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JPS6114082B2 - - Google Patents
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JPS6114082B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6114082B2
JPS6114082B2 JP13159380A JP13159380A JPS6114082B2 JP S6114082 B2 JPS6114082 B2 JP S6114082B2 JP 13159380 A JP13159380 A JP 13159380A JP 13159380 A JP13159380 A JP 13159380A JP S6114082 B2 JPS6114082 B2 JP S6114082B2
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JP
Japan
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zeolite
sodium
ion exchange
water
sample
Prior art date
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Expired
Application number
JP13159380A
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English (en)
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JPS5756317A (en
Inventor
Keiji Itabashi
Satoru Morishita
Hiroshi Murayama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
ナトリウムA型ゼオライトは、4Åの有効吸着
細孔型を有し、分子吸着特性を持つことは良く知
られている。これは一般には、日本特許出願公告
昭32−6713等に記載されている方法で合成され
る。 このような方法により合成されたナトリウムA
型ゼオライトは、イオン交換特性を有し、ゼオラ
イト中のナトリウムイオンの一部を他のイオンに
交換することによりゼオライトの吸着特性を変化
させることは、日本特許出願公告昭33−619等に
より明らかである。 ナトリウムA型ゼオライトのナトリウムオイン
の一部をカルシウムイオンに交換すると有効吸着
細孔径は5Åとなり、(5A型ゼオライト)これは
天然ガスの精製や、n−及びi−パラフインの分
離などの工業的用途に使用される。 しかし、合成後、イオン交換したA型ゼオライ
トは、通常、非常に微細な粉末状結晶として得ら
れ、多くの場合、工業的にはこのままの形では使
用できない。そこで、この粉末状結晶は、ある種
の無機又は有機結合剤を用いて、それぞれの用途
に適した形と、大きさ、例えば、柱状あるいは球
状に成形される。その後、この成形体に目的とす
る性能を賦与するため、また、工業的使用に耐え
得る機械的強度を賦与するため、これらの成形体
は所定温度以上の高温で焼成される。 しかし、このような高温焼成の際に、又は使用
後のゼオライトを加熱再生する際に、ゼオライト
に共存する水分が高温高圧状態となつてゼオライ
トに作用する、いわゆる熱水作用により、ゼオラ
イトの結晶構造の一部が破壊されることが多い。
このような結晶構造が破壊されたゼオライトは、
被吸着分子の吸着速度が遅くなり、また、吸着容
量が著しく低下する。 本発明の目的は、前記したような熱水作用に対
し、結晶構造の変化が起こりにくく、従つて、吸
着特性の劣化が少ない5A型ゼオライトを製造す
る方法を提供することにある。 即ち、本発明は、ナトリウムA型ゼオライト中
のナトリウムイオンの一部をカルシウムイオンと
交換し、5A型ゼオライトを製造する際に、該イ
オン交換時の、該ゼオライトと接触している水溶
液のPHを11.3〜11.9の範囲に保持させることを特
徴とするものである。 本発明で、イオン交換に用いるナトリウムA型
ゼオライトは、前記したような公知の方法、即
ち、アルミナ源、シリカ源及びアルカリ源を所定
の割合に混合し、それを結晶化することにより得
られる。このようにして得たナトリウムA型ゼオ
ライトは、微細な粒子状で、反応系に共存するア
ルカリ分を付着残存しており、通常水洗を繰返す
ことにより、このアルカリ分を除去する。 付着アルカリ分の大部分を除去したナトリウム
A型ゼオライトは、次いで、カルシウムイオンを
含む溶液、通常、塩化カルシウムなどの水溶性カ
ルシウム塩の水溶液とゼオライトを接触させ、ゼ
オライト中のナトリウムイオンをカルシウムイオ
ンと交換する。 本発明は、このイオン交換の際、ナトリウムA
型ゼオライトと接触している水溶液のPHを11.3〜
11.9の範囲に保持させることが必須である。前記
PHが11.3より低いと、得られる5A型ゼオライト
の熱安定性が悪くなり、従つて、吸着、熱再生を
繰返すと吸着特性が劣化する。又、11.9より高い
と生成物中に不純物が増加し、好ましくない。 本発明のさらに具体的方法としては、例えば、
イオン交換の際のゼオライトを含む水溶液のPHを
所定の範囲に調節して行なう方法がある。この際
の前記水溶液のPHの調節は、水酸化カルシウムで
行なうことが好ましい。又、一部イオン交換した
ゼオライトをイオン交換液から分離し、これを洗
浄する際、カルシウムイオンを含む洗浄水を用い
てゼオライトを洗浄した水溶液のPHを上記範囲内
に保持する方法である。 本発明者らは、このような洗浄操作によつても
ナトリウムA型ゼオライト中のナトリウムイオン
は、カルシウムイオンとイオン交換され、熱安定
性の向上した5A型ゼオライトが得られることを
確認した。 いずれにしても本発明においては、ナトリウム
A型ゼオライト中のナトリウムイオンをカルシウ
ムイオンと全部又は一部イオン交換する際、該イ
オン交換時の、該ゼオライトと接触している水溶
液のPHを11.3〜11.9の範囲に保持させることが特
徴である。 イオン交換の際の条件は、前記したPH範囲とす
ること以外は特に制限されるものでないが、通
常、室温以上の温度で、所望の交換率となるに十
分な時間をかけてこれを行なう。イオン交換した
カルシウムA型ゼオライトは、通常の洗浄、乾燥
の後製品として得られる。又更に、粘土等の結合
剤と共に混練し成形した後、焼成したものは特に
極性の弱い分子に対しても高い吸着性能を持つ。 本発明で得たカルシウムA型ゼオライトは、上
記のような焼成又は加熱再生時の熱劣化が少な
く、これら操作後も高い吸着性能を有する。 本発明による熱的に安定化したゼオライトの製
造法及び性質を以下の実施例により説明する。 実施例1及び比較例1 水ガラス、アルミン酸ナトリウム及び水を原料
として、SiO2/Al2O3=2,Na2O/SiO2=1.2,
H2O/Na2O=32となるように混合し、この反応
組成物を80℃で27時間保持した。 その後、反応生成物の一部を取り出し、過、
水洗及び乾燥をして、反応生成物をX線回折にて
分析したところ、反応生成物は不純物を含まない
ナトリウムA型ゼオライトであることが確認され
た。 このナトリウムA型ゼオライトを、水和した結
晶の重量が1試料当り20gになるようにスラリー
状で4分割した。 それぞれの試料を洗浄水のPHが表1に示した値
となるまで水洗した後、各試料を1規定塩化カル
シウム水溶液590c.c.中に入れて室温で18時間撹拌
してイオン交換を行なつた。 試料を別した後、各試料とも一定量の蒸留水
で洗浄し、100℃で乾燥後、相対湿度80%の真空
デシケータ中に入れ、飽和量水分を吸着させた
後、化学分析を行ない、イオン交換率を求めた。
各試料のイオン交換時のイオン交換溶液PH、洗浄
水PH及びイオン交換率を表1に示す。 (尚、試料番号4は比較例1として示した。以
下同じ。)
【表】 試料番号1〜4までの試料を100℃で加熱乾燥
した後、相対湿度20%の真空デシケータ中に充分
時間静置し、この状態で飽和量水分を吸着させ
た。その後、これらの試料を600℃の電気炉中に
入れ、2時間保持して活性化した後、再び相対湿
度20%の真空デシケータ中に18時間静置して水分
を吸着させた。活性化状態の重量と水分吸着後の
重量を測定することにより、活性化状態の試料を
基とした有効水分吸着容量を求めた。この操作を
12回繰返し、有効水分吸着容量の変化を追跡し
た。その結果を表2に示す。 ただし、サイクル数0の時の値は最初の相対湿
度20%における水和状態から600℃の活性化状態
までの脱水量を表わす。単位は全て重量百分率で
ある。
【表】 上記の加熱再生−水和サイクルの繰返し試験の
5回サイクル後の試料を一部採取し、未使用試料
及び12回サイクル後の試料を含めて、炭酸ガスの
平衡吸着容量を測定した。測定は石英スプリング
バランスを用い、各試料の25℃での吸着等温線を
求めた。 100mmHgの分圧における各試料の平衡吸着容量
を表3に示す。単位は全て重量百分率である。
【表】 また、試料1〜4の未使用品についてn−ブタ
ンとi−ブタンの吸着量を石英スプリングバラン
ス法で測定した結果、その吸着量の違いからいず
れの試料も、いわゆる5A型であることが確認さ
れた。 上記の加熱再生−水和サイクルの繰返し試験の
未処理品及び5回、12回サイクル後の試料を相対
湿度80%の真空デシケータ中に入れ、飽和量の水
分を吸着させた後、2θ=5〜40゜(θはブラツ
クの反射角)までのX線(Cu−Kα)回折図を
撮影し、それぞれの試料の結晶度を算出した。結
晶度の算出方法は以下の通りである。 A=未処理品の2θ=5〜40゜のA型ゼオライ
トの全ピークのピーク強度の和。 B=5回サイクル後の試料または12回サイクル
後の試料の2θ=5〜40゜のA型ゼオライ
トの全ピークのピーク強度の和 結晶度=B/A 結晶度の算出結果を表4に示す。
【表】 実施例 2 実施例1と同じ条件でナトリウムA型ゼオライ
トを合成した後、生成した結晶の洗浄水のPHが
10.7になるまで水洗した。100℃で乾燥後、相対
湿度80%の真空デシケータ中に入れ、水分を飽和
量吸着させた。 この水和したナトリウムA型ゼオライト20g
を、水酸化カルシウムを添加してPHを12.0に調整
した1規定塩化カルシウム水溶液590c.c.中に入
れ、室温で18時間撹拌してイオン交換を行なつ
た。 イオン交換後、結晶を別し、イオン交換溶液
のPHを測定したところPH11.8であつた。 更に、別した結晶を一定量の蒸留水で洗浄し
た時の洗浄水のPHは11.7であつた。生成したA型
ゼオライト結晶を100℃で乾燥後、相対湿度80%
の真空デシケータ中で完全に水和した後、組成分
析を行なつところ、カルシウムイオン交換率は
89.6%であつた。(これを試料5とする) 得られた試料5を、実施例1で行なつたと同じ
方法で加熱再生−水和のサイクルを繰返し、サイ
クル毎の相対湿度20%での有効水分吸着容量を求
めた。その結果を表5に示す。単位は重量百分率
である。
【表】 また、実施例1と同じ方法で求めた未処理品と
10回サイクル後の試料の25℃、100mmHgにおける
炭酸ガス吸着容量の値及び実施例1と同じ方法で
求めた10回サイクル後の試料の結晶度を表6に示
す。
【表】 比較例 2 実施例1と同じ条件でナトリウムA型ゼオライ
トを合成した後、生成した結晶の洗浄水のPHが
10.7になるまで水洗した。100℃で乾燥後、相対
湿度80%の真空デシケータ中に入れ、水分を飽和
量吸着させた。この水和したナトリウムA型ゼオ
ライト20gを、蒸留水に塩化カルシウムのみを溶
解したPH7.8の1規定水溶液590c.c.中に入れ、室温
で18時間撹拌してイオン交換を行つた。イオン交
換後、結晶を別し、イオン交換溶液のPHを測定
したところ、PH8.0であつた。 更に、別した結晶を一定量の蒸留水で洗浄し
た時の洗浄水のPHは10.3であつた。生成したA型
ゼオライト結晶を100℃で乾燥後、相対湿度80%
の真空デシケータ中で完全に水和した後、組成分
析を行なつたところ、カルシウムイオン交換率は
84.7%であつた。(これを試料6とする) 得られた試料6を実施例1で行なつたと同じ方
法で加熱再生−水和のサイクルを繰返した。 10サイクル後の有効水分吸着量は20.2であつ
た。 また、実施例1と同じ方法で求めた未処理品と
10回サイクル後の試料の25℃、100mmHgにおける
炭酸ガス吸着容量の値及び実施例1と同じ方法で
求めた10回サイクル後の試料の結晶度を表7に示
す。
【表】 また、試料5及び6の未処理品についてn−ブ
タンとi−ブタンの吸着量を石英バランス法で測
定した結果、その吸着量の違いから、どちらの試
料もいわゆる5A型であることが確認された。 実施例 3 実施例1と同じ条件でナトリウムA型ゼオライ
トを合成した後、生成した結晶の洗浄水のPHが
10.7になるまで水洗した。100℃で乾燥後、相対
湿度80%の真空デシケータ中に入れ、水分を飽和
量吸着させた。この水和したナトリウムA型ゼオ
ライト20gを蒸留水に塩化カルシウムのみを容解
したPH7.8の1規定水溶液590c.c.中に入れ、室温で
18時間撹拌してイオン交換を行なつた。イオン交
換終了時の交換液のPHは8.7であつた。別した
結晶をPH12.5の水酸化カルシウムの飽和水溶液
200c.c.で3回洗浄した。 3回目の洗浄後の洗浄水PHは11.7であつた。 その後、更に、200c.c.の蒸留水で1回洗浄し
た。 洗浄水PHは11.2であつた。 得られたA型ゼオライト結晶を100℃で乾燥
後、相対湿度80%の真空デシケータ中で完全に水
和した後、組成分析を行なつたところ、カルシウ
ムイオン交換率は87.7%であつた。(これを試料
7とする) 得られた試料7を実施例1で行なつたのと全く
同じ方法で加熱再生−水和のサイクルを繰返し、
サイクル毎の相対湿度20%での有効水分吸着容量
を求めた。その結果を表8に示す。単位は重量百
分率である。
【表】 実施例4及び比較例3 実施例1と全く同じ条件でナトリウムA型ゼオ
ライトを合成した。その一部は洗浄水量を調節し
て1規定塩化カルシウム水溶液を用いてカルシウ
ムイオン交換を行なう時のPHを11.8とし、室温で
18時間撹拌してイオン交換した。得られたA型ゼ
オライトのカルシウム交換率は83%であつた。活
性化状態の上記A型ゼオライト100重量部と粘土
20重量部を水を適当量添加しながら十分に混練し
た後、直径1.5ミリメートル、長さ約5ミリメー
トルの円柱状に成形した。この成形体を650℃で
焼成して試料8を得た。 合成したナトリウムA型ゼオライトの残りは十
分水洗した後、1規定塩化カルシウム水溶液を用
いてカルシウムイオン交換を行なう時のPHを8.9
とし、室温で18時間撹拌してイオン交換した。 得られたA型ゼオライトのカルシウム交換率は
82%であつた。 活性化状態のこのA型ゼオライト100重量部と
粘土20重量部を水を適当量添加しながら十分に混
練した後、直径1.5ミリメートル、長さ約5ミリ
メートルの円柱状に成形した。この成形体を650
℃で焼成して試料9(比較例3とする)を得た。 試料8,9について、表9に示した装置を用い
て窒素及びエタンの吸着等温線を測定し、表9に
示した分圧における吸着容量を比較した。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ナトリウムA型ゼオライトとカルシウムイオ
    ンを含む水溶液とを接触させて前記ゼオライト中
    のナトリウムイオンをカルシウムイオンに交換す
    る際に、該イオン交換時の、上記ゼオライトと接
    触している水溶液のPHを11.3〜11.9の範囲に保持
    させることを特徴とする熱安定化されたA型ゼオ
    ライトの製造法。 2 水酸化カルシウムを用いて、イオン交換時の
    PHを調節する特許請求の範囲第1項記載の方法。
JP13159380A 1980-09-24 1980-09-24 Manufacture of thermally stabilized a-type zeolite Granted JPS5756317A (en)

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JPS5756317A JPS5756317A (en) 1982-04-03
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