch) after 4.28 hours, according to the crystallization graph in FIG. 2. As a result
45 ^,= - = 0.339//^/^ 1 4.2845 ^, = - = 0339 // ^ / ^ 1 4.28
Podlá (4) k veľkosti zrna Φ = 3,2 μιη prislúcha čas kryštalizácie 7,2 hodín (v prípade neobmedzeného rastu).According to (4) a grain size of Φ = 3.2 μιη, the crystallization time is 7.2 hours (in the case of unlimited growth).
Medzi veľkosťou Φ a hmotnosťou m (kde m môže byť hmotnosť jediného kryštálu alebo akéhokoľvek, temer homogénne dispergovaného konglomerátu) existuje následná proporcionalita:The following proportionality exists between size Φ and mass m (where m can be the weight of a single crystal or any almost homogeneously dispersed conglomerate):
m ~ Φ3 = Ai3t3 = Bt3 m = 1175,1 g po pokračovaní kryštalizácie do ti = 4,28 hodín (v prípade neobmedzeného rastu), v dôsledku toho a teda ďalejm ~ Φ 3 = Ai 3 t 3 = Bt 3 m = 1175.1 g after crystallization continued until ti = 4.28 hours (in the case of unrestricted growth), consequently and thus further
Prakticky tohto dôvoduPractically for this reason
Použitímusing
175.1 1175.1 (4.37)3 175.1 1175.1 (4.37) 3
1165.11165.1
78.40 = 15.0 m = 15*t3 dm 2 — = 45.0*/ dt možno dosiahnuť len 70 % tejto rýchlosti, môžme použiť tento vzorec:78.40 = 15.0 m = 15 * t 3 dm 2 - = 45.0 * / dt only 70% of this speed can be achieved, we can use the following formula:
— Ξ 32.4* z1 df symbolu M pre hmotnosť gélu môžme zaviesť jednoduchý vzťah:- Ξ 32.4 * of 1 df of the symbol M for the weight of the gel we can establish a simple relation:
\dm t/M 32.4/2 2 —- = — =----= 240/2 aďt dt 0.135 medzi dm/dt a rýchlosťou adície gélu dM/dt.\ t dm / 32.4 M / 2 2 - = - = ---- = 240/2 Aďt dt between 0.135 dm / dt and the rate of addition of the gel dM / dt.
V dôsledku toho sa má gél pridávať rýchlosťou zvyšujúcou sa s druhou mocninou času t, aby sa zachovala optimálna rýchlosť kryštalizácie. Táto podmienka nemôže byť splnená u väčšiny existujúcich čerpadiel.As a result, the gel should be added at a rate increasing with the square of time t in order to maintain an optimal crystallization rate. This condition cannot be met for most existing pumps.
dM/dt je na ilustratívnom grafe na obr. 10 zobrazený ako funkcia t.dM / dt is in the illustrative graph of FIG. 10 shown as function t.
Plocha pod krivkou, t. j. integrál dM/dt od t = 3,2 hodiny do t = 7,2 hodín je rovnaký ako hmotnosť troch várok (3*8584,4 g = 25753,2 g).Area under the curve, t. j. the integral dM / dt from t = 3.2 hours to t = 7.2 hours is the same as the weight of three batches (3 * 8584.4 g = 25753.2 g).
Ak sa použije len jedna čerpacia rýchlosť, dávkovanie sa uskutoční rýchlosťouIf only one pumping rate is used, dosing is performed at the rate
Počas prvých dvoch hodín je však dovolené použiť rýchlosť dávkovania menšiu ako wo a vyššiu rýchlosť dávkovania ako w0 počas druhých dvoch hodín.During the first two hours, however, it allowed to use the feeding rate of less than wo and a higher feed rate than w 0 for the other two hours.
Ak je graf dM(t)dt vyjadrený presnými okolnosťami, čas zmeny od pomalšej po rýchlejšiu čerpaciu rýchlosť sa môže ľahko vypočítať. Presnosť grafu je však len približná, preto pre prvé dve hodiny musí byť zvolená čerpacia rýchlosť wi = 4200 g/h (hmotnosť pridaného gélu je 8400 g) a zvyšné množstvo 17353 g sa dávkuje rýchlosťou:If the graph dM (t) dt is expressed in exact circumstances, the time of change from slower to faster pumping speed can be easily calculated. However, the accuracy of the graph is only approximate, so for the first two hours the pumping rate wi = 4200 g / h (weight of added gel is 8400 g) must be selected and the remaining amount of 17353 g is dosed at:
čo je približne dvakrát rýchlejšie pre ďalšiu jednu hodinu.which is approximately twice as fast for the next one hour.
Dávkovacia rýchlosť sa môže ľahko zdvojnásobiť s použitím dvoch čerpadiel.The dosing speed can easily be doubled using two pumps.
Tento princíp objasňuje asi dvojnásobnú dávkovaciu rýchlosť v tretej syntéze.This principle clarifies about twice the feed rate in the third synthesis.
Príklad 2Example 2
Cieľom je vyrobiť zmes zeolitov NaA-NaX s priemernou veľkosťou zrna Φ = 8 až 9 μπι a s vysokou schopnosťou viazať ióny vápnika a horčíka pri ionovýmenných reakciách.The aim is to produce a mixture of NaA-NaX zeolites with an average grain size of Φ = 8 to 9 μπι and with a high ability to bind calcium and magnesium ions in ion exchange reactions.
Príprava roztoku A, iniciácia kryštalizáciePreparation of solution A, initiation of crystallization
4800 g roztoku vodného skla s koncentráciami 8,9 %4800 g of 8.9% waterglass solution
Potom sa tieto dva roztoky intenzívnym miešaním spolu zmiešajú a je iniciovaná kryštalizácia pri 25 °C.Then, the two solutions are mixed together by vigorous stirring, and crystallization is initiated at 25 ° C.
Molárne pomery sú nasledovné:The molar ratios are as follows:
Príprava roztoku CPreparation of solution
1493 g roztoku vodného skla s koncentráciami 8,9 % hmotn. Na2O a 28,1 % hmotn. SiO2 sa v nádobe zmiešajú so 177 g pevného NaOH, rozpusteného v 360 g H20.1493 g of a 8.9% by weight aqueous glass solution. % Na 2 O and 28.1 wt. SiO 2 is mixed in the vessel with 177 g solid NaOH dissolved in 360 g H 2 O.
V inej nádobe sa zmieša 433 g hlinitanu sodného s molárnym pomerom Na2O/Al2O3 1,5 a koncentráciou NaOH 15,8 % hmotn. so 177 g pevného NaOH, rozpusteného v 360 g H2O.In another vessel, 433 g of sodium aluminate is mixed with a Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio of 1.5 and a NaOH concentration of 15.8% by weight. 177 g of solid NaOH dissolved in 360 ml H 2 O.
Nakoniec sa tieto dva roztoky intenzívnym miešaním zmiešajú a získa sa tak roztok C s nasledovnými molárnymi pomermi:Finally, the two solutions are mixed by vigorous stirring to obtain solution C with the following molar ratios:
Uskutočnenie kryštalizácie:To perform crystallization:
Roztok C sa pridá do roztoku A, ktorý pri intenzívnom miešaní 1 hodinu kryštalizoval a teplota sa zvýši na 60 °C.Solution C was added to solution A, which crystallized with vigorous stirring for 1 hour and the temperature was raised to 60 ° C.
Po 3 hodinách sa teplota zvýši na 80 °C a kryštalizácia pokračuje po adícii pri pomalom miešaní 6 hodín.After 3 hours, the temperature is raised to 80 ° C and crystallization is continued after addition with slow stirring for 6 hours.
Filtrácia a premývanieFiltration and washing
Kryštály zeolitu sa odfiltrujú Buchnerovym lievikom a premývajú sa kondenzovanou vodou po hodnotu pH < 10.The zeolite crystals were filtered through a Buchner funnel and washed with condensed water to pH <10.
Zloženie získaného produktu:Composition of the product obtained:
Tak sa získa zeolitické plnivo, dobre aplikovateľné pre moderné pracie prášky.Thereby a zeolite filler is obtained, which is well applicable to modern washing powders.
Príklad 3Example 3
Cieľom je vyrobiť zeolit typu X s vysokou schopnosťou viazať tenzidy a Ca a Mg ióny, s priemernou veľkosťou zrna Φ = 4 až 6 μιη a molárnym pomerom SiO2/Al2O3 = 2,45.The aim is to produce a type X zeolite with a high surfactant and Ca and Mg ion binding capacity, with an average grain size of Φ = 4 to 6 μιη and a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio = 2.45.
Príprava roztoku A, iniciácia kryštalizáciePreparation of solution A, initiation of crystallization
4700 g roztoku vodného skla s koncentráciami 8,9 % hmotn. Na20 a 28,1 % hmotn. SiO2 sa v nádobe zmieša s 5400 g H2O a 100 g roztoku NaOH s koncetráciou 45,17 % hmotn.4700 g of a 8.9% by weight aqueous glass solution. % Na 2 O and 28.1 wt. SiO 2 is mixed in the vessel with 5400 g H 2 O and 100 g NaOH solution with a concentration of 45.17 wt.
V inej nádobe sa zmieša 9500 g hlinitanu sodného s molárnym pomerom Na2O/Al2O3 = 1,62 a koncentráciou NaOHIn another vessel, 9500 g of sodium aluminate are mixed with a Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio = 1.62 and a NaOH concentration
15,5 % hmotn. s 5400 g H20 a 100 g roztoku NaOH s koncetráciou 45,17 % hmotn.15.5 wt. with 5400 g H 2 O and 100 g NaOH solution with a concentration of 45.17 wt.
Potom sa tieto dva roztoky intenzívnym miešaním spolu zmiešajú a je iniciovaná kryštalizácia pri 25 ’C.Then the two solutions are mixed together by vigorous stirring and crystallization is initiated at 25 ’C.
Molárne pomery sú nasledovné:The molar ratios are as follows:
Príprava roztoku CPreparation of solution
1515 g roztoku vodného skla s koncentráciami 8,9 % hmotn. Na2O a 28,1 % hmotn. SiO2 sa zmieša v nádobe so 113 g pevného NaOH, rozpusteného v 1573 g H20.1515 g of a 8.9% by weight aqueous glass solution. % Na 2 O and 28.1 wt. SiO 2 is mixed in a vessel with 113 g solid NaOH dissolved in 1573 g H 2 O.
V inej nádobe sa zmieša 114 g alkalického hlinitanu s molárnym pomerom Na2O/Al2O3 = 1,62 a koncentráciou NaOHIn another vessel, 114 g of alkaline aluminate with a molar ratio of Na 2 O / Al 2 O 3 = 1.62 and a concentration of NaOH are mixed
15,5 % hmotn. so 112 g pevného NaOH, rozpusteného v 1572 g H20.15.5 wt. with 112 g of solid NaOH dissolved in 1572 g of H 2 O.
Nakoniec sa tieto dva roztoky intenzívnym miešaním zmiešajú a získa sa tak roztok C.Finally, the two solutions are mixed by vigorous stirring to give solution C.
Molárne pomery sú nasledovné:The molar ratios are as follows:
pomalom miešaní.stirring slowly.
Filtrácia a premývanieFiltration and washing
Kryštály zeolitu sa odfiltrujú Buchnerovym lievikom a premývajú sa kondenzovanou vodou po hodnotu pH < 10.The zeolite crystals were filtered through a Buchner funnel and washed with condensed water to pH <10.
Zloženie získaného produktu:Composition of the product obtained:
Tak sa získa zeolitické plnivo, dobre aplikovateľné pre moderné pracie prášky.Thereby a zeolite filler is obtained, which is well applicable to modern washing powders.
Príklad 4Example 4
Cieľom je vyrobiť zmes zeolitov typu NaA a NaX s dobrými ionovýmennými vlastnosťami pre Ca a Mg ióny, s priemernou veľkosťou zrna Φ = 15 až 20 pm.The aim is to produce a mixture of NaA and NaX zeolites with good ion-exchange properties for Ca and Mg ions, with an average grain size of Φ = 15 to 20 µm.
Príprava roztoku A, iniciácia kryštalizáciePreparation of solution A, initiation of crystallization
4700 g roztoku vodného skla s koncentráciami 8,6 % hmotn. Na2O a 27,4 % hmotn. SiO2 sa v nádobe zmieša so 4800 g H20 a 850 g roztoku NaOH s koncetráciou 45,17 % hmotn.4700 g of a 8.6% wt. % Na 2 O and 27.4 wt. SiO 2 is mixed with 4800 g H 2 O and 850 g NaOH solution with a concentration of 45.17 wt.
V inej nádobe sa zmieša 10200 g hlinitanu sodného s molárnym pomerom Na2O/Al2O3 = 1,65 a koncentráciou NaOH 15,05 % hmotn. so 4800 g H20 a 850 g roztoku NaOH s koncetráciou 45,17 % hmotn.In another vessel, 10200 g of sodium aluminate are mixed with a Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio = 1.65 and a NaOH concentration of 15.05 wt%. 4800 g H 2 O and 850 g NaOH solution with a concentration of 45.17 wt.
Potom sa tieto dva roztoky intenzívnym miešaním spolu zmiešajú a je iniciovaná kryštalizácia pri 30 °C.Then, the two solutions are mixed together by vigorous stirring, and crystallization is initiated at 30 ° C.
Molárne pomery sú nasledovné:The molar ratios are as follows:
Príprava roztoku CPreparation of solution
2070 g roztoku vodného skla s koncentráciami 8,6 % hmotn. Na2O a 27,4 % hmotn. SiO2 sa zmieša v nádobe s 245 g pevného NaOH, rozpusteného v 500 g H20.2070 g of a 8.6% wt. % Na 2 O and 27.4 wt. SiO 2 is mixed in a vessel with 245 g solid NaOH dissolved in 500 g H 2 O.
V inej nádobe sa zmieša 600 g hlinitanu sodného s molárnym pomerom Na2O/Al2O3 = 1,65 a koncentráciou NaOH 15,05 % hmotn. s 245 g pevného NaOH, rozpusteného v 500 g H2O.In another vessel, 600 g of sodium aluminate is mixed with a Na 2 O / Al 2 O 3 molar ratio = 1.65 and a NaOH concentration of 15.05 wt%. with 245 g of solid NaOH dissolved in 500 g of H 2 O.
Nakoniec sa tieto dva roztoky intenzívnym miešaním zmiešajú a získa sa tak roztok C.Finally, the two solutions are mixed by vigorous stirring to give solution C.
Molárne pomery sú nasledovné:The molar ratios are as follows:
Uskutočnenie kryštalizácie:To perform crystallization:
% roztoku C sa pridá do roztoku A, ktorý pri intenzívnom miešaní 1 hodinu kryštalizoval, potom sa uskutočňovala kryštalizácia.% of solution C was added to solution A, which crystallized with vigorous stirring for 1 hour, then crystallized.
% roztoku C sa v druhej hodine kryštalizácie pri intenzívnom miešaní pridá do predchádzajúcej kaše a teplota zvýši na 60 °C.% of solution C is added to the previous slurry in the second hour of crystallization with vigorous stirring and the temperature is raised to 60 ° C.
Po 3 hodinách sa teplota zvýši na 80 °C a kryštalizácia pokračuje pri tejto teplote 6 hodín, pri pomalom miešaní.After 3 hours, the temperature was raised to 80 ° C and crystallization was continued at this temperature for 6 hours, with slow stirring.
Filtrácia a premývanieFiltration and washing
Kryštály zeolitu sa odfiltrujú Buchnerovym lievikom a premývajú sa kondenzovanou vodou po hodnotu pH < 10.The zeolite crystals were filtered through a Buchner funnel and washed with condensed water to pH <10.
r rr r
Zloženie získaného produktu:Composition of the product obtained:
Tak sa získa špeciálny zeolit, dobre aplikovateľný ako veľkozrnné molekulárne sito.A special zeolite is thus obtained, which can be applied as a large-size molecular sieve.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/HU1999/000073 WO2001030695A1 (en) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | A method for producing synthetic zeolites with enlarged grain size and zeolites with enlarged grain size produced by the said method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK7542001A3 true SK7542001A3 (en) | 2002-03-05 |
Family
ID=10991308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK754-2001A SK7542001A3 (en) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | A method for producing synthetic zeolites with enlarged grain size and zeolites with enlarged grain size produced by the said method |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1140699A1 (en) |
AU (1) | AU6482999A (en) |
CZ (1) | CZ20011894A3 (en) |
SK (1) | SK7542001A3 (en) |
WO (1) | WO2001030695A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452688C1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-06-10 | Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) | METHOD OF PRODUCING NaA OR NaX ZEOLITE (VERSIONS) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3510258A (en) * | 1966-07-19 | 1970-05-05 | Engelhard Ind Inc | Process for the manufacture of faujasite-type crystalline aluminosilicates |
US4178352A (en) * | 1976-01-30 | 1979-12-11 | W. R. Grace & Co. | Synthesis of type Y zeolite |
CA1082671A (en) * | 1976-01-30 | 1980-07-29 | Michael G. Barrett | Synthesis of faujasite |
DE2744784B1 (en) * | 1977-10-05 | 1978-08-17 | Basf Ag | Process for the preparation of zeolite A and its use |
US4340573A (en) * | 1979-01-03 | 1982-07-20 | W. R. Grace & Co. | Preparation of zeolites |
DE3004060A1 (en) * | 1979-02-07 | 1980-08-21 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING Y ZEOLITE |
DE3007080A1 (en) * | 1980-02-26 | 1981-09-10 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | METHOD FOR PRODUCING TYPE A CRYSTALLINE ZEOLITE POWDER |
DE4309656A1 (en) * | 1993-03-25 | 1994-09-29 | Henkel Kgaa | Process for the production of very finely divided zeolitic alkali metal aluminum silicates |
-
1999
- 1999-10-26 SK SK754-2001A patent/SK7542001A3/en unknown
- 1999-10-26 EP EP99952733A patent/EP1140699A1/en not_active Withdrawn
- 1999-10-26 AU AU64829/99A patent/AU6482999A/en not_active Abandoned
- 1999-10-26 CZ CZ20011894A patent/CZ20011894A3/en unknown
- 1999-10-26 WO PCT/HU1999/000073 patent/WO2001030695A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CZ20011894A3 (en) | 2002-01-16 |
EP1140699A1 (en) | 2001-10-10 |
AU6482999A (en) | 2001-05-08 |
WO2001030695A1 (en) | 2001-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3417944B2 (en) | Nanometer-sized molecular sieve crystals or aggregates and methods for producing them | |
JP3090455B2 (en) | Zeolite and method for producing the same | |
EP0643671B2 (en) | Zsm-5 zeolite | |
JP3299763B2 (en) | Method for producing modified sodium disilicate | |
US20020076374A1 (en) | Process for producing p zeolite | |
CN107001056A (en) | Mesoporous zeolite is prepared with the processing of reduction | |
US4562055A (en) | Process for preparation of zeolites | |
GB1580928A (en) | Manufacture of low silica faujasites | |
JPH052609B2 (en) | ||
JP2003502267A (en) | Synthesis of zeolite | |
US4016246A (en) | Manufacture of synthetic zeolites | |
JP5693724B2 (en) | Hydrothermal synthesis of zeolites or zeolite-like materials using modified mixed hydroxides | |
EP0142347A2 (en) | Process for preparing type L zeolites by nucleating technique | |
Palčić et al. | Nucleation and crystal growth of zeolite A synthesised from hydrogels of different density | |
US4664898A (en) | Process for preparation of mordenite type zeolite | |
SK7542001A3 (en) | A method for producing synthetic zeolites with enlarged grain size and zeolites with enlarged grain size produced by the said method | |
Dai et al. | Mechanism of zeolite crystallization without using template reagents of organic bases | |
DK167869B1 (en) | PROCEDURE FOR MANUFACTURING ZEOLITE OF THE FAUJASITE TYPE | |
EP0130809B1 (en) | Method of preparing highly siliceous porous crystalline zeolites | |
JPS6137206B2 (en) | ||
JP2008518874A (en) | Improved process for producing ZMS-5 zeolite | |
AU714175B2 (en) | Aluminosilicates | |
Pagis et al. | Hollow polycrystalline Y zeolite shells obtained from selective desilication of Beta-Y core-shell composites | |
Mintova et al. | Kinetic investigation of the effect of Na, K, Li and Ca on the crystallization of titanium silicate ETS-4 | |
US5133953A (en) | Method of preparing crystalline ZSM-20 zeolites (C-2517) |