199349. lajstromszámú szabadalom • Eljárás Na/K/Y + NaA típusú zeolit-keverék előállítására perlitből
1 HU 199349 B 2 A találmány tárgya eljárás Na(K)Y + NaA típusú zeolit-keverék előállítására perlitböl. A leírásban és az igénypontsorozatban a zeolitokkal kapcsolatban használt Na(K) jelölésen azt értjúki hogy az adott zeolit kicserélhető kationokként vagy kizárólag nátrium-ionokat, vagy nátrium-ionokat és kálium-ionokat tartalmaz. Az Na(K)Y + NaA megjelölés .Y', illetőleg .A‘ szimbóluma két eltérő zeolitszerkezetet jelöl. (Az Y-tipust .faujazit* névvel is említik ) Köztudott* hogy alkálikus aluminát- és szilikát-tartalmú zagyok hidrotermális körülmények között végzett reagáltatásával a kémiai összetételtől, az alkalmazott hőmérséklettől és számos egyéb, a kristálygócképződést és növekedést befolyásoló tényezőtől függően különféle kristályos tektoszilikátok, köztük zeolitok előállítására nyílik lehetőség. A reakcióparaméterek megfelelő megválasztásával elérhető, hogy a termodinamikailag metastabilis, faujaszit-szerkezetü Na(K)X és Na(K)Y, vagy a fillipszit-szerkezetü, termodinamikailag stabilis Na(K)Pc zeolitfázisok kristályosodjanak. A Na(K)Pc típusú zeolit csak részlegesen hidratált ionok cseréjét és a legkisebb méretű .vendégmolekulák' (viz, ammónia, stb.) felvételét teszi lehetővé, igy 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 típusú zeolitok szintézisét ismertető 2 882 244 és 2 130 007 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások szerint kiindulási anyagként alkáli-aluminium-szilikát-géleket és nagy fajlagos felületű szilicium-dioxidot használnak fel. Minthogy ezek a kiindulási anyagok igen költségesek, számos eljárást dolgoztak ki zeolitok előállítására a természetben előforduló, szilíciumot és alumíniumot tartalmazó ásványi anyagokból kiindulva, igy például a 3 185 544 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a Na(K)X típusú zeolitot metakaolinból kiindulva állitják elő, míg a 3 338 672 és 3 367 886 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a Na(K)Y típusú zeolit előállítására egy kaolinból előállítható, spinel szerkezetű aluminium-szilikátot (Satintone) használnak fel kiindulási anyagként. A Na(K)X szintézise metakaolinból még mindig viszonylag költséges, a Satintone-ból kiinduló eljárás pedig nem eredményez kellően 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. Azt tapasztaltuk, hogy a perlit - ami a természetben a kaolinnál lényegesen nagyobb mennyiségben fordul elő - kedvező (8,5 és 9,5 közötti) SiOz/AhOi modulusa következtében - ideálisan használható fel kiindulási anyagként Na(K)Y típusú zeolitot, valamint egyéb, a szintézis körülményeinek megválasztásával befolyásolható zeolit-tipus (pl. NaA) keverékének előállítására. Felismertük, hogy ha a zeolit szintézise során az összetételi változók meghatározott együttesénél a zagyot egy adott műveleti pontig nem keverjük, a melléktermék Na(K)Pc típusú zeolit képződése visszaszorítható. A találmány lényege az, hogy ha a perlitböl és nátrium-hidroxidból (vagy nátrium-hidroxid és kálium-hidroxid elegyéből) elsődlegesen képződő Na(K)Y típusú zeolitot és vizüveget tartalmazó reakcióelegyhez nátrium-aluminátot adunk adott tömegarányban és adott hőmérsékleten zeolit-keveréket, azaz Na(K)Y + NaA keveréket kapunk, amely a komponensek szétválasztása nélkül is közvetlenül felhasználható az ilyen típusú zeolitok tipikus alkalmazási területein, például hordozóanyagokként, adszorbensekként, stb. A találmány tárgya tehát eljárás Na(K)Y + NaA tipusú zeolit előállítására természetben előforduló SiOz- és AhOs-forrást, nátrium-hidroxidot, vizben oldható nátriumsót és/vagy vizben oldható káliumsót tartalmazó vizes zagyból kiindulva. A találmány szerint a természetben előforduló Si02- és AI2O3- -forrásként perlitet használunk és a vizes zagy Na- és/vagy K-hidroxid-tartalmát 5-20 tömegX, célszerűen 7-11 tömegX közötti értékre állítjuk be, a zagyot 10-70 °C-on, előnyösen 20-40 °C-on állni hagyjuk (öregitjük) 8-48 órán át, majd a kristályosítást keverés nélkül 65-100 °C-on, célszerűen 75-90 °C-on végezzük. Az első lépésben kapott Na(K)Y tipusú zeolitot és vizüveget tartalmazó zagyhoz nátrium-aluminátot adunk olyan mennyiségben, hogy a szintézis-zagyban az oldott SÍO2/AI2O3 mólarány 1,5 és 2,0 közötti, célszerűen 1,7 és 2,0 közötti érték legyen, szükség esetén a szintézis-zagy pH-ját NaOH-val 13,4 és 14,4 közötti értékre állítjuk be, a zagyot 10-70 °C-on 8-48 órán át öregitjük, majd a szintézis-zagyot keverés nélkül vagy keverve 65-100 °C-on, célszerűen 75-80 °C-on kristályosítjuk, majd a kristályos terméket elkülönítjük. A találmány szerinti eljárásnál kiindulási anyagként célszerűen olyan duzzasztott perlitet használunk fel, amelynek legalább 90 tömegX-a 5 /um-nél kisebb méretű szemcsékből áll. Különösen előnyösen használhatjuk például a .Perfil' kereskedelmi nevű terméket (gyártja a Kôszig V., Nyírtelek). A kristálygóc-képződés meggyorsítása érdekében a zagyot a magasabb hőmérsékleten 65-100 °C-on végzett kristályosítás előtt 8-48 órán át előnyösen 8-24 órán át, 10-70 °C-on, célszerűen 20-40 °C-on tartjuk. Ezt a műveletet a továbbiakban .öregités *-nek nevezzük. A találmány szerinti eljárás első műveleti lépésében Na(K)Y tipusú zeolit és vizüveg elegye képződik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
