199749. lajstromszámú szabadalom • Eljárás Na/K/Pc típusú zeolit előállítására perlitből
HU 199749 B A találmány tárgya eljárás Na(K)Pc típusú zeolit előállítására perlitből. A leírásban 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. 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-szerkezetü Na(K)X és Na(K)Y, vagy a fiilipszit-szerkezetű, termodinamikailag stabilis Na(K)Pc zeolitfázisok kristályosodjanak. A Na(K)Pc típusú zeolit a részlegesen hidratált ionok cseréjét és a legkisebb méretű „vendégmolekulák“ (víz, ammónia, stb.) felvételét teszi lehetővé, ezért kitünően alkalmazható szárítóanyagként. A leggyakoribb 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. 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 a 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 kellő tiszta terméket, mert az alumínium-oxid jelentős része feltáratlan marad. Mindkét esetben az Na(K)X típusú zeolit mellett kis mennyiségben Na(K)Pc típusú zeolit is képződik, ez azonban a céltermék szennyezőjeként szerepel. Azt tapasztaltuk, hogy a perlit — ami a természetben a kaolinnál lényegesen nagyobb mennyiségben fordul elő — kedvező (8,5 és 9,5 közötti) Si02/Al203 modulusa következtében ideálisan használható fel kiindulási anyagként Na(K)Pr típusú zeolitok előállítására. A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a zeolit szintézise során a zagyot keverjük és speciális mólarányokat és hőmérsékleti paramétert tartunk be, kizárólag Na(K)Pc típusú zeolit képződik. 1 Felsimertük azt is, hogy ha a perlitből és nátriumhidroxidból (vagy nátrium-hidroxid és kálium-hidroxid elegyéből) elsődlegesen képződő Na(K)Pc típusú zeolitot és vízüveget tartalmazó reakció-elegyhez nátrium-aluminátot adunk, a beadagolt nátrium-aluminát mennyiségétől, a hőmérséklettől és a keveréstől függően nő a Na(K)Pc típusú zeolit hozama. Az Na(K)Pc típusú zeolit pedig jól alkalmazható szárítóanyagként pl. ammónia gáz megkötésére. A találmány tárgya tehát eljárás Na(K)Pc típusú zeolit előállítására természetben előforduló Si02- és A1203- forrást, nátrium-hidroxidot, vízben oldható nátriumsót és/vagy vízben oldható káliumsót tartalmazó vizes zagyból kiindulva. A találmány szerint a természetben előforduló Si02- és A1203- forrásként perlitet használunk, a vizes zagy Naés/vagy K-hidroxid-tartalmát 5—20 töpieg%, célszerűen 7—11 tömeg% közötti értékre állítjuk be, a zagyot 10—70°C-on 8—48 órán át állni hagyjuk, majd a szintézis-zagyot 70— 150°C-on, célszerűen 85—130°C-on, állandó keverés mellett kristályosítjuk és a képződött Na(K)Pc zeolit kristályokat az anyalúgban lévő vízüvegtől elválasztjuk és a termékeket ismert módon feldolgozzuk, vagy kívánt esetben az így képződött Na(K)Pc típusú zeolitot és vízüveget tartalmazó zagyhoz nátrium-aluminátot adunk olyan mennyiségben, hogy a szintézis-zagyban az oldott Si02/Al203 mól arány 6,5 és 9,5 közötti érték legyen, a zagyot 10—70°C-on 8—48 órán át állni hagyjuk, majd szükség esetén a szintézis-zagy pH-ját nátrium-hidroxiddal 13 és 14 közötti értékre állítjuk be és a szintézis-zagyot a képződött gél kristályosodásáig 80—150°C-on keverjük, majd a kristályos terméket elkülönítjük. A találmány szerinti eljárásnál kiindulási anyagként célszerűen olyan duzzasztott perlitet használunk fel, amelynek legalább 90 tömeg%-a 5 pm-nél kösebb méretű szemcsékből áll. Különösen előnyösen használjuk fel például a „Perfil“ kereskedelmi nevű terméket (gyártja a Koszig V., Nyírtelek). A kristálygóc-képződés meggyorsítása érdekében a szintézis-zagyot a magasabb hőmérsékleten 80—150°C-on végzett kristályosítás előtt 8—48 órán át előnyösen 8—24 órán át 10—70°C-on, célszerűen 20—40°C-on állni hagyjuk. Ezt a műveletet „öregítés“-nek nevezzük. Az első műveleti lépésben a zeolit mellett keletkezett híg vízüveg-oldatot melléktermékként hasznosíthatjuk úgy, hogy a vízüveg-oldatot elkülönítjük, majd pH-ját savval 7,8 és 8,0 közötti értékre állítjuk be. Ekkor gélt kapunk, amely szárítás után hordozóanyagként vagy különféle zeolitok szintéziséhez kiindulási anyagként használható fel. Eljárhatunk azonban úgy is, hogy a vízüveget nem elkülönítjük a zeolittól, hanem értékes zeolittá alakítjuk. Ha a zagyhoz annyi nát2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
