199748. lajstromszámú szabadalom • Eljárás Na/K/Pc+NaX típusú zeolit-keverék előállítására perlitből
HU 199748 B 2 A találmány tárgya eljárás Na(K)Pc+ -f-NaX típusú zeolit-keverék előállítására perlitből. A leírásban és az igénypontsorozatban a zeolitokkal kapcsolatban használt Na(K) jelölésen azt értjük, hogy az adott zeolit kicserélhető kationokként vagy kizárólag nátrium-ionokat, vagy nátrium-ionokat és kálium-ionokat tartalmaz. A találmány címében szereplő „Pr“ és „X“ szimbólumok két, eltérő szerkezetű zeolit-típust jelölnek. (A NaPc ismertebb neve: „fillipszit“, a NaX-é: „faujazit“). Köztudott, hogy alkálikus 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-szerkezetü, termodinamikailag stabilis Na(K)Pc zeolitfázisok kristályosodjanak. A Na(K)Pr típusú zeolit csak részlegesen hidratált ionok cseréjét és a legkisebb méretű „vendég-molekulák“ (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. Más esetekben viszont a céltermék maga a Na(K)Pc típusú zeolit. A legismertebb 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-alumínium-szilikát géleket és nagy fajlagos felületű szilícium-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. így például a 3 185 544 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint a Na(K)X típusú 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 típusú 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 kellően tiszta terméket, mert az alumínium-oxid jelentős része feltáratlan marad. Mindkét esetben a céltermék mellett melléktermékként keletkezik Na(K)Ps típusú zeolit, ami a célterméket szennyezi. Azt találtuk, hogy a perlit — ami a természetben a kaolinnál lényegesen nagyobb menynyiségben fordul elő — kedvező (8,5 és 9,5 kö1 zötti) Si02/Al203 modulusa következtében ideálisan használható fel kiindulási anyagként Na(K)Pc típusú zeolitok előállításához. Célul tűztük ki, hogy a Na(K)Pc zeolit kristályosításakor képződő, Na(K)Pc-ből és vízüvegből álló zagyot közbenső termékként hasznosítsuk Na(K)Pc+NaX típusú zeolit-keverékek előállítására. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a zeolit szintézise során a zagyot keverjük a Na(K)Pc típusú zeolit képződik. Továbbá ha az elsődlegesen képződő Na(K)Pc típusú zeolitot és vízüveget tartalmazó reakcióelegyhez nátrium-aluminátot adunk, a beadagolt nátrium-aluminát mennyiségétől, a hőmérséklettől függően — nem kevert rendszerben — Na(K)Pc+NaX zeolit-keverék képződik, 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)Pr-(-NaX típusú zeolitok előállítására természetben előforduló Si02- és A1203 forrást, nátrium-hidroxidot, vízben oldható nátriumsót és/vagy vízben oldható káliumsót tartalmazó vizes zagyból kiindulva. A találmány szerinti eljárásra az jellemző, hogy természetben előforduló Si02-, A1203- -forrásként perlitet használunk és a vizes zagy Na- és/vagy K-hidroxid-tartalmát 5—20 tömeg%, célszerűen 7—11 tömeg% közötti értékre állítjuk be, majd a zagyot 8—48 órán át 10—70°C-on, előnyösen 20—40°C-on állni hagyjuk (öregítjük) és a szintézis-zagyot állandó keverés mellett 70—150°C-on, előnyösen 85—130°C-on kristályosítjuk és az így képződött Na(K)P<- típusú zeolitot és vízüveget tartalmazó zagyhoz nátrium-aluminátot adunk olyan mennyiségben, hogy a szintézis-zagyban az oldott Si02/Al203 mól arány 2,5 és 6 közötti, előnyösen 2,5 és 3,5 közötti érték legyen, a zagyot 10—70°C-on keverés nélkül 8—48 óráig öregítjük, majd szükség esetén a szintézis-zagy pH-ját nátriumhidroxiddal 13,4 és 14,0 közötti értékre állítjuk be és a szintézis-zagyot keverés nélkül 60—» 100°C-on, célszerűen 75—90°C-on kristályosítjuk és a kristályos terméket az anyalúgtól elválasztjuk. A találmány szerinti eljárásban kiindulási anyagként célszerűen olyan duzzasztott perlitet használunk fel, amelynek legalább 90 tömeg%'a 5 pm-nél kisebb méretű szemcsékből áll. Különösen előnyösen használhatjuk például a „Perfil“ kereskedelmi nevű terméket (gyártja a Koszig V., Nyírtelek). A kristálygóc-képződést meggyorsíthatjuk, ha a szintézis-zagyot a magasabb hőmérsékleten 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 „öregítés“-nek nevezzük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
