188001. lajstromszámú szabadalom • Eljárás zeolit-szerű szerkezettel rendelkező aluminium-szilikátok előállítására
1 188 001 2 méket hevítjük körülbelül 250 °C hőmérsékleten. Kívánt esetben kation-cserélö kezelésnek vethetjük alá ammóniumacetáttal (vagy NH4-nitráttal) hagyományos módszer szerint. E lépés befejezése után a zeolit tartalmazza az ammóniumkationt és átalakítható - hevítéssel - protonos formává. Csupán tájékoztatás kedvéért és minden korlátozás nélkül az alábbiakban az előnyös mólarányokat adjuk meg a reagensekre: Széles Előnyös tartomány tartomány Si02 : A1203 5-500 15-80 OH- : Si02 0-0,6 0,01-0,4 ArOH : Si02 0,02-5 0,4 -2 Me+ : Si02 0,01-2 0,1 -0,9 ahol, OH" az alkálifémhidroxidok hidroxilcsoportja, ArOH a fenol, polifenol vagy ciklohexán-dimetanol, Me+ az alkálifém-kation (vagy alkáliföldfém-kation). Az alábbi példák a találmány szerinti eljárás bemutatására szolgálnak minden korlátozó jelleg nélkül. I. példa Ez a példa olyan zeolit előállítását mutatja be, amelynél zeolit-üregek képződését elősegítő anyagként (I) képletű 1,4-ciklohexán-dimetanolt alkalmazunk. Keverővei felszerelt és szén-dioxidtól mentes légkörben elhelyezett Pyrex-üvegedényben lévő 12 g NaOH és 12 g NaA102 (42 súly% A1203, 31 súly% Na20 és 27 súly% víz) 250 g vízzel készített oldatához hozzáadunk keverés közben 140 g 1,4-ciklohexán-dimetanolt. Oldódás után az oldathoz hozzáadunk 300 g Ludox AS 40%-os kolloid szilíciumdioxidot, majd 90 °C-ra melegítjük az elegyet és keverés közben, 6 óra hosszat ezen a hőmérsékleten tartjuk. Ezután a reakcióelegyet, melynek pH-ja 12,8, saválló acélautoklávba visszük, amely keverőeszközzel van ellátva és megkezdjük a hidrotermális kezelést. Ez abban áll, hogy a hőmérsékletet 145 °C-on tartjuk 9 napon keresztül keverés közben és a kialakult vagy önbeálló nyomáson. E kezelés befejezése után az elegyet szobahőmérsékletre hűtjük és a keletkezett kristályos terméket szűrőn öszszegyűjtjük, néhányszor desztillált vízzel mossuk körülbelül 80 °C-on és esetleg 120 °C-on szárítjuk. Az ily módon kapott vegyi termék még tartalmaz szerves anyagokat és vizet, amelyeket oly módon távolítunk el, hogy 350 °C-on hevítjük levegőben 12 óra hosszat. A hevítés befejezése után kapott termék 6,2 súly% Al203-at és 2,9 súly% NaaO-ot tartalmaz. A terméket ezután protonos formává alakítjuk hagyományos ioncserélő eljárás során ammóniumacetáttal (vagy -nitráttal), 95 °C hőmérsékleten, majd ezt követően 550 °C-on 6 óra hosszat hevítjük a terméket. A protonos formában lévő zeolitot megvizsgáljuk és a következő eredményeket kapjuk. Kémiai analízis: A1203 = 6,0 súly%; Na20 = 0,02 súly%. Fajlagos felület (B. E. T. módszer, Nőivel) = 380 m2/g. Pórustérfogat: (02-vel meghatározva) = 0,17cm3/g. A Röntgensugár-diffrakciós spektrum egyezik a hagyományosan ZSM-5 jelű zeolitokra megadott spektrummal (3 702 886. számú amerikai szabadalom). 2. példa Az előző példában megadott módon járunk el és ugyanazon reagenseket használjuk, de a 140 g ciklohexán-dimetanolt 140 g inozitollal helyettesítjük. A hidrotermális kezelést 180 °C-on 10 napig végezzük és így a műveletek befejezése után ZSM-5 jelű zeolitot kapunk, amely kis mennyisegű mordenitet tartalmaz. 3. példa Ez a példa olyan zeolit szintézisét mutatja be, amelynél hidrokinont használunk zeolit-üregek kialakítását elősegítő anyagként. Az 1. példában megadott módon járunk el, amelynek során keverővei felszerelt és szén-dioxidtól mentes légkörben elhelyezett Pyrex-üvegedénybe beviszünk 24 g A1(N03)3 • 9H20 vegyületet 200 g vízmentes etilalkoholban oldva és utána hozzáadunk keverés közben 240 g tetraetil-ortoszilikátot. Mihelyt az oldat átlátszóvá válik, amely körülbelül 30 perc múlva következik be, hozzáadunk 60 g hidrokinont és közvetlenül ezután 42 g NaOH- ot 200 g vízben oldva. Röviddel ezután homogén gél keletkezik, amelyet melegítünk oly módon, hogy a hőmérsékletet 90 °C-ra emeljük 24 órás időtartam alatt és az elegyet állandóan keverjük. Az elegy pH-ja ekkor 10,5. Az elegyet egy autoklávba visszük, ahol 180°C-on tartjuk 12 napig. A terméket, amelyet a lépés után ka punk, megelemezzük. A Röntgensugár-diffrakciós spektrum azt mutatja, hogy a termék ZSM-5 zeolit szerkezettel rendelkezik. Az előző példákból világosan látható, hogy az ioncserés művelet a protonos forma előállítására könnyen megvalósítható a találmány szerinti eljárással anélkül, hogy előzetes égetésre lenne szükség, szemben a szakterületen ismert eddigi eljárásokkal, ahol szerves bázisokat használtak. Ez a tény világosan mutatja azt a körülményt, hogy a szerves anyaggal való kötések különböznek, illetve eltérnek a szerves bázis használata esetén kialakult kötésektől akkor, ha a találmány szerinti eljárásnak megfelelően hidroxil-csoportokat tartalmazó vegyületet, azaz ciklohexán-dimetanolt, fenolt vagy egy polifenolt alkalmazunk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
