184163. lajstromszámú szabadalom • Eljárás zeolit"A" folyamatos előállítására
184 163 2 A találmány tárgya folyamatos ipari eljárás zeolit „A” előállítására.- Mint ismeretes, a zeolitokat a gyakorlatban elsősorban kiváló kationcserélő sajátságuk miatt használják, főleg vízkezelésre (J. W. Mellon Comprehensive treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry vol. VI. part 2. Longman Editors, 1926, 575-579). A zeolitokat mosószerekben a mosólében lévő kalcium elkülönítésére használják. A leggyakrabban használt zeolit az Na20, A1203, 2Si02, xHjO általános képletű zeolit „A”. A képletben x értéke í és 8 közötti szám, a legelterjedtebben használt termékekben 4 vagy 5. Az említett felhasználási területen nem csupán a zeolit kristálytani összetétele és szemcsemérete döntő. A kalcium-ioncserélő kapacitás és a szelektivitás annál nagyobb, minél tisztább a zeolit, vagyis a zeolitot igen jól kell kristályosítani. A nátrium-kalcium ioncsere szelektivitása azzal is fokozható, hogy olyan, kristály-agglomerációból álló zeolit-szemcséket használunk, amelyek pórusa alig nagyobb, mint a hidratált kalciumion átmérője. Ha egy' mosószer ilyen zeolitot tartalmaz, akkor igen fontos annak granulometriai eloszlása. Lényeges követelmény, hogy a szemcsék átlagos átmérője 2-3 mikron legyen, és a szemcsék mérete ettől ne térjen el nagyobb mértékben. Az Üyen szemcsék elég kicsik ahhoz, hogy' a termék ne tapadjon meg a textilszálak között, ugyanakkor nem nehezítik meg a folyékony és szilárd fázis elkülönítését előállításuk közben. A szintetikus zeolitok, így a zeolit „A” előállítása és ioncserélő tulajdonságai régóta ismeretesek (Friedrich Helfferich: Ion Exchange, Chapter 2, 10-16 pp, McGraw-Hill Book Company, 1962). „A” zeolitok előállítására ismert szakaszos eljárásokban a különböző, szilcoumot, alumíniumot és nátriumot tartalmazó vegyületeket összekeverik, így szilikoaluminát gélt képeznek, amely kicsapódik. Ezt a gélt azután zeolit „A”-vá kristályosítják, úgy, hogy'a kívánt zeolit összetételének megfelelő mennyiségű nátrium-hidroxidot és alumínium-oxidot tartalmazó anyalúgban érlelik. Ilyen módszerek ismertetése található a 2 841 471. és a 2 847 280. számú Amerikai Egyesült Államok-beli és az 1 404 467. számú francia szabadalmi leírásban, valamint a 2517218. számú Német Szövetségi Köztársaság-beli közzétételi iratban. Az ismert módszerekre jellemző szakaszos kicsapás következtében a keverékből származó folyadék Na2 0-, A1203- és Si02-tartalma nagymértékben ingadozik. Ezért az így előállított termék igen heterogén granulometriai, kristályfejlődési szempontból, valamint - eltérő pórusmérete miatt - ioncserélő szelektivitás szempontjából. Az említett eljárások további hátránya, hogy jelentős mennyiségű nátrium-hidroxidot és alumínium-oxidot tartalmazó anyalúgok mennek veszendőbe, aminek következtében a nyersanyagfogyasztás és a környezetszennyezés igen nagy. A találmány célja, hogy olyan folyamatos eljárást biztosítson zeolit „A” előállítására, amely mentes az előbb felsorolt hátrányoktól. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy folyamatos üzemben homogén kicsapást és kristályosítást végzünk, ami önmagában lehetővé teszi, hogy homogén és állandó minőségű zeolit „A”-t kapjunk. 1 Az eljárás egyes lépéseit az 1. folyamatábrán szemléltetjük és az alábbiakban részletezzük. 1. lépés A legfontosabb lépés a zeolit „A” kicsapása és kristályosítása, amelyet folyamatosan végzünk a C egységben. Egy Li nátriumszilikát-oldatot folyamatosan elegyítünk egy 1^ nátriumaluminát-oldattal 40-90 °C hőmérsékleten. A folyamatos elegyítést keverés közben végezzük. A keverést gyorsan kell végezni, és olyan erőteljesen, hogy a szilícium-dioxid soha ne legyen lokális fölöslegben az alumínium-oxidhoz képest. (Az Al2 03/Si02 mólviszony 0,5-nél nagyobb legyen.) A szilícium-dioxid fölöslege, még ha pillanatnyi is, rontja a termék minőségét, mert kiváltja a zeolit „A”-tól eltérő sziliko-aluminát kicsapódását és kristályosodását. A keverést egy a 2. ábrán bemutatott reaktorban végezzük. A két reagensoldatot szabályozott sebességgel egy olyan térbe vezetjük be, amelyben egy turbókeverő erős szívóhatása érvényesül. E hatást azzal fokozzuk, hogy a keverőt egy rögzített vagy vele együtt forgó csészében helyezzük el. A csésze két lemezből áll, amelyek a turbinalapátok felé homorúak. Az e két lemez által kialakított térbe injektáljuk vagy szívatjuk be a két reagensoldatot. A találmány szerinti eljárás igen rugalmasan foganatosítható: a végtermék kívánt szemcsemérete szerint választhatjuk meg a reaktor térfogatát. Ha a reaktor térfogata nagyobb, akkor hosszabb ideig tartózkodik a reaktorban a szuszpenzió, ilyenkor durvább szemcséjű terméket kapunk. A granulometriai homogenitás további fokozása végett több reaktort használhatunk, amelyeket sorba kapcsolunk. 2. lépés A reaktorból vagy reaktorokból kristályosító edénybe visszük át az anyagot, ahol 75 °C és 100 °C között állandó hőmérsékleten keverjük. A kívánt kristályfejlődési foktól függően határozzuk meg, hogy az anyag mennyi ideig tartózkodjék a kristályosító edényben. A kicsapás után a kristályosításra kerülő oldatban literenként legfeljebb 135 g NaOH maradhat, mert.különben inaktív földpát-típusú sziliko-aluminátok kristályai válnak ki. Az oldatnak azonban literenként 26 g-nál több NaOH-t kell tartalmaznia, hogy a kristályosodás sebessége megfeleljen a zeolit „A” ipari előállításával kapcsolatos követelményeknek. Ha a szuszpenziót egyik tartályból a másikba visszük át, akkor egy megfelelő eszközzel a tartály aljáról távolítjuk el az anyagot, hogy a lehető legsűrűbb és legnagyobb szemcséjű anyag eltávolításával biztosítsuk a termelés egyenletességét. 3. lépés A 2. lépésben kapott szuszpenziót a D egységbe visszük, ahol elkülönítjük a folyékony és a szilárd fázist. Ezt bármely alkalmas módon, például dekantálással, szűréssel vagy más egyéb módon végezhetjük. A szilárd anyagot vízzel mossuk, azután megszárítjuk. A mosófolyadékot egyesítjük az anyalúggal, amikor is az L3 folyadékot kapjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
