199750. lajstromszámú szabadalom • Eljárás Na/K/Pc+NaA típusú zeolit-keverék előállítására perlitből
HU 199750 B 2 A találmány tárgya eljárás Na(K)Pc+ + NaA 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 „Pc“, illetőleg „A“ szimbólumok két, eltérő szerkezetű zeolit-típust jelölnek. (A NaPc, vagy Na(K)Pc zeolitot „fillipszit“ néven is ismerik). 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-szerkezetű, termodinamikailag stabilis Na(K)Pc zeolitfázisok kristályosodjanak. A Na(K)Pc típusú zeolit csak részlegesen hidratált ionok cseréjét és a legkisebb méretű „vendégmolekulák“ (víz, ammónia, stb.) felvételét teszi lehetővé, így alkalmazása szelektív felhasználást tesz lehetővé. 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. 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 Na(K)Pf típusú zeolit képződése zavaró tényező, mert 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) Si02/Al203 mudulusa következtében ideálisan használható fel kiindulási anyagként Na(K)Pc típusú zeolit vagy ezt tartalmazó zeolitkeverékek. 1 A találmány alapja az a felismerés, hogy ha a zeolit szintézise során a zagyot keverjük az első műveleti lépésben Na(K)Pc zeolit és híg vízüveg oldat — mint intermedier — képződik. Ha ezt az intermediert speciális reakcióparaméterek mellett tovább kristályosítjuk, Na(K)Pc és NaA típusú zeolitok keverékéhez jutunk. Felismertük ugyanis, hogy ha a perlitből és nátrium-hidroxidból (vagy nátrium-hidroxid és kálium-hidroxid elegyéből) elsődlegesen képződő Na(K)Pc típusú zeolitot és vízüveget tartalmazó reakcióelegyhez nátrium-aluminátot adunk és a beadagolt nátrium-aluminát mennyiségét, valamint a hőmérsékletet adott határok között tartjuk Na(K)Pc+ -)-NaA zeolitok keveréke képződik, amely elegy 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)Pc+NaA típusú zeo t-keverék előállítására természetben előforduló Si02- és A1203 forrást, nátrium-hidroxidot, vízben oldható nátriumsót és/vagy vízben oldható káliumsót tartalmazó vizes zagyból kiindulva. A találmány szerinti eljárás azzal jellemezhető, hogy természetben előforduló Si02- és Al203-forrásként perlitet használunk és a vizes zagy Na- és/vagy K-hidroxid tartalmát 5—20 tömeg%, előnyösen 7—11 tömeg% közötti értékre állítjuk be, a zagyot 10—70°C-on, előnyösen 20—40°C-on, 8—48 órán át állni hagyjuk (öregítjük), majd a zagyot állandó keverés mellett 70—150°C-on, előnyösen 85— 130°C-on kristályosítjuk, ezután az első lépésben kapott Na(K)Pc típusú zeolitot és vízüveget tartalmazó zagyhoz nátrium-aluminátot adunk olyan mennyiségben, hogy a szintézis-zagyban az oldott Si02/Al203 mólarány 1,5 és 2,0 közötti, célszerűen 1,7 és 2,0 közötti érték legyen, a zagyot 10—70°C-on 8—48 órán át öregítjük, majd a szintézis-zagy pH-ját nátrium-hidroxiddal 13,4 és 14,4 közötti értékre állítjuk be és a szintézis-zagyot 60—100°C-on, célszerűen 75—80°C-on kristályosítjuk 3—6 órán át, majd a kristályos terméket az anyalúgtól elkülönítjük. A találmány szerinti eljárásnál kiindulási anyagként célszerűen olyan duzzasztott perlitet használunk fel, amelynek legalább 90 tömeg%-3 5 pm-nél kisebb méretű szemcsékből áll. Különösen előnyösen használhatjuk például a „Perfil“ kereskedelmi nevű terméket (gyártja a Koszig V., Nyírtelek) A kristálygóc-képződés meggyorsítása érdekében a szintézis-zagyot 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. Az eljárás során a terméket, az Na(K)Pc+ + NaA típusú zeolit-keveréket, szűréssel vá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
