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DD289026A5 - METHOD FOR PRODUCING TWO AND / OR THREE-DIMENSIONAL CATIONES OF SURFACE-FREE CREAMS OF THE FAUJASITE TYPE - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING TWO AND / OR THREE-DIMENSIONAL CATIONES OF SURFACE-FREE CREAMS OF THE FAUJASITE TYPE Download PDF

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DD289026A5
DD289026A5 DD33456189A DD33456189A DD289026A5 DD 289026 A5 DD289026 A5 DD 289026A5 DD 33456189 A DD33456189 A DD 33456189A DD 33456189 A DD33456189 A DD 33456189A DD 289026 A5 DD289026 A5 DD 289026A5
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DD
German Democratic Republic
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zeolite
zinc
ions
sodium
exchange
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DD33456189A
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German (de)
Inventor
Wolfgang Dipl-Chem Dr Rer Lutz
Burkhard Dipl-Ing Schlicht
Nguyen Van Dr Rer Nat Phat
Helga Dr R Fichtner-Schmittler
Erika Dipl-Chem Sonntag
Wolf-Dieter Dipl-Ing Hannig
Original Assignee
Cta Anlagenbau Gmbh
Adw Zi Fuer Physikalische Chem
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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zwei- und/oder dreiwertiger Kationen enthaltender oberflächenreiner Zeolithe des Faujasit-Typs. Der Ionenaustausch wird in wenigstens zwei diskreten Schritten bei Raumtemperatur durchgeführt, und zwar a) Einstellung eines ph-Wertes auf zunächst 9,5 bis 9 durch vollständigen Austausch der Natrium- gegen Calciumionen als Zwischenschritt in wässriger Calciumsalzlösung und b) erneute Reduzierung des ph-Wertes durch Eintausch der Zinkionen in angesäuerter Zinksalzlösung.{Zeolith; Faujasit; NaA, NaX; Kationen-Austausch; Oberflächenschicht; Zwischenstufe; Alkalität; Calciumchloridlösung; Zinkchloridlösung; ph-Wert-Absenkung}The invention relates to a process for the preparation of divalent and / or trivalent cations containing surface-pure zeolites of the faujasite type. The ion exchange is carried out in at least two discrete steps at room temperature, namely a) adjustment of a pH to 9.5 to 9 initially by complete replacement of the sodium for calcium ions as an intermediate step in aqueous calcium salt solution and b) again reducing the pH by exchanging zinc ions in acidified zinc salt solution {zeolite; faujasite; NaA, NaX; Cation exchange; Surface layer; Intermediate; alkalinity; Calcium chloride solution; Zinc chloride solution; pH-lowering}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zwei- und/oder dreiwertiger Kationen enthaltender oberflächenreiner Zeolithe des Faujasit-Typs, die mittels Kationenaustausch aus den Zeolithen NaA oder NaX erhalten werden, indem Natriumsilicat- bzw. Kieselsol· und Natriumaluminatlösung direkt vermischt, das anfallende Alumosilicatgel kristallisiert, die Syntheselösung abgetrennt, die Kristalle mit Wasser gewaschen und getempert werden.The invention relates to a process for the preparation of di- and / or trivalent cations containing surface-pure zeolites of the faujasite type, which are obtained by cation exchange from the zeolites NaA or NaX by sodium silicate or silica sol and sodium aluminate directly mixed, the resulting aluminosilicate gel crystallized , The synthesis solution is separated, the crystals are washed with water and tempered.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, oberflächenreine Zeolithe des Typs NaA und NaX für Trocknungs- und Trennaufgaben bereitzustellen.The process according to the invention makes it possible to provide surface-pure zeolites of the NaA and NaX type for drying and separating tasks.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Zeolithische Molekularsiebe der Typen A, X und Y mit der allgemeinen FormelZeolitic molecular sieves of types A, X and Y having the general formula Me2MO AI2O3 · χ SiO2 · y HaOMe 2M O Al 2 O 3 · χ SiO 2 · y H a O

(n ·- Ladungszahl des Kations, χ = 2 bis 5)(n · - charge number of the cation, χ = 2 to 5)

werden auf direktem Wege durch Vermischen von Natriumsilicat-, Kieselsol- und Natriumaluminatlösung mit erschließender Kristallisation des dabei anfallendem Alumosilicatgels synthetisiert. In der sich ausbildenden mikroporösen Zeolith-Struktur si. id die Atome des Siliciums und Aluminiums über TOj-Tetraeder (T = Si, Al) miteinander verknüpft. Aus der Vierfachkoordination des Aluminiums resultiert die negative Ladung des Zeolithgerüstes. Diese wird durch NatrJ'.imionen kompensiert, die nach Abtrennung der Syntheselösung und Waschen der Kristalle in definierter Menge im Zeolith verbleiben.are directly synthesized by mixing sodium silicate, silica sol, and sodium aluminate solution with subsequent crystallization of the resulting aluminosilicate gel. In the developing microporous zeolite structure si. id the atoms of silicon and aluminum via TOj tetrahedra (T = Si, Al) linked together. The quadruple coordination of the aluminum results in the negative charge of the zeolite framework. This is compensated by sodium ions, which remain in the zeolite after separation of the synthesis solution and washing of the crystals in a defined amount.

Im Gegensatz zu den Atomen des Siliciums und Aluminiums im Gerüst sind die Natriumionen frei beweglich und deshalb gegen andere ein-, zwei- und/oder dreiwertige Kationen austauschbar. Das Ziel des Kationenaustausches besteht sowohl in der Beeinflussung der spezifischen Sorptionseigenschaften des Zeoliths als auch in der Variation der Zutrittsöffnungen in seinem Mikroporensystem. So kann der Durchmesser der Zutrittsöffnungen von 4A für den Zeolith NaA auf 3A durch Eintausch von Kaliumionen reduziert und auf 5 A durch den Eintausch von Calciumionen erweitert sowie im Falle des Zeoliths NaX von 9 A durch den Einbau von Calciumionen auf eAmodifiziert werden. Diese bekannten Spezies und der Zeolith NaY stellen die weltweit kommerziell angebotenen Grundmuster synthetischer Molekularsiebe des Faujasit-Typs dar.In contrast to the atoms of silicon and aluminum in the framework, the sodium ions are freely movable and therefore exchangeable with other mono-, di- and / or trivalent cations. The goal of the cation exchange is both to influence the specific sorption properties of the zeolite and to vary the access openings in its micropore system. Thus, the diameter of the access holes of 4A for the zeolite NaA can be reduced to 3A by exchanging potassium ions and expanding to 5 A by the exchange of calcium ions and, in the case of the zeolite NaX of 9 A, by the incorporation of calcium ions on eA. These known species and the zeolite NaY represent the worldwide commercially available basic patterns of synthetic molecular sieves of the faujasite type.

Darüber hinaus sind eine Vielzahl weiterer Zeolith-Modifikationen auf der Basis der Faujasite unter Verwendung von Kationen der Elemente der 1. und 2. Hauptgruppe, der Nebengruppen einschließlich der Seltenen Erden des PSE mittels Ionenaustausch bekannt. Derartige Spezies sind u.a. Zinkionen enthaltende Modifikationen NaZnA und NaZnX, die gemäß der DD-PS 241197 bzw. DD-PS 241202 als Adsorbens für die Gasentschwefelung eingesetzt werden.In addition, a variety of other faujasite-based zeolite modifications using cations of the 1st and 2nd main group elements, the minor groups including the rare earths of the PSE by ion exchange are known. Such species are i.a. Zinc ions containing modifications NaZnA and NaZnX, which are used according to DD-PS 241197 and DD-PS 241202 as adsorbent for gas desulfurization.

Mit Ausnahme des Einbaus von Kaliumionen in die Zeolithe NaA und NaX infolge einer Direktsynthese gemäß der DD-PS 57115 bzw. DD-PS 58957 und des Eintausches von Kationen der Elemente der 1. Hauptgruppe des PSE durch Zusatz entsprechender Salze zum stark alkalischen Syntheseansatz nach Abschluß der Kristallisation gemäß DD-PS 111192 erfolgt der Kationenaustausch üblicherweise durch Behandlung der Zeolithkristalle in wäßriger Salzlösung. Diese Art der chemischen Zeolithbehandlung, bei der dis einzutauschenden Kationen singular oder gemischtionig eingesetzt werden können, ist der allgemein übliche Weg des Kationenaustausches, da der Weg der Direktsynthese auf das Kaliumion beschränkt bleibt und der Austausch im auskristallierten Syntheseansatz ohne Abtrennung der sogenannten Mutterlauge die hohe Hydroxid-Löslichkeit der Elemente der \. Hauptgruppe des PSE voraussetzt. Mit Ausnahme des Bariums und Strontiums bilden bereits die Elemente der 2. Hauptgruppe wnd erst recht die der Nebengruppen in alkalischer Lösung schwer lösliche Hydroxide, so daß ein Kationenaustausch grundsätzlich nicht im alkalischen Medium ausführbar ist. Die Bildung schwer löslicher Niederschläge (Löslichkeit der Hydroxide von Aluminium 10"33, Von Calcium 10"B, Magnesium 10~12 und Zink 10"") nutzt die DE-PS 1542644, um mit Alkalisilicatlösung sogenannte leicht filtrierbare Mischsilicate auszufällen.With the exception of the incorporation of potassium ions into the zeolites NaA and NaX as a result of a direct synthesis according to DD-PS 57115 or DD-PS 58957 and the exchange of cations of the elements of the 1st main group of the PSE by addition of appropriate salts for strongly alkaline synthesis approach after completion The crystallization according to DD-PS 111192, the cation exchange is usually carried out by treatment of the zeolite crystals in aqueous salt solution. This type of chemical zeolite treatment, in which the cations to be exchanged can be used singularly or mixed, is the generally customary way of cation exchange, since the route of direct synthesis is limited to the potassium ion and the exchange in the crystallized synthesis approach without separation of the so-called mother liquor the high hydroxide Solubility of the elements of \. Main group of the PSE. With the exception of the barium and strontium, the elements of the second main group, and even more so, are the hydroxides which are sparingly soluble in alkaline solution in the subgroups, so that a cation exchange can not be carried out in an alkaline medium. The formation of sparingly soluble precipitates (solubility of the hydroxides of aluminum 10 " 33 , calcium 10" B , magnesium 10 ~ 12 and zinc 10 "") is used in DE-PS 1542644 to precipitate so-called easily filterable mixed silicates with alkali silicate solution.

In der DE-PS 2312999 ist ein kristallines Alumosilicat und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Dieses bekannte Alumosilicat hat einen Gehalt von β bis 13Gew.-% an ausgetauschten Seltenen Erden und 0,05 bis 2,5Gew.-% an ausgetauschtem Zink. Der kristalline Alumosilicat wird entweder gleichzeitig oder aufeinanderfolgend in beliebiger Reihenfolge mit Zinkkationen enthaltenden Lösungen in Berührung gebracht, wodurch vorgenannte Gehalte an Seltenen Erden und ZinkIn DE-PS 2312999 a crystalline aluminosilicate and a process for its preparation is described. This known aluminosilicate has a content of β to 13% by weight of exchanged rare earths and 0.05 to 2.5% by weight of exchanged zinc. The crystalline aluminosilicate is contacted either simultaneously with or in succession in any order with solutions containing zinc cations, resulting in the aforementioned levels of rare earths and zinc

eingestellt werden. Dieser bekannte kristalline Alumosilicat wird als Katalysator eingesetzt, der zur Umwandlung vonbe set. This known crystalline aluminosilicate is used as a catalyst for the conversion of

Kohlenwasserstoffen, insbesondere Gasölen dient.Hydrocarbons, especially gas oils is used. Die DE-AS 2208214 offenbart einen Zinkionen enthaltenden Zeolith A, der durch Ionenaustausch eines Teiles derDE-AS 2208214 discloses a zeolite A containing zinc ions which is obtained by ion exchange of a part of the

ionenauetauschfähigen Kationen im Zeolith A mit einer Zinkionen enthaltenden Lösung hergestellt wird.ion exchangeable cations in zeolite A is prepared with a solution containing zinc ions.

Der Ionenaustausch mit Kaliumionen und Zinkionen enthaltenden Lösungen erfolgt bis ein ausgeglichener Zustand erreichtThe ion exchange with potassium ions and zinc ions containing solutions is achieved until a balanced state

wird, bei dem 16,7 bis 33,3% der ionenaustauschfähigen Kationen gegen Kaliumionen und 66,7 bis 83,3% gegen Zinkionenausgetauscht sind.in which 16.7 to 33.3% of the ion-exchangeable cations are exchanged for potassium ions and 66.7 to 83.3% for zinc ions.

Da die bekannten Zeolithe des Faujasit-Typ3, die als Salze einer starken Base (NaOH) und einer schwachen HeteropolysäureAs the known zeolites of the faujasite type 3, as the salts of a strong base (NaOH) and a weak heteropolyacid

(H-Zeolithgerüst) gelten, in wäßriger Lösung unter Freisetzung von Hydioxylionen hydrolisieren, erfolgt im Prozeß c'es(H-zeolite framework) apply, hydrolyze in aqueous solution with the release of Hydioxylionen carried out in the process c'es

Austausches von Natrium- und/oder Kaliumionen gegen zwei- und/oder dreiwertige Kationen (mit Ausnahme des Bariums undExchange of sodium and / or potassium ions for divalent and / or trivalent cations (with the exception of barium and Strontiums) die Abscheidung ihrer Hydroxide auf der Kristalloberfläche.Strontium) the deposition of their hydroxides on the crystal surface. Deshalb erfolgt die Herstellung der Zeolitho nach der DD-PS 2208214 (NaA), DE-PS 2312999 (NaX) und der DD-PS 52131 (NaA,Therefore, the production of Zeolitho according to DD-PS 2208214 (NaA), DE-PS 2312999 (NaX) and DD-PS 52131 (NaA, NaX) nicht oberflächenrein.NaX) not surface clean. Die Ablagerung von Fremdphasen auf der Oberfläche von Zeolithkristallen beeinflußt sowohl das Diffusionsverhalten vonThe deposition of foreign phases on the surface of zeolite crystals affects both the diffusion behavior of Sorptiven als auch ihre mechanische Stabilität von mit Bindemitteln hergestellten Zeolithformkörpern nachteilig. DarüberSorptiven and their mechanical stability of binders produced zeolite moldings disadvantageous. About that

hinaus leiten diese Ablagerungen bei den notwendig hohen Temperaturen während der Aktivierung oder RegenerierungIn addition, these deposits conduct at the necessary high temperatures during activation or regeneration

Phasenumwandlungen ein, die zum oberflächenlichen Verschluß des Mikroporensystems führen.Phase transformations that lead to the surface closure of the micropore system. Aus der DE-OS 1792231 ist ein Verfahren zum Waschen von kalzinierten Alumosilicat mit ausgetauschten Kationen zumFrom DE-OS 1792231 a method for the washing of calcined aluminosilicate with exchanged cations for Entfernen derartig ausgefallener Verbindungen bekannt, bei dem man den kalzinierten Zeolith in soviel Säurelösung mit einemRemoving such precipitated compounds known in which the calcined zeolite in so much acid solution with a

pH-Wert im Bereich von 3,5 bis 5,5 aufschlämmt, den pH-Wert der Aufschlämmung in diesem Bereich hält, die Aufschlämmungbei einer Temperatur von 510C bis 94"C zum Auflösen der ausgefallenen Verbindungen mindestens 5 Minuten stehen läßt unddann die Aufschlämmung filtriert.pH in the range of 3.5 to 5.5 slurries, the pH of the slurry is maintained in this range, the slurry at a temperature of 51 0 C to 94 "C to dissolve the precipitated compounds for at least 5 minutes and then the Slurry filtered.

Anschließend wird der Zeolith mit einer gepufferten Säurelösung gewaschen und filtriert, sodann gewaschen, filtriert undSubsequently, the zeolite is washed with a buffered acid solution and filtered, then washed, filtered and

getrocknet. Als Säurelösung findet eine Ammoniumsulfat, -acetat oder -Chlorid enthaltende, gepufferte Säurelösung Anwendung.dried. The acid solution used is an ammonium sulfate, acetate or chloride-containing, buffered acid solution.

Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es die Bildung der Oberflächenschichten nicht verhindert, sondern lediglich dieThis known method has the disadvantage that it does not prevent the formation of the surface layers, but only the

auf dem Zeolithgerüst ausgefallenen Schichten aufzulösen sucht. Eine partielle Protonesierung des Zeolithgerüstes ist nichtausschlioßbar, weil insbesondere die Η-Form des Zeoliths A stark hydrolyseempfindlich ist. Wenn nicht gleich die totaleseeks to dissolve precipitated layers on the zeolite scaffold. A partial protonation of the zeolite framework is not excludable, because in particular the Η-form of the zeolite A is highly susceptible to hydrolysis. If not equal to the total

Zerstörung einsetzt, so treten doch Defekte besonders bei Belastung auf.Destruction sets in, but defects occur especially under load. Diese bekannten Zeolithe haben deshalb keine andauernde Stabilität und lange Lebensdauer, was aber für industrielle ProzesseThese known zeolites therefore have no lasting stability and long life, but for industrial processes

notwendige Eigenschaften sind.necessary properties are.

Des weiteren ist es aufwendig, den pH-Wert im Bereich von 3,5 bis 5,5 exakt während des gesamten Prozesses einzustellen.Furthermore, it is expensive to adjust the pH in the range of 3.5 to 5.5 exactly during the entire process. Nach der DE-AS 2049584 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein mit Kupfer ausgetauschter Zeolith durch Behandlung einosAccording to DE-AS 2049584 a method is known in which einos a copper-exchanged zeolite by treatment Zeoliths X in der Natriumform mit einer wäßrigen Lösung eines Kupfersalzes und anschließender wenigstens teilweiserZeolite X in the sodium form with an aqueous solution of a copper salt and then at least partially Entwässerung durch Erhitzung hergestellt wird, der zur Trennung von olefinen und gesättigten Kohlenwasserstoffen eingesetztDrainage is produced by heating, which is used for the separation of olefinic and saturated hydrocarbons Den Zeolithen behandelt man vor der Entwässerung mit einer Mischung eines olefinischen Kohlenwasserstoffes und einesThe zeolite is treated before dehydration with a mixture of an olefinic hydrocarbon and a Kupfer-(l)-Salzes bei einer Temperatur zwischen 100C und dem Siedepunkt des olefinischen Kohlenwasserstoffes.Copper (I) salt at a temperature between 10 0 C and the boiling point of the olefinic hydrocarbon. Dos bekannte Verfahren nach DE-AS 2049584 ist in seiner Anwendbarkeit auf den X-Typ beschränkt, weil Zeolithe des A-TypsDOS known method according to DE-AS 2049584 is limited in its applicability to the X-type, because zeolites of the A-type

eine deutlich höhere Alkalität besitzen.have a significantly higher alkalinity.

Die bekannten technischen Lösungen gemäß DE-PS 1567550 und DD-PS 93540 beschrieben ein Verfahren der DealuminierungThe known technical solutions according to DE-PS 1567550 and DD-PS 93540 describe a method of dealumination

von NaY-Zeolithen, bei dem zunächst die Natrium-gegen die Ammoniumionen ausgetauscht werden, um nach Temperung desof NaY zeolites, in which first the sodium are exchanged for the ammonium ions, after tempering of the

Zeolithmaterials die Protonenform zu erhalten. Der Zeolith HY wird sodann mittels Säure- oder Wasserdampf behandlungZeolite material to obtain the proton form. The zeolite HY is then treated by acid or steam treatment

partiell dealuminiert. Im weiteren erfolgt eine Fraktionierung mit Elementen der Nebengruppen b/w.Seltenen Erden.partially dealuminated. Furthermore, a fractionation with elements of the subgroups b / w.Seltenen earth takes place.

Für die Zeolithe des Typs NaX und vor allem NaA verbietet sich der Kationenaustausch über die Stufe der Protonesienng, da imFor the zeolites of the type NaX and above all NaA the cation exchange over the step of protonsienng, since in the X-Zeolith bereits partielle und im A-Zeolith starke Schädigungen der Kristallstruktur bis hin zur vollständigen AmorphisierungX-zeolite already partial and in the A-zeolite strong damage to the crystal structure to complete amorphization

auftreten.occur.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der mechanischen Stabilität, der Vermeidung von Gerüstschädigungen und Defekten, der Erhöhung der Lebensdauer und des Diffusions- sowie Trennverhaltens der Faujasit-Zeolithe unter gleichzeitigem Wegfall ganzer Behandlungsschritte und der Einsparung von Kosten, Material und Energie.The object of the invention is to improve the mechanical stability, to avoid damage to the framework and defects, to increase the lifetime and diffusion and separation behavior of the faujasite zeolites while at the same time eliminating entire treatment steps and saving costs, material and energy.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bildung von Oberflächenabscheidungen durch Absenkung der Alkalität zuDor invention is based on the object, the formation of surface deposits by lowering the alkalinity

verhindern.prevent.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ionenaustausch in wenigstens zwei diskretenAccording to the invention, this object is achieved in that the ion exchange in at least two discrete Behandlungsschritten bei Raumtemperatur durchgeführt wird:Treatment steps carried out at room temperature:

a) Einstellung der Alkalität in einem Zwiachenschritt durch Absenkung des pH-Wertes von 11,0 bis 10,5 auf zunächst 9,5 bis 9 mittels vollständigen Austausch dor Natrium- gegen Calciumionen in wäßriger Calciumlösung unda) adjustment of the alkalinity in a Zwiachenschritt by lowering the pH from 11.0 to 10.5 to 9.5 to 9 initially by means of complete exchange dor sodium against calcium ions in aqueous calcium solution and

b) neuerliche Reduzierung des pH-Wertes durch Eintausch der Zinkionen in angesäuerter Zinksalzlösung.b) further reduction of the pH by exchanging the zinc ions in acidified zinc salt solution.

Die technisch-ökonomische Effektivität der Erfindung besteht in der Verbesserung der mechanischen Stabilität und in der Vermeidung von Gerüstschädigungen und Dofekte am Zeolith.The technical-economic effectiveness of the invention consists in the improvement of the mechanical stability and in the avoidance of skeleton damage and Dofekte on zeolite.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert ferner das Diffusions- und Trennverhalten der Faujasit-Zeolithe. Es ermöglicht außerdem den Wegfall ganzer Behandlungsstufen zur nachträglichen Entfernung gebildeter Oberflächenschichten, wodurch Kosten, Material und Energie eingespart werden.The inventive method further improves the diffusion and separation behavior of the faujasite zeolites. It also eliminates the need for entire treatment stages for the subsequent removal of formed surface layers, thereby saving costs, material and energy.

-3- 289 Ausführunpsbelsplele Die Erfindung soll nachstehend an vier Beispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with four examples.

Beispiel 1example 1

Ein Oberflächenrainer und Zinkionen enthaltender Zeolith A bzw. X soll nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden.A surface trainer and zinc ion-containing zeolite A or X should be prepared by the process of the invention.

Zunächst wird ein technischer Zeolith NaA mittels Ionenaustausch in die Form CaA überführt. Das eingesetzte Zeolithmaterial hat einen pH-Wert von 11,0. Die Messung erfolgte in einer wäßrigen Zeolith-Suspension mit dem Masseverhältnis flüssig/festFirst, a technical zeolite NaA is converted by means of ion exchange in the form CaA. The zeolite material used has a pH of 11.0. The measurement was carried out in an aqueous zeolite suspension with the mass ratio liquid / solid

Der Eintäusch der Calciumionen wird in drei Schritten mit jeweils frischer 0,1 η Calciumchloridlösung unter ständigem Rühren durchgeführt. Die Rührzeit betrug 1,5 Stunden.The deception of the calcium ions is carried out in three steps, each with fresh 0.1 η calcium chloride solution with constant stirring. The stirring time was 1.5 hours.

Für je 5g Zeolith sind 150ml Calciumchloridlösung erforderlich. Die entstandene Kristallmasse wird anschließend mit Wasser von überschüssigem Salz befreit.For each 5g of zeolite 150ml of calcium chloride solution are required. The resulting crystal mass is then freed from excess salt with water.

Vernachlässigbare kleine Mengen von Calciumhydroxid hatten sich auf der Kristalloberfläche abgeschieden.Negligible small amounts of calcium hydroxide had precipitated on the crystal surface.

Der Kationen-Austauschwert der Natrium- gegen die Calciumionen betrug a 98%.The cation exchange value of sodium versus calcium ions was a 98%.

Die Ca-Form des Zeoliths erreichte einen pH-Wert von 9,4, gemessen unter vorgenannten Bedingungen.The Ca form of the zeolite reached a pH of 9.4, measured under the conditions mentioned above.

In der folgenden Behandlungsstufe wird die Ca-Form des Zeoliths in einer 0,1 η Zinkchloridlösung bei Raumtemperatur 6 Stunden gerührt. Für 2g Zeolith wurden jeweils 100ml Zinkchloridlösung eingesetzt. Um die Zinkchloridlösung von einer durch Hydroxidbildung verursachten Trübung zu befreien, erfolgte eine Ansäuerung mit n/10 Salzsäure.In the following treatment step, the Ca form of the zeolite is stirred in a 0.1 N zinc chloride solution at room temperature for 6 hours. For 2g of zeolite 100ml of zinc chloride solution was used. In order to free the zinc chloride solution from turbidity caused by hydroxide formation, acidification was carried out with n / 10 hydrochloric acid.

Die röntgenographische Analyse der gewaschenen CaZnA-Kristalle zeigt j nicht für die NaZnA-Probe typische Oberflächenschicht, die als zusätzliche Phase auftritt, wenn der Eintausch der Zinkionen ohne Zwischenstufe über die Ca-Form in den NaA-Zeolith erfolgt.The X-ray analysis of the washed CaZnA crystals shows j surface layer not typical for the NaZnA sample, which occurs as an additional phase, when the exchange of zinc ions without intermediate stage via the Ca form into the NaA zeolite.

Im phasenreinen Zeolith CaZnA lag ein Austauschwert der Calcium- gegen die Zinkionen von 34,5% vor.In the phase-pure zeolite CaZnA, there was an exchange value of calcium to zinc ions of 34.5%.

Beispiel 2Example 2

Es soll ein oberflächenreiner und Zinkionen enthaltender Zeolith A bzw. X mit einem höheren Kationen-Austauschgrad erfindungsgemäß hergestellt werden.It is a surface-pure and containing zinc ions zeolite A or X are prepared according to the invention with a higher cation exchange degree.

Dazu sind - wie im Beispiel 1 - ein technischer Zeolith NaA in die CaA-Form überführt.For this purpose, as in Example 1, a technical zeolite NaA is converted into the CaA form.

Ein höherer Kationen-Austauschgrad wird erreicht, indem für den Eintausch der Zinkionen eine höhere konzentrierte Zinkchloridlösung eingesetzt wird. Mit einer 0,5η Zinkchloridlösung wurde ein Austauschwert von 62% der Calcium- gegen die Zinkionen erzielt. Die erhaltenen CaZnA-Kristalle waren wiederum oberflächenrein.A higher degree of cation exchange is achieved by using a higher concentrated zinc chloride solution for the exchange of zinc ions. An exchange value of 62% of the calcium against the zinc ions was achieved with a 0.5 N zinc chloride solution. The resulting CaZnA crystals were again surface clean.

Beispiel 3Example 3

Entsprechend Beispiel 1 wird ein Zeolith NaX mit einem pH-Wert von 10,7 zunächst in die CaX-Form mit einem Austauschwert von 97% überführt. Der pH-Wert wurde in einer wäßrigen Zeolith-Suspension mit dem Masseverhältnis flüssig/fest gleich 50According to Example 1, a zeolite NaX having a pH of 10.7 is first converted into the CaX form with an exchange value of 97%. The pH became liquid / solid in an aqueous zeolite suspension with the mass ratio equal to 50

bestimmt. Bei der Überführung in die CaX-Form senkte sich der pH-Wert auf 9,5. Für den nachfolgenden Eintausch von Zinkionen wurde eine Zinkchloridlösung eingesetzt, die derjenigen des Beispiels 2 entsprach.certainly. When transferred to the CaX form, the pH dropped to 9.5. For the subsequent exchange of zinc ions, a zinc chloride solution was used, which corresponded to that of Example 2.

Nach Aufbereitung der Kristallmasse mittels Waschen in Wasser und Temperung bei 150°C Idg ein zu 54% ausgetauschtes Zeolithmaterial CaZnA vor.After preparation of the crystal mass by means of washing in water and heat treatment at 150 ° C Idg a zeolite CaZnA exchanged to 54% before.

Betspiel 4Bet game 4

Ein technischer Zeolith NaA wurde in einer Austauschersäule bei Einsatz von 5g Zeolith, bemessen am entwässerten Adsorbens, von 1 Liter einer 0,1 η Calciumchloridlösung bei Raumtemperatur während einer Zeit von 5 Stunden umspült. Der Kationen-Austausch gelang vollständig.A technical zeolite NaA was immersed in an exchanger column using 5 g of zeolite, measured on the dehydrated adsorbent, of 1 liter of a 0.1 η calcium chloride solution at room temperature for a period of 5 hours. The cation exchange succeeded completely.

Nach Durchleiten von Waschwasser erfolgte die Behandlung mit 2 Liter 0,1 π Zinkchloridlösung unter analogen Bedingungen. Die nach dem Waschen und der Temperung bei 150°C als oberflächenreiner Zeolith CaZnA anfallende Probe hatte einen Austauschwert von 59% der Calcium- gegen die Zinkionen.After passing through washing water, the treatment was carried out with 2 liters of 0.1 π zinc chloride solution under analogous conditions. The resulting after washing and annealing at 150 ° C as a surface-pure zeolite CaZnA sample had an exchange value of 59% of the calcium against the zinc ions.

Claims (1)

Verfahren zur Herstellung zwei- und/oder dreiwertiger Kationen enthaltender oberflächenreiner Zeolithe des Faujasit-Typs, die mittels Kationenaustausch aus den Zeolithen NaA oder NaX erhalten werden, indem Natriumsilicat- bzw. Kieselsol- und Natriumaluminatlösung direkt vermischt, das anfallende Alumosilicatgel kristallisiert, die Syntheselösung abgetrennt, die Kristalle mit Wasser gewaschen und getempert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ionenaustausch in wenigstens zwei diskreten Behandlungsschritten bei Raumtemperatur durchgeführt wird:Process for the preparation of divalent and / or trivalent cations containing surface-pure zeolites of the faujasite type, which are obtained by cation exchange from the zeolites NaA or NaX by sodium silicate or silica sol and sodium aluminate directly mixed, the resulting aluminosilicate crystallized gel, the synthesis solution separated in that the crystals are washed and tempered with water, characterized in that the ion exchange is carried out in at least two discrete treatment steps at room temperature: a) Einstellung der Alkalität in einem Zwischenschritt durch Absenkung des pH-Wertes von 11,0 bis 10,5 auf zunächst 9,5 bis 9 mittels vollständigen Austausch der Natrium- gegen Calciumionen in wäßriger Calciumsalzlösung unda) adjustment of the alkalinity in an intermediate step by lowering the pH from 11.0 to 10.5 to 9.5 to 9 initially by means of complete replacement of the sodium against calcium ions in aqueous calcium salt solution and b) neuerliche Reduzierung des pH-Wertes durch Eintausch der Zinkionen in angesäuerter Zinksalzlösung.b) further reduction of the pH by exchanging the zinc ions in acidified zinc salt solution.
DD33456189A 1989-11-14 1989-11-14 METHOD FOR PRODUCING TWO AND / OR THREE-DIMENSIONAL CATIONES OF SURFACE-FREE CREAMS OF THE FAUJASITE TYPE DD289026A5 (en)

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