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JPH0339971B2 - - Google Patents
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JPH0339971B2 - - Google Patents

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JPH0339971B2
JPH0339971B2 JP18269782A JP18269782A JPH0339971B2 JP H0339971 B2 JPH0339971 B2 JP H0339971B2 JP 18269782 A JP18269782 A JP 18269782A JP 18269782 A JP18269782 A JP 18269782A JP H0339971 B2 JPH0339971 B2 JP H0339971B2
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sio
zeolite
stirring
ferrierite
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は5員酸素環を有する結晶性アルミノシ
リケートゼオライトの新規な製造法に関するもの
であり、更に詳細には有機鉱化剤を全く使用する
ことなく高純度で、且つSiO2/Al2O3モル比が高
いゼオライトを極めて再現性よく容易に製造する
方法を提供するものである。 ゼオライトはギリシヤ語の「沸騰する石」を語
源とする様に沸石水を含む結晶性アルミノシリケ
ートであり、その組成は一般的に次の式で表わさ
れる。 M2/oO・Al2O3・xSiO2・yH2O (ここでnは陽イオンMの原子価、xは2以上の
数、yは0以上の数である。) 又、その基本構造は珪素を中心として4つの酸
素がその頂点に配位したSiO4四面体と、この珪
素の代わりにアルミニウムを中心としたAlO4
面体とがO(Al+Si)の原子比が2となる様に互
いに酸素を共有して規則正しく三次元的に結合し
たものである。その結果、この四面体の結合方式
の違いにより、大きさ、形の異なる細孔を有する
三次元的網目構造が形成される。又、AlO4四面
体の負電荷はアルカリ金属又はアルカリ土類金属
等の陽イオンと結合することにより電気的に中和
されている。 一般にこの様にして形成される細孔は2〜3オ
ングストロームから10数オングストロームの大き
さを有するが、AlO4四面体と結合している金属
陽イオンを大きさの異なる他の金属陽イオンと交
換することにより細孔の大きさを変えることが出
来る。 ゼオライトはこの細孔を利用して、工業的な気
体、液体の脱水剤又は特定の分子のみを吸着分離
する分子篩として、又金属陽イオンを水素イオン
と交換したものは固体酸として作用する為、この
性質を利用して多くの工業用触媒としても採用さ
れている。 ゼオライトには数多くの種類がありその結晶構
造の違いによりそれぞれ異なるゼオライト名が付
けられている。各々のゼオライトはその結晶構
造、化学組成等に起因するそのゼオライト特有の
吸着特性、触媒特性、イオン交換特性等を示す。 本発明は5員酸素環を有するゼオライトに属す
る合成フエリエライト型ゼオライトの新規な製造
方法に関するものである。フエリエライトは天然
に存在するゼオライトの一種で格子定数a=
19.16Å、b=14.13Å、c=7.49Åの斜方晶系に
属する結晶性アルミノシリケートであり、第1表
に示す格子面間隔(d値)を有する。又、その典
型的な組成は (Na2、Mg)O・Al2O3・11.1SiO2・6.5H2O で表わされる。その結晶構造は5員酸素環の骨格
構成単位から成り、4.3×5.5Åの大きさの10員酸
素環から成る細孔と3.4×4.8Åの8員酸素環から
成る細孔を持つことで特徴づけられる。 これに対して本発明で得られるゼオライトは、
第2表に示した格子面間隔(d値)を実質的に持
つことで
The present invention relates to a new method for producing crystalline aluminosilicate zeolite having a five-membered oxygen ring, and more specifically, it is highly pure without using any organic mineralizing agent, and is SiO 2 /Al 2 O 3 . The object of the present invention is to provide a method for easily producing zeolite having a high molar ratio with excellent reproducibility. Zeolite is a crystalline aluminosilicate containing zeolite water, and its composition is generally expressed by the following formula. M 2/o O・Al 2 O 3・xSiO 2・yH 2 O (Here, n is the valence of the cation M, x is a number of 2 or more, and y is a number of 0 or more.) Also, its basics The structure consists of a SiO 4 tetrahedron with silicon as the center and four oxygen atoms coordinated at its vertices, and an AlO 4 tetrahedron with aluminum as the center instead of silicon, so that the atomic ratio of O (Al + Si) is 2. They are regularly bonded three-dimensionally by sharing oxygen with each other. As a result, a three-dimensional network structure having pores of different sizes and shapes is formed due to the difference in the bonding method of the tetrahedrons. Further, the negative charges of the AlO 4 tetrahedron are electrically neutralized by bonding with cations such as alkali metals or alkaline earth metals. Generally, the pores formed in this way have a size of 2 to 3 angstroms to more than 10 angstroms, but the metal cations bonded to the AlO 4 tetrahedron are exchanged with other metal cations of different sizes. By doing so, the size of the pores can be changed. Zeolite uses these pores to act as an industrial gas or liquid dehydrating agent or as a molecular sieve that adsorbs and separates only specific molecules, and when metal cations are exchanged with hydrogen ions, it acts as a solid acid. Taking advantage of this property, it is also used in many industrial catalysts. There are many types of zeolite, and each type has a different name depending on its crystal structure. Each zeolite exhibits adsorption properties, catalytic properties, ion exchange properties, etc. unique to the zeolite due to its crystal structure, chemical composition, etc. The present invention relates to a novel method for producing synthetic ferrierite-type zeolite, which belongs to zeolites having five-membered oxygen rings. Ferrierite is a type of naturally occurring zeolite with a lattice constant a=
It is a crystalline aluminosilicate belonging to the orthorhombic system with dimensions of 19.16 Å, b = 14.13 Å, and c = 7.49 Å, and has the lattice spacing (d value) shown in Table 1. Further, its typical composition is represented by (Na 2 , Mg)O.Al 2 O 3 .11.1SiO 2 .6.5H 2 O. Its crystal structure consists of a skeletal unit of 5-membered oxygen rings, and is characterized by having a 4.3 x 5.5 Å pore consisting of a 10-membered oxygen ring and a 3.4 x 4.8 Å pore consisting of an 8-membered oxygen ring. Can be attached. On the other hand, the zeolite obtained by the present invention is
By substantially having the lattice spacing (d value) shown in Table 2,

【表】【table】

【表】 第2表 格子面間隔(d値)(Å) 相対強度 9.50±0.2 非常に強い 7.1±0.1 弱 い 7.0±0.1 弱 い 7.0±0.1 弱 い 6.6±0.1 弱 い 3.99±0.08 強 い 3.86±0.08 弱 い 3.78±0.08 強 い 3.67±0.07 弱 い 3.53±0.07 非常に強い 3.47±0.05 強 い 3.32±0.05 弱 い 3.14±0.05 弱 い 3.05±0.05 弱 い 特徴づけられる様に、第1表に示した天然産フ
エリエライトとは若干の差異を有する。然し乍ら
第2表に示したd値は理論的に考え得るフエリエ
ライト型結晶構造の特徴に酷似していることから
本発明の方法によつて得られるゼオライトを合成
フエリエライト型ゼオライトと呼ぶことにした。 フエリエライト型ゼオライトを合成する方法は
下記の様にこれまで種々提案されている。しか
し、これらの方法は一長一短を有し、工業的に満
足しうる方法は、未だ開発されていないのが実状
である。 例えば、まず (1) C.L.Kibby氏はコロイダルシリカゾルを使用
して調製したSiO2/Al2O3=8〜12の混合物を
静置下で結晶化しフエリエライトを得る方法を
提案〔Journal of Catalysis Vol35、256〜272
頁(1974)〕している。この方法は結晶化に約
300℃以上の高温を必要とする為、高温高圧型
の反応容器の使用を余儀無くされるばかりでな
く、高純度のフエリエライトは生成し難い。 (2) 又、特開昭51−106700号公報にはシリカヒド
ロゲルの沈澱物上に水酸化アルミニウムを共沈
させること等、特別な処方によつて得たシリカ
−アルミナ・コゲルを結晶化しフエリエライト
を得る方法が開示されている。この方法は比較
的低い温度で結晶化を実施しうるものの原料で
あるシリカーアルミナの調製法が繁雑であるば
かりでなく、更に反応系にカリウムイオンを添
加することが必須である。又、鉱化剤として有
機又は無機多塩基酸のナトリウム及び/又はカ
リウム塩等の鉱化剤の添加をも必須条件とする
ものである。この様にこの方法は原料の選択及
び反応条件の設定等が複雑となり、到底工業的
製造法とは成り得ない方法である。 (3) 特開昭50−127898号公報に開示された方法
は、N−メチルピリジンヒドロキシドを、又特
開昭55−85415号公報に開示された方法はピペ
リジン及び/又はアルキル置換ピペリジンを有
機鉱化剤として用いる事を必須条件とするもの
である。これらの有機窒素含有化合物は高価で
あるばかりでなく、有機アミン類が生成するゼ
オライト中に取り込まれる為に、この方法によ
り得たフエリエライト型ゼオライトを吸着剤又
は触媒として用いる際は一旦合成して得たゼオ
ライトを酸素存在下で、且つ500℃以上の高温
度下にて焼成を行い、これらの有機物を除去し
た後用いなければならない。この様に特定の用
途に向ける為には、前処理を行うことが必要で
ある。 (4) 特開昭53−144500号公報に開示された方法は
ブタンジアミン又はこれから誘導された有機窒
素含有化合物を用いたいわゆる、ZSM−35と
称されるフエリエライト型ゼオライトを合成す
る方法であるが、これも前記(3)の方法と同様
に、合成して得たゼオライトを前処理して使用
しなければならない欠点を有する。 これまで、フエリエライトを初めとするモリデ
ナイト、ZSM−5等のゼオライト骨格構成単位
が5員酸素環から構成されるゼオライトは比較的
SiO2/Al2O3モル比の高いものが生成する事が知
られているものの、その合成方法は前記した如く
反応系に有機窒素含有化合物又はその他の有機化
合物を添加使用することを必須条件とする方法を
採用しているのが一般的であつた。 本発明者等は、M2/oO−Al2O3−SiO2−H2O系
(nは陽イオンMの原子価)から結晶性アルミノ
シリケートゼオライトを製造する際の条件、特に
混合物を調製する際の各成分の混合割合と結晶化
温度及びゼオライトの結晶化機構等について永年
に渡り鋭意研究を進めて来た結果、前記した公知
の方法とは全く異なる方法を開発し本発明を完成
した。 本発明は高価な有機鉱化剤を全く使用すること
なく、シリカ源、アルミナ源及び水から成る混合
物を結晶化することにより、SiO2/Al2O3モル比
が比較的高い合成フエリエライト型ゼオライトを
容易に製造することを骨子とするものである。 本発明の混合物の調製法は、アルミナ源とアル
カリ源を水に溶解した後、撹拌しながらシリカ源
を加える方法が混合物中に適正範囲の水分が存在
する限り粘度が高くなることはなく、この為撹拌
が容易となり有効な調製法の一つである。この様
にして調製した混合物を撹拌下に於て加熱するこ
とにより、高純度の合成フエリエライト型ゼオラ
イトが得られる。然し乍らこの混合物を静置状態
で加熱すると、高純度のものを得ることは困難で
ある。そして、意外な事実としてシリカ源とアル
ミナ源の添加順序を逆にした調製方法、即ちシリ
カ源とアルカリ源を水に溶解した後、撹拌下でア
ルミナ源を添加する調製法により得た混合物は該
混合物の粘度が異常に高くなり反応温度を均一化
する為の撹拌さえも困難となることで、例え強引
に撹拌を行つてもその効果が有効に現れない程の
状態となる。この様な違いが生じるのはアルミノ
シリケートゲルからゼオライトへ結晶化が進む際
の機構によつて説明される。これらの知見を基に
工夫を重ね、原料の組成とその調製条件、撹拌条
件、結晶化温度等を最適に組み合わせることによ
り、高純度で且つSiO2/Al2O3モル比が比較的高
い合成フエリエライト型ゼオライトの製造方法を
完成するに至つたものである。 公知法が実験室的には可能であつても工業的に
は経済面、品質面、操作面等で難点が多いことを
考え合わせると本発明の工業的意義は極めて大き
い。 本発明を更に詳細に説明する。 本発明は有機鉱化剤を全く使用することなく、
シリカ源、アルミナ源、アルカリ源及び水から成
り且つ酸化物のモル比で表わして次の組成範囲 SiO2/Al2O3=10〜50 Na2O/SiO2=0.01〜0.11 H2O/SiO2=8〜100 好ましくは SiO2/Al2O3=13〜35 Na2O/SiO2=0.025〜0.10 H2O/SiO2=10〜40 Na2O/Al2O3=0.8〜2 に入る様に調製した混合物を結晶化する事により
SiO2/Al2O3モル比が比較的高く、ナトリウム型
の形態で第2表に示した格子面間隔(d値)を実
質的に有する合成フエリエライト型ゼオライトを
容易に製造する方法を提供するものである。 本発明に使用されるシリカ源は無定形固体シリ
カ、コロイダルシリカゾル、珪酸ナトリウム、シ
リカゲル及び珪砂等の何れでも良いが好適には無
定形固体シリカが用いられる。アルミナ源として
はアルミン酸ナトリウム、水酸化アルミニウム、
硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム及び酸化ア
ルミニウム等である。好適にはアルミン酸ナトリ
ウム水溶液が用いられ、その中のアルカリ成分は
アルカリ源の一部となる。 アルカリ源としては水酸化ナトリウムを用いる
事が好ましい。但し、アルミン酸ナトリウムを用
いた場合に、その中に含まれるアルカリ量が上記
組成範囲にある混合物を調製するのに必要なアル
カリ量を越える場合は、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸
等の鉱酸を用いてアルカリ量を調製する。尚、
Na2O量の算出にあたつて、全Na2O量から加え
た酸の中和当量分を差し引くものとする。混合物
の好ましい調製方法の一つは前記した如く、アル
ミナ源とアルカリ源を水に溶解した後、撹拌しな
がらシリカ源を加える方法である。該混合物をオ
ートクレーブに仕込んで結晶化する。 結晶化中の撹拌の効果は前記した通りであり、
本発明の実施にあたつて必須ではないが高純度の
ものを得る為に撹拌することが好ましい。撹拌強
度は、撹拌羽根の回転時の最大直径をd(m)、撹
拌速度v(rpm)とした時に(π)(d)(v)/60で定義 される周速(m/sec)を0.1m/sec以上とする
ことが好ましく、より好ましくは0.5m/sec以上
とすることである。 結晶化温度は140〜300℃であり、時間は約4時
間から20日間である。140℃より下の温度に於て
は殆ど結晶化が起こらず、又300℃より上の温度
での合成は工業的生産規模では高温高圧型反応容
器を必要とするばかりでなく、経済性の面でも得
策でない。 本発明の実施に際して結晶化が完了するまでに
長時間を要する様な条件下で行つた場合にも有効
であるところの好ましい態様は、本発明の方法に
よつて製造した合成フエリエライト型ゼオライト
を混合物中に種子結晶として添加することにより
結晶化に要する時間を大幅に短縮出来ることであ
る。この場合の種子結晶の添加割合は、混合物中
の固形分重量に対して0.1〜20wt%の範囲にする
ことが好ましい。0.1wt%より下では種子結晶の
添加効果が小さいし、20wt%より上になると効
果的ではなくなる。 結晶化が完了した後、生成した結晶を母液と分
離し水洗、乾燥を行つて結晶粉末を得る。このよ
うにして得られた合成フエリエライト型ゼオライ
トはナトリウム型の形態で第2表に示した格子面
間隔(d値)を実質的に有するものとして特徴づ
けられる。d値は粉末X線回折図から求められる
が、粉末X線回折に於てはゼオライト中の交換可
能な陽イオンの種類、処理条件及び測定条件等に
よつてd値、相対強度が変化することがあるので
ナトリウム型以外の形態のもの、或は特別な処理
を施したものであつても本質的に本発明に含まれ
るものである。 本発明の方法により得られるナトリウム型の合
成フエリエライト型ゼオライトの化学組成は次式 xNa2O・Al2O3・(10〜48)SiO2・yH2O (但し、xの値は生成物の水洗の程度で異なるが
通常は1前後である。又、yの値は乾燥、脱水の
程度で異なるが0以上の数である。) で表わされる。 この合成フエリエライト型ゼオライトは必要に
応じて適切な陽イオンと交換した後、粉末状で或
は成形体の形で種々の用途、例えば吸着剤、触媒
として用いられる。 以下、実施例によつて本発明を更に詳細に説明
する。 実施例 1 水748mlに固形水酸化ナトリウム1.1g及びアル
ミン酸ナトリウム水溶液(Al2O320.1wt%、
Na2O19.4wt%)56.4gを溶解し、次いで無定形
固体シリカ(日本シリカ工業社製のNipsil VN
−3、SiO287.7wt%、Al2O30.5wt%、
H2O11.8wt%)151gを撹拌し乍ら添加して次の
組成の混合物を調製した。 Na2O/SiO2=0.086 SiO2/Al2O3=18.6 H2O/SiO2=20.1 この混合物をオートクレーブに仕込み、170℃
及びその自生圧力下に於て、撹拌下で72時間加熱
した。 固体生成物を母液と分離し、水洗した後110℃
で乾燥した。得られた結晶は粉末X線回折の結
果、第2表に示したd値を全て含み合成フエリエ
ライト型ゼオライトであることを確認した。 その粉末X線回折図を第1図に示す。図中、縦
軸は回折強度を、横軸の目盛は2θを示す。化学分
析の結果得られた結晶の組成は酸化物のモル比で
表わして Na2O・Al2O3・16.8SiO2・4.5H2O であつた。 この結晶の一部をマツクベインベーカー型吸着
装置に於て、真空下で350℃で2時間活性化した
後、測定した吸着量は、ノルマルヘキサンの場合
25℃、95mmHgで6.8wt%、又シクロヘキサンの場
合25℃、46mmHgで1.0wt%であつた。 実施例 2 実施例1で用いたものと同じ原料を用いて次の
組成の混合物を調製した。 Na2O/SiO2=0.083 SiO2/Al2O3=18.6 H2O/SiO2=20.1 この混合物をオートクレーブに仕込み、180℃
及びその自生圧力下に於て、撹拌下で48時間加熱
した。得られた結晶の粉末X線回折図は第2表に
示したd値を全て含むものであつた。 化学分析の結果、得られた結晶の組成は酸化物
のモル比で表わして 1.1Na2O・Al2O3・17.0SiO2・5.0H2O であつた。 実施例 3 実施例1で用いたものと同じ原料を用いて次の
組成の混合物を調製した。 Na2O/SiO2=0.076 SiO2/Al2O3=20 H2O/SiO2=20 この混合物をオートクレーブに仕込み、190℃
及び自生圧力下に於て、撹拌下で80時間加熱し
た。得られた結晶の粉末X線回折図は第2表に示
したd値を全て含むものであつた。 化学分析の結果、得られた結晶の組成は酸化物
のモル比で表わして Na2O・Al2O3・18.2SiO2・4.8H2O であつた。 実施例 4 固形水酸化ナトリウムの代りに硫酸を用いた以
外は実施例1で用いたものと同じ原料を用いて次
の組成の混合物を調製した。 Na2O/SiO2=0.053 SiO2/Al2O3=25 H2O/SiO2=20 この混合物770gに種子結晶として実施例1で
製造した結晶を11.5g添加した。これをオートク
レーブに仕込み、200℃及びその自生圧力下に於
て撹拌下で95時間加熱した。得られた結晶の粉末
X線回折図は第2表に示したd値を全て含むもの
であつた。 化学分析の結果、得られた結晶の組成は酸化物
のモル比で表わして Na2O・Al2O3・23.1SiO2・5.1H2O であつた。 実施例 5 固形水酸化ナトリウムの代りに硫酸を用いた以
外は実施例1で用いたものと同じ原料を用いて次
の組成の混合物を調製した。 Na2O/SiO2=0.07 SiO2/Al2O3=14 H2O/SiO2=20 この混合物766gに種子結晶として実施例1で
製造した結晶11.5gを添加した。これをオートク
レーブに仕込み、190℃及びその自生圧力下に於
て撹拌下で116時間加熱した。 得られた結晶の粉末X線回折図は第2表に示し
たd値を全く含むものであつた。化学分析の結
果、得られた結晶の組成は酸化物のモル比で表わ
して Na2O・Al2O3・12.3SiO2・4.0H2O であつた。 比較例 1 実施例1で用いたものと同じ原料を用いて次の
組成の混合物を調製した。 Na2O/SiO2=0.12 SiO2/Al2O3=20 H2O/SiO2=20 この混合物をオートクレーブに仕込み、170℃
及びその自生圧力下に於て撹拌下で72時間加熱し
た。 得られた結晶は粉末X線回折により確認した結
果、モルデナイト型ゼオライトであつた。 比較例 2 固形水酸化ナトリウムの代りに硫酸を用いた以
外は実施例1で用いたものと同じ原料を用いて次
の組成の混合物を調製した。 Na2O/SiO2=0.1 SiO2/Al2O3=8 H2O/SiO2=20 この混合物をオートクレーブに仕込み170℃及
びその自生圧力下に於て撹拌下で72時間加熱し
た。 得られた固形物は、粉末X線回折により確認し
た結果、非晶質固体であつた。
[Table] Table 2 Lattice spacing (d value) (Å) Relative strength 9.50±0.2 Very strong 7.1±0.1 Weak 7.0±0.1 Weak 7.0±0.1 Weak 6.6±0.1 Weak 3.99±0.08 Strong 3.86 ±0.08 weak 3.78±0.08 strong 3.67±0.07 weak 3.53±0.07 very strong 3.47±0.05 strong 3.32±0.05 weak 3.14±0.05 weak 3.05±0.05 weak As characterized in Table 1 It has some differences from the natural ferrierite shown. However, since the d values shown in Table 2 closely resemble the characteristics of the theoretically conceivable ferrierite crystal structure, the zeolite obtained by the method of the present invention will be referred to as a synthetic ferrierite zeolite. Various methods for synthesizing ferrierite-type zeolite have been proposed so far as described below. However, these methods have advantages and disadvantages, and the reality is that no method that is industrially satisfactory has been developed yet. For example, (1) Mr. CLKibby proposed a method to obtain ferrierite by crystallizing a mixture of SiO 2 /Al 2 O 3 = 8 to 12 prepared using colloidal silica sol under static conditions [Journal of Catalysis Vol 35, 256 ~272
Page (1974)]. This method leads to crystallization of approximately
Since it requires a high temperature of 300°C or higher, it not only necessitates the use of a high-temperature, high-pressure reaction vessel, but also makes it difficult to produce high-purity ferrierite. (2) Furthermore, JP-A-51-106700 discloses that ferrierite is produced by crystallizing silica-alumina cogel obtained by a special formulation such as co-precipitation of aluminum hydroxide on a precipitate of silica hydrogel. A method for obtaining the information is disclosed. Although this method can carry out crystallization at a relatively low temperature, not only is the preparation of silica alumina, which is a raw material, complicated, but it is also essential to add potassium ions to the reaction system. It is also an essential condition to add mineralizing agents such as sodium and/or potassium salts of organic or inorganic polybasic acids. As described above, this method requires complicated selection of raw materials, setting of reaction conditions, etc., and cannot be used as an industrial production method. (3) The method disclosed in JP-A-50-127898 uses N-methylpyridine hydroxide, and the method disclosed in JP-A-55-85415 uses piperidine and/or alkyl-substituted piperidine as an organic It is essential to use it as a mineralizing agent. These organic nitrogen-containing compounds are not only expensive, but also organic amines are incorporated into the zeolite produced. The zeolite must be calcined in the presence of oxygen at a high temperature of 500°C or higher to remove these organic substances before use. In order to use the material for specific purposes in this way, it is necessary to perform pretreatment. (4) The method disclosed in JP-A-53-144500 is a method for synthesizing a ferrierite-type zeolite called ZSM-35 using butanediamine or an organic nitrogen-containing compound derived therefrom. Similar to method (3) above, this method also has the disadvantage that the synthesized zeolite must be pretreated before use. Until now, zeolites such as ferrierite, molydenite, and ZSM-5, whose zeolite skeleton constituent units are composed of 5-membered oxygen rings, have been relatively
Although it is known that products with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio are produced, the synthesis method requires the addition of organic nitrogen-containing compounds or other organic compounds to the reaction system, as described above. It was common to use the following method. The present inventors investigated the conditions for producing crystalline aluminosilicate zeolite from the M2 /o O- Al2O3 - SiO2 - H2O system (n is the valence of the cation M), especially the mixture. As a result of many years of intensive research into the mixing ratio of each component during preparation, crystallization temperature, crystallization mechanism of zeolite, etc., we developed a method that is completely different from the known methods described above and completed the present invention. did. The present invention produces synthetic ferrierite-type zeolite with a relatively high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio by crystallizing a mixture consisting of a silica source, an alumina source, and water without using any expensive organic mineralizing agents. The main idea is to easily manufacture. The method for preparing the mixture of the present invention is to dissolve the alumina source and the alkali source in water and then add the silica source while stirring.As long as an appropriate amount of water is present in the mixture, the viscosity will not increase. This makes stirring easy and is one of the effective preparation methods. By heating the mixture thus prepared while stirring, a highly pure synthetic ferrierite zeolite can be obtained. However, if this mixture is heated in a static state, it is difficult to obtain a highly pure mixture. An unexpected fact is that the mixture obtained by the preparation method in which the order of addition of the silica source and the alumina source is reversed, that is, the silica source and the alkali source are dissolved in water, and then the alumina source is added under stirring. The viscosity of the mixture becomes abnormally high, making it difficult to stir the mixture to even out the reaction temperature, and even if the mixture is forcibly stirred, it will not be effective. This difference is explained by the mechanism of crystallization from aluminosilicate gel to zeolite. Based on these findings, by repeatedly devising and optimally combining the composition of raw materials, their preparation conditions, stirring conditions, crystallization temperature, etc., we were able to synthesize products with high purity and a relatively high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio. This led to the completion of a method for producing ferrierite-type zeolite. The industrial significance of the present invention is extremely great considering that although known methods are possible in the laboratory, they have many difficulties in terms of economy, quality, operation, etc. in industrial applications. The present invention will be explained in more detail. The present invention does not use any organic mineralizer,
It consists of a silica source, an alumina source, an alkali source, and water, and has the following composition range expressed in molar ratio of oxides: SiO 2 /Al 2 O 3 = 10 to 50 Na 2 O/SiO 2 = 0.01 to 0.11 H 2 O/ SiO2 = 8-100 Preferably SiO2 / Al2O3 = 13-35 Na2O /SiO2 = 0.025-0.10 H2O / SiO2 = 10-40 Na2O / Al2O3 = 0.8- 2. By crystallizing a mixture prepared to
To provide a method for easily producing a synthetic ferrierite type zeolite having a relatively high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio and having substantially the lattice spacing (d value) shown in Table 2 in the sodium form. It is something. The silica source used in the present invention may be any of amorphous solid silica, colloidal silica sol, sodium silicate, silica gel, and silica sand, but amorphous solid silica is preferably used. Alumina sources include sodium aluminate, aluminum hydroxide,
These include aluminum sulfate, aluminum nitrate, and aluminum oxide. Preferably, an aqueous sodium aluminate solution is used, the alkaline component of which becomes part of the alkali source. It is preferable to use sodium hydroxide as the alkali source. However, when using sodium aluminate, if the amount of alkali contained in it exceeds the amount of alkali necessary to prepare a mixture within the above composition range, mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, etc. Prepare the amount of alkali using still,
When calculating the amount of Na 2 O, the neutralization equivalent of the added acid should be subtracted from the total amount of Na 2 O. One of the preferred methods for preparing the mixture is, as described above, by dissolving the alumina source and the alkali source in water and then adding the silica source while stirring. The mixture is charged into an autoclave and crystallized. The effect of stirring during crystallization is as described above,
Although not essential in carrying out the present invention, stirring is preferred in order to obtain a highly pure product. The stirring intensity is determined by the circumferential speed (m/sec) defined as (π)(d)(v)/60 when the maximum diameter of the stirring blade during rotation is d (m) and the stirring speed is v (rpm). The speed is preferably 0.1 m/sec or more, more preferably 0.5 m/sec or more. The crystallization temperature is 140-300°C and the time is about 4 hours to 20 days. Almost no crystallization occurs at temperatures below 140°C, and synthesis at temperatures above 300°C not only requires high-temperature, high-pressure reactors on an industrial scale, but is also economically unsatisfactory. But it's not a good idea. A preferred embodiment, which is effective even when carrying out the present invention under conditions where it takes a long time to complete crystallization, is to mix synthetic ferrierite-type zeolite produced by the method of the present invention. By adding it as a seed crystal, the time required for crystallization can be significantly shortened. In this case, the addition ratio of the seed crystals is preferably in the range of 0.1 to 20 wt% based on the solid weight of the mixture. Below 0.1wt%, the effect of adding seed crystals is small, and above 20wt%, it becomes ineffective. After crystallization is completed, the formed crystals are separated from the mother liquor, washed with water, and dried to obtain crystal powder. The synthetic ferrierite type zeolite thus obtained is characterized as having substantially the lattice spacing (d value) shown in Table 2 in the sodium form. The d value is determined from a powder X-ray diffraction diagram, but in powder X-ray diffraction, the d value and relative intensity change depending on the type of exchangeable cations in the zeolite, processing conditions, measurement conditions, etc. Therefore, even forms other than the sodium form or those subjected to special treatment are essentially included in the present invention. The chemical composition of the sodium - type synthetic ferrierite-type zeolite obtained by the method of the present invention is as follows : Although it varies depending on the degree of water washing, it is usually around 1.Also, the value of y varies depending on the degree of drying and dehydration, but it is a number of 0 or more. This synthetic ferrierite-type zeolite is used for various purposes, such as as an adsorbent and a catalyst, in the form of a powder or a molded body, after being exchanged with appropriate cations as necessary. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 1.1 g of solid sodium hydroxide and aqueous sodium aluminate solution (Al 2 O 3 20.1 wt%,
56.4 g of Na 2 O (19.4 wt%) was dissolved, and then amorphous solid silica (Nipsil VN manufactured by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd.) was dissolved.
−3, SiO 2 87.7wt%, Al 2 O 3 0.5wt%,
A mixture having the following composition was prepared by adding 151 g of H 2 O (11.8 wt%) with stirring. Na 2 O / SiO 2 = 0.086 SiO 2 / Al 2 O 3 = 18.6 H 2 O / SiO 2 = 20.1 This mixture was placed in an autoclave and heated to 170°C.
and its autogenous pressure for 72 hours under stirring. The solid product was separated from the mother liquor and washed with water at 110℃.
It was dried. As a result of powder X-ray diffraction, the obtained crystals contained all the d values shown in Table 2, and were confirmed to be synthetic ferrierite type zeolite. The powder X-ray diffraction pattern is shown in FIG. In the figure, the vertical axis indicates the diffraction intensity, and the horizontal scale indicates 2θ. The composition of the crystal obtained as a result of chemical analysis was Na 2 O.Al 2 O 3.16.8SiO 2.4.5H 2 O expressed in molar ratio of oxides. After activating a part of this crystal in a Matsukubain Baker type adsorption device at 350°C under vacuum for 2 hours, the adsorption amount measured was as follows:
It was 6.8wt% at 25°C and 95mmHg, and in the case of cyclohexane, it was 1.0wt% at 25°C and 46mmHg. Example 2 Using the same raw materials as used in Example 1, a mixture with the following composition was prepared. Na 2 O / SiO 2 = 0.083 SiO 2 / Al 2 O 3 = 18.6 H 2 O / SiO 2 = 20.1 This mixture was placed in an autoclave and heated to 180°C.
and heating under its autogenous pressure for 48 hours with stirring. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained crystals contained all the d values shown in Table 2. As a result of chemical analysis, the composition of the obtained crystal was 1.1Na 2 O.Al 2 O 3 .17.0SiO 2 .5.0H 2 O expressed in molar ratio of oxides. Example 3 Using the same raw materials as used in Example 1, a mixture with the following composition was prepared. Na 2 O / SiO 2 = 0.076 SiO 2 / Al 2 O 3 = 20 H 2 O / SiO 2 = 20 This mixture was placed in an autoclave and heated to 190°C.
and heated under autogenous pressure for 80 hours with stirring. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained crystals contained all the d values shown in Table 2. As a result of chemical analysis, the composition of the obtained crystal was Na 2 O.Al 2 O 3.18.2SiO 2.4.8H 2 O expressed in molar ratio of oxides. Example 4 A mixture having the following composition was prepared using the same raw materials as used in Example 1, except that sulfuric acid was used instead of solid sodium hydroxide. Na 2 O/SiO 2 = 0.053 SiO 2 /Al 2 O 3 = 25 H 2 O/SiO 2 = 20 To 770 g of this mixture was added 11.5 g of the crystals produced in Example 1 as seed crystals. This was placed in an autoclave and heated at 200° C. and its autogenous pressure for 95 hours with stirring. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained crystals contained all the d values shown in Table 2. As a result of chemical analysis, the composition of the obtained crystal, expressed in molar ratio of oxides , was Na 2 O.Al 2 O 3.23.1SiO 2.5.1H 2 O. Example 5 A mixture with the following composition was prepared using the same raw materials as used in Example 1, except that sulfuric acid was used instead of solid sodium hydroxide. Na 2 O/SiO 2 = 0.07 SiO 2 /Al 2 O 3 = 14 H 2 O/SiO 2 = 20 11.5 g of the crystals produced in Example 1 were added as seed crystals to 766 g of this mixture. This was placed in an autoclave and heated at 190° C. and its autogenous pressure for 116 hours with stirring. The powder X-ray diffraction pattern of the obtained crystals contained all the d values shown in Table 2. As a result of chemical analysis, the composition of the obtained crystal, expressed in molar ratio of oxides, was Na 2 O.Al 2 O 3.12.3SiO 2.4.0H 2 O. Comparative Example 1 Using the same raw materials as those used in Example 1, a mixture with the following composition was prepared. Na 2 O / SiO 2 = 0.12 SiO 2 / Al 2 O 3 = 20 H 2 O / SiO 2 = 20 This mixture was placed in an autoclave and heated to 170°C.
and heated under autogenous pressure for 72 hours with stirring. The obtained crystals were confirmed by powder X-ray diffraction to be mordenite type zeolite. Comparative Example 2 A mixture having the following composition was prepared using the same raw materials as those used in Example 1, except that sulfuric acid was used instead of solid sodium hydroxide. Na 2 O/SiO 2 = 0.1 SiO 2 /Al 2 O 3 = 8 H 2 O/SiO 2 = 20 This mixture was charged into an autoclave and heated under stirring at 170° C. and its autogenous pressure for 72 hours. The obtained solid was confirmed to be an amorphous solid by powder X-ray diffraction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図 実施例1で得られた生成物を銅のKα
二重線を用いて測定した粉末X線回折図。
Figure 1 The product obtained in Example 1
Powder X-ray diffraction diagram measured using a double line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 次の組成(酸化物モル比) SiO2/Al2O3=10〜50 Na2O/SiO2=0.01〜0.11 H2O/SiO2=8〜100 を有する混合物を結晶化し、ナトリウム型の形態
で第2表に示した格子面間隔(d値)を実質上有
する結晶性アルミノシリケートゼオライトを得る
ことを特徴とするゼオライトの合成方法。 2 混合物がアルミナ源とアルカリ源を水に溶解
した後、撹拌下でシリカ源を添加して得た混合物
である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 混合物を撹拌下140〜300℃の温度で加熱する
事を特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
記載の方法。
[Claims] 1. A mixture having the following composition (oxide molar ratio): SiO 2 /Al 2 O 3 = 10-50 Na 2 O/SiO 2 = 0.01-0.11 H 2 O/SiO 2 = 8-100 1. A method for synthesizing zeolite, which comprises crystallizing the zeolite to obtain a crystalline aluminosilicate zeolite having substantially the lattice spacing (d value) shown in Table 2 in the sodium form. 2. The method according to claim 1, wherein the mixture is a mixture obtained by dissolving an alumina source and an alkali source in water and then adding a silica source under stirring. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the mixture is heated at a temperature of 140 to 300° C. while stirring.
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