198892. lajstromszámú szabadalom • Eljárás Na/KY vagy Na/K/Y + Na/X tipusú zeolitok előállítására
1 HU 198892 B A találmány tárgya eljárás Na/K/Y, Na/K/Y + NaX típusú zeolitok előállítására. A leírásban a zeolitok kai kapcsolatban használt Na/K/ jelölésen azt értjük, hogy az adott zeolit kicserélhető kationokként vagy kizárólag nátrium-ionokat vagy nátrium-ionokat és kálim-ionokat tartalmaz. A találmány címében szereplő Y és X szimbólum azonos (faujazit-) szerkezetet jelöl, de az alumino-szilikát váz ún. .modulusa’ (amely a SiOz/AteOa arányt adja meg) eltérő, az X-tipusnál kisebb, mint az Y-nál, Köztudott, hogy alkalikus aluminát- és szilikát tartalmú zagyok hidrotermális körülmények között végzett reagáltatásával a kémiai összetételtől, az alkalmazott hőmérséklettől és számos egyéb, a kristálygóc-képződést és növekedést befolyásoló tényezőtől, függően különféle kristályos tektoszilikátok, köztük zeolitok előállítására nyílik lehetőség. A reakcióparaméterek megfelelő megválasztásával elérhető, hogy a termodinamikailag metastabilis, faujazit szerkezetű Na/K/X és Na/K/Y, vagy a fillipszit-szerkezetű, termodinamikailag stabilis Na/K/Pc zeolitfázisok kristályosodjanak. A Na/K/Pc típusú zeolit csak részlegesen hidratált ionok cseréjét és a legkisebb méretű .vendégmolekulák’ (víz, ammónia stb.) felvételét teszi lehetővé, így megjelenése a Na/K/X vagy Na/K/Y típusú zeolitok kristályosításánál olyan zavaró körülmény lehet, amit feltétlenül el kell hárítani. A Na/K/X, illetve Na/K/Y tipusú zeolitok szintézisét ismertető 2 882 244 és 2 130 007 ez. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások szerint kiindulási anyagként alkáli-alumínium-szilikát-géleket és nagy fajlagos felületű szilicium-dioxidot használnak fel. Minthogy ezek a kiindulási anyagok igen költségesek, számos eljárást dolgoztak ki zeolitok előállításéra a természetben előforduló, szilíciumot és aluminiumot tartalmazó ásványi anyagokból kiindulva. így például a 3 185 544 bz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a Na/K/X tipusú zeolitot metakaolinból kiindulva állítják elő, míg a 3 338 672 és 3 367 886 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a Na/K/Y tipusú zeolit előállítására egy kaolinból előállítható, spinel szerkezetű alumínium-szilikátot (Satintone) használnak fel kiindulási anyagként. A Na/K/X szintézise metakaolinból még mindig viszonylag költséges, a Satintone-ból kiinduló eljárás pedig nem eredményez kellő tiszta terméket, mert az aluminium-oxid jelentős része feltáratlan marad. Mindkét esetben zavaró tényező, hogy Na/K/Pc típusú zeolit képződésére is lehetőség van, ami a célterméket szennyezi. A perlit - ami a természetben a kaolinnál lényegesen nagyobb mennyiségben fordul elő - kedvező (8,5 és 9,5 közötti) SiOz/AhOs modulusa következtében ideálisan használható fel kiindulási anyagként Na/K/Y típusú zeolitok előállítására. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a zeolit szintézise során a zagyot nem 5 keverjük a Na/K/Y típusú zeolit képződik. Felismertük azt is, hogy he. a perlitből és nátrium-hidroxidból (vagy nátrium-hidroxid és kálium-hidroxid elegyéből) elsődlegesen képződő Na/K/Y típusú zeolitot és víz- 10 üveget tartalmazó reakcióelegyhez meghatározott mólarányban nátrium-alumínátot adunk és az elegyet továbbra sem keverjük, akkor egy Na/K/Y + NaX keverék képződik, amely a komponensek szétválasztása nélkül is közvet- 15 lenül felhasználható az ilyen tipusú zeolitok tipikus alkalmazási területein, például hordozóanyagokként, adszorbensekként stb. A találmány tárgya tehát eljárás Na/K/Y, illetve Na/K/Y + NaX tipusú zeolit előállitásá- 20 ra természetben előforduló SiOz - és AlzOs forrást, nátrium-hidroxidot és adott esetben kálium-hidroxidof, vízben oldható nátriumsót és/vagy káliumsót tartalmazó vizes zagyból kiindulva. 25 A találmány szerinti eljárást az jellemzi, hogy S1O2 és AI2O3 - forrásként perlítet alkalmazunk és vizes zagy alkálifém-hidroxid-tartalmát 5-20 tömeg%, célszerűen 7-11 tömeg%, közötti értékre állítjuk be és a zagyot 30 8-24 órán át 10-60 °C-on célszerűen 20- -40 °C-on tartjuk nyugalmi helyzetben öregít jük majd 65-100 °C-on, célszerűen 75- -90 °C-on, keverés nélkül kristályosítjuk az elegyet célszerűen 30-40 óra hosszáig, majd 35 a kristályos Na/K/Y zeolitot és az anyalúgban lévő vízüveget szűréssel elválasztjuk és ismert módon feldolgozzuk, kívánt esetben Na/K/Y zeolitot és vízüveget tartalmazó zagyhoz nátrium-alumínátot adunk olyan 40 mennyiségben, hogy a szintézis-zagyban az oldott SiOz-re vonatkozó Si0z/Al203 mólarány 2 és 6 közötti, előnyösen 2,5 és 3,5 közötti érték legyen; öregítjük, szükség esetén a szintézis-zagy pH-jót 13,4 és 14,0 közötti ér- 45 tékre állítjuk be és a szintézis-zagyot keverés nélkül 65-100 °C-on, célszerűen 75- -90 °C-on tartjuk. A találmány szerinti eljárás jelentős előnye, hogy a világszerte nagy mennyiségben 50 rendelkezésre álló, viszonylag állandó összetételű, olcsó perlit komplex hasznosítását teszi lehetővé, és olyan értékes szintetikus zeolitot eredményez, amely más módszerekkel csak lényegesen bonyolultabban vagy költsé- 55 gesebben állítható elő. A találmány szerinti eljárást az alábbi példákkal ismertetjük: 2 60 1. példa Kiindulási anyagként Perfii K-115-öt (a továbbiakban: Perfil) használunk, amelynek kémiai összetétele a következő: 65 SiOz 74-76 tömegX 3
