JP6367812B2 - ゼオライト材料の後処理 - Google Patents
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Description
(i)ゼオライト材料の骨格構造がYO2及びX2O3を含み、Yが4価元素であり、Xが3価元素である、ゼオライト材料を準備する工程と、
(ii)(i)において準備したゼオライト材料を、
(a)最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と、
(b)(a)から得られたゼオライト材料を5.5〜8の範囲のpH及び少なくとも75℃の温度を有する液体水性系により処理する工程と
を含む方法にかける工程とを含み、
(ii)において(b)の後に、ゼオライト材料を(a)による少なくとも1回のさらなる処理及び/又は(b)による少なくとも1回のさらなる処理に場合によってかけ、(a)による水溶液のpH及び(b)による液体水性系のpHをpH感受性ガラス電極を用いて測定する。
本発明によれば、(i)において準備したゼオライト材料を(a)最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と、(b)(a)から得られたゼオライト材料を5.5〜8の範囲のpHを有する液体水性系により処理する工程とを含み、該処理を少なくとも75℃の温度で行う、方法にかける。
(a)ゼオライト材料を最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と、
(b)(a)から得られたゼオライト材料を5.5〜8の範囲のpH及び少なくとも75℃の温度を有する液体水性系により処理する工程と、
(a)(b)から得られたゼオライト材料を最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と
を含む。
− (a)(b)(a)
− (a)(b)(a)(b)
− (a)(b)(a)(b)(a)
− (a)(b)(a)(b)(a)(b)
− (a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)
− (a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)
− (a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)
− (a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)(a)(b)
したがって、本発明はまた、上で規定した方法に関し、(ii)による方法は、
(a)ゼオライト材料を最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と、
(b)(a)から得られたゼオライト材料を5.5〜8の範囲のpH及び少なくとも75℃の温度を有する液体水性系により処理する工程と、
(a)(b)から得られたゼオライト材料を最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と
を含み、
最後の工程(a)から得られたゼオライト材料を少なくとも1回の一連の(b)によるさらなる処理とそれに続く(a)による処理に場合によってかける。
(a)によれば、ゼオライト材料を最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する。好ましくは、(a)において用いる水溶液は、0〜5、より好ましくは0〜4、より好ましくは0〜3、より好ましくは0〜2の範囲のpHを有する。
(a)による水溶液によるゼオライト材料の第1の処理の後、場合によって洗浄し、及び/又は乾燥し、及び/又は焼成したゼオライト材料を、ゼオライト材料を5.5〜8の範囲のpH及び少なくとも75℃の温度を有する液体水性系により処理する、(b)による処理にかける。
本発明の実施形態によれば、ゼオライト材料を(ii)において1回又は複数回のイオン交換処置に場合によってかける。一般的に、任意の考えられるイオン交換処置を行うことができる。好ましくは、交換すべきイオンが(a)による少なくとも1つの水溶液に及び/又は(b)による少なくとも1つの液体水性系に、好ましくは(a)による少なくとも1つの水溶液に含まれる。この場合、水溶液又は液体水性系、好ましくは水溶液は、少なくとも1種の有機酸及び/又は少なくとも1種の無機酸の少なくとも1種の塩を含む。好ましくは、交換すべきイオンであるこの塩の陽イオンは、H+、NH4 +、リチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、遷移金属及びそれらの組合せからなる群から、より好ましくはH+、NH4 +、リチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム、ランタン、セリウム、ニッケル、白金、パラジウム、鉄、銅及びそれらの組合せからなる群から選択され、さらにより好ましくは1つ又は複数の陽イオン要素は、H+及び/又はNH4 +、好ましくはNH4 +を含む。この場合、(i)において準備するゼオライト材料がそのナトリウム形で準備することがさらにより好ましい。
一般的に、工程(i)で準備するゼオライト材料がどのようにして準備されるかについての特定の制約は存在せず、ただし、骨格構造は、YO2及びX2O3を含み、Yは4価元素であり、Xは3価元素である。好ましくは、ゼオライト材料は、商業的供給元から購入するか、又は適切な合成方法により製造する。合成方法のうちで、水熱法を例として挙げることができ、前記方法は、有機鋳型(有機テンプレート剤)などの構造指向剤の存在下若しくは非存在下及び/又は種結晶の存在下若しくは非存在下で実施することができる。好ましくは、(i)において準備するゼオライト材料は、ゼオライト粉末の形又は噴霧粉末若しくは噴霧細粒の形、好ましくはゼオライト粉末の形である。
(1)種結晶並びにYO2の少なくとも1つの源(原料、YO2源)及びX2O3の少なくとも1つの源(原料、X2O3源)を含む混合物を調製する工程と、
(2)(1)において調製した混合物からゼオライト材料を結晶化する工程と
を含む、有機鋳型を用いない合成方法により得られ、
(1)において用いる種結晶は(i)において準備すべきゼオライト材料の骨格構造を有するゼオライト材料を含む。
(i)において準備するゼオライト材料の骨格構造は、特に制限されない。
本発明によるゼオライト材料及び/又は本発明による方法により得られる若しくは得られたゼオライト材料は、一般的に触媒活性物質、触媒担体、モレキュラーシーブ、吸着剤、充填剤等などのあらゆる考えられる目的のために用いることができる。
参照例1: 水取込み量の測定
水吸着/脱着等温線測定は、TA Instruments製のVTI SA機器で段階等温線プログラムに従って行った。実験は、機器の内部の微量てんびんパン上に置いた試料物質について行ったラン又は一連のランからなっていた。測定を開始する前に、試料を窒素流下で100℃まで加熱し(5℃/分の昇温勾配)、それを6時間保持することにより、試料の残存水分を除去した。乾燥プログラムの後、セル内の温度を25℃に低下させ、測定中一定に維持した。微量てんびんを校正し、乾燥試料の質量を均衡を保たせた(最大質量偏差0.01質量%)。試料による水取込み量を、乾燥試料と比較した質量の増加として測定した。最初に、試料が曝露された相対湿度(RH)(セルの内部の雰囲気中の水の質量%として表した)を増加させ、試料による水取込み量を平衡として測定することにより吸着曲線を測定した。RHを5%から85%まで10%の段階で増加させ、各段階においてシステムがRHを制御し、試料が平衡状態に達するまで試料の質量をモニターし、試料を85質量%から5質量%まで10%の段階で曝露した後、試料の質量の変化(水取込み量)をモニターし、記録した。
本発明によるゼオライト材料の結晶化度は、XRD分析により測定した。2つのゼオライト材料の反射面を比較し、所定の材料の結晶化度を参照ゼオライト材料と比較して表す。参照ゼオライト材料は、商品名CP814C、CAS登録番号1318−02−1のもとにZeolyst International、Valley Forge、PA19482、USAにより市販されているゼオライトアンモニウムベータ粉末であり、この粉末をさらに空気中で500℃(昇温勾配1℃/分)で5時間焼成した。結晶化度の測定は、Bruker AXS製のD8 Advanceシリーズ2回折計で行った。回折計は、0.1°の発散スリットの開口部及びLynxeye検出器で構成されていた。試料並びに参照ゼオライト材料は、19°〜25°(2シータ)の範囲で測定した。ベースライン補正の後、評価ソフトウエアEVA(Bruker AXS製)を用いて反射面を測定した。反射面の比を百分率値として示す。
IR測定は、Nicolet 6700分光計で行った。ゼオライト材料を、いかなる添加物も用いずに自己支持型ペレットに圧縮した。ペレットを高真空セルに導入し、IR装置に入れた。測定前に試料を高真空(10−5mバール)中で300℃で3時間前処理した。セルを50℃に冷却した後にスペクトルを収集した。スペクトルは、2cm−1の分解能で4000cm−1〜800cm−1の範囲で記録した。得られたスペクトルは、x軸上に波数(cm−1)を、y軸上に吸光度(任意単位)を有するプロットにより表した。ピーク高さ及びピーク高さの比の定量的測定のために、ベースライン補正を行った。3000cm−1〜3900cm−1の領域における変化を解析し、複数の試料を比較するために、1800±5cm−1における吸収帯を対照標準として選択した。
a)b)により製造した1000gのゼオライト材料を10gの硝酸アンモニウム10質量%溶液に加えた。懸濁液を80℃に加熱し、2時間の連続撹拌のもとにこの温度に保った。固体をフィルタープレスで熱時ろ過した(さらなる冷却なしに)。次いでろ過ケーキを、洗浄水の伝導率が200ミクロンジーメンス/cm未満になるまで蒸留水(室温洗浄水)で洗浄した。ろ過ケーキを120℃で16時間乾燥した。この手順を1回繰り返して、イオン交換結晶性生成物BEAをそのアンモニウム形として得た。続く500℃で5時間(昇温勾配1℃/分)の焼成工程により、イオン交換結晶性生成物BEAをそのH形として得た。
第1の酸脱アルミニウム化
0〜1の範囲のpHを有する300gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、参照例4a)に従って製造したBEA骨格構造、10.79:1のSiO2:Al2O3モル比及び78%の結晶化度を有する100gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で200rpm(1分当たりの回転数)で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃の昇温勾配)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、14.80:1のSiO2:Al2O3モル比、72%の結晶化度及び13.9質量%の水取込み量を有していた。さらに、得られた生成物のIRスペクトルは、3730〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯(3741cm−1における0.37の吸収強度)及び3600〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯(3659cm−1における0.37の吸収強度)を示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比は、1.01であった。このゼオライト材料を第2の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する273gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、第1の酸脱アルミニウム化から得られた91gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で200rpm(1分当たりの回転数)で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃の昇温勾配)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、21.08:1のSiO2:Al2O3モル比、72%の結晶化度及び15.9質量%の水取込み量を有していた。さらに、得られた生成物のIRスペクトルは、3730〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯(3741cm−1における0.37の吸収強度)及び3600〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯(3663cm−1における0.20の吸収強度)を示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比は、0.521であった。このゼオライト材料を第3の酸脱アルミニウム化処置にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する237gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、第2の酸脱アルミニウム化から得られた79gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で200rpm(1分当たりの回転数)で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃の昇温勾配)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、40.00:1のSiO2:Al2O3モル比、50%の結晶化度及び14.3質量%の水取込み量を有していた。さらに、得られた生成物のIRスペクトルは、3730〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯(3741cm−1における0.95の吸収強度)及び3600〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯(3626cm−1における0.54の吸収強度)を示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比は、0.565であった。
上述のような酸処理により、ゼオライト材料のSiO2:Al2O3モル比は、10.79:1から40:1に増加した。しかし、ゼオライト材料の結晶化度は、78%の初期値から50%の最終値に著しく低下した。したがって、酸脱アルミニウム化法は、結晶化度の36%の喪失をもたらした。特に、ゼオライト材料の結晶化度は、第3の酸脱アルミニウム化の後に著しく低下し始めた(すなわち、72%から50%へ)。それに加えて、第1、第2の酸脱アルミニウム化の後の最初の低下後、第1のIR吸収帯のピーク高さに対する第2のIR吸収帯のピーク高さの比は、増加し始めており、内部欠陥(すなわち、シラノールネスト)の相対濃度の増加が示唆される。
第1の酸脱アルミニウム化
0〜1の範囲のpHを有する300gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、参照例4a)に従って製造したBEA骨格構造、10.79:1のSiO2:Al2O3モル比及び78%の結晶化度を有する100gのゼオライト材料を加えた(比較例1と同じゼオライト材料を用いた)。
750gの脱イオン水及び第1の酸脱アルミニウム化により得られた85gのゼオライト材料を容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液から、ろ過によりゼオライト材料を分離した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥した。得られたゼオライト材料は、14.80:1のSiO2:Al2O3モル比、75%の結晶化度及び12質量%の水取込み量を有していた。さらに、得られた生成物のIRスペクトルは、3730〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯(3732cm−1における0.36の吸収強度)及び3600〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯(3617cm−1における0.26の吸収強度)を示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比は、0.730であった。このゼオライト材料を第2の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する240gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、液体水性系による第1の処理により得られた80gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で200rpm(1分当たりの回転数)で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃の昇温勾配)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、21.62:1のSiO2:Al2O3モル比、73%の結晶化度及び15.7質量%の水取込み量を有していた。さらに、得られた生成物のIRスペクトルは、3730〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯(3736cm−1における0.29の吸収強度)及び3600〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯(3668cm−1における0.18の吸収強度)を示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比は、0.621であった。このゼオライト材料を液体水性系による第2の処理にかけた。
750gの脱イオン水及び第2の酸脱アルミニウム化により得られた67gのゼオライト材料を容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液から、ろ過によりゼオライト材料を分離した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥した。得られたゼオライト材料は、21.39:1のSiO2:Al2O3モル比、78%の結晶化度及び14.8質量%の水取込み量を有していた。さらに、得られた生成物のIRスペクトルは、3730〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯(3734cm−1における0.74の吸収強度)及び3600〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯(3663cm−1における0.31の吸収強度)を示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比は、0.418であった。このゼオライト材料を第3の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する195gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、液体水性系による第2の処理により得られた65gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で200rpm(1分当たりの回転数)で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃の昇温勾配)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、36.52:1のSiO2:Al2O3モル比、98%の結晶化度及び17.3質量%の水取込み量を有していた。さらに、得られた生成物のIRスペクトルは、3730〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯(3743cm−1における0.37の吸収強度)及び3600〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯(3658cm−1における0.14の吸収強度)を示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比は、0.383であった。
比較例1と同様に、3回の酸脱アルミニウム化工程を実施例1で行った。比較例1と同様に、SiO2:Al2O3モル比が10.79:1の出発値から比較例1で得られた値(40:1)とほぼ同じである36.52:1の値に増加した。しかし、比較例1による方法に反して、ゼオライト材料の結晶化度は、低下しなかった。全く対照的に、本発明による液体水性系による中間処理は、78%の出発値から98%の最終値への結晶化度の増加さえももたらした。
第1の酸脱アルミニウム化
0〜1の範囲のpHを有する300gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、参照例4a)に従って製造したBEA骨格構造、10.79:1のSiO2:Al2O3モル比及び78%の結晶化度を有する100gのゼオライト材料を加えた(比較例1及び実施例1と同じゼオライト材料を用いた)。
750gの脱イオン水及び第1の酸脱アルミニウム化により得られた乾燥ゼオライト材料を容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液から、ろ過によりゼオライト材料を分離した。得られたゼオライト材料は、12.5質量%の水取込み量を有していた。このゼオライト材料を第2の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する192gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、液体水性系による第1の処理により得られた64gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で200rpm(1分当たりの回転数)で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥した。得られたゼオライト材料は、19.72:1のSiO2:Al2O3モル比及び18.9質量%の水取込み量を有していた。このゼオライト材料を液体水性系による第2の処理にかけた。
750gの脱イオン水及び第2の酸脱アルミニウム化により得られた54gのゼオライト材料を容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液から、ろ過によりゼオライト材料を分離した。得られたゼオライト材料は、20.08:1のSiO2:Al2O3モル比、79%の結晶化度及び12.5質量%の水取込み量を有していた。
実施例1のように、実施例2も、脱アルミニウム化法における工程としての液体水性系による本発明による処理がSiO2:Al2O3モル比を増加させ(10.79:1から20.08:1に)、同時にゼオライト材料の結晶化度を増加させる(78%から79%に)ことを示している。
第1の酸脱アルミニウム化
0〜1の範囲のpHを有する51.45kgの4質量%HNO3水溶液をディスク型撹拌機を備えた容器に入れ、参照例4a)に従って製造したBEA骨格構造、10.79:1のSiO2:Al2O3モル比及び78%の結晶化度を有する17.15kgのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で2時間撹拌した。懸濁液を50℃に冷却し、ろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃の昇温勾配)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、14.49:1のSiO2:Al2O3モル比を有していた。このゼオライト材料を液体水性系による第1の処理にかけた。
127kgの脱イオン水及び第1の酸脱アルミニウム化により得られた15.89kgのゼオライト材料をプロペラ型撹拌機を備えた容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液から、ろ過によりゼオライト材料を分離した。得られたゼオライト材料を120℃で68時間乾燥した。このゼオライト材料を第2の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する46.61kgの4質量%HNO3水溶液をディスク型撹拌機を備えた容器に入れ、液体水性系による第1の処理により得られた15.54kgのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で2時間撹拌した。懸濁液を50℃に冷却し、ろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で48時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、19.73:1のSiO2:Al2O3モル比を有していた。このゼオライト材料を液体水性系による第2の処理にかけた。
116kgの脱イオン水及び第2の酸脱アルミニウム化により得られた14.48kgのゼオライト材料をプロペラ型撹拌機を備えた容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液から、ろ過によりゼオライト材料を分離した。得られたゼオライト材料を120℃で22時間乾燥した。このゼオライト材料を第3の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する40.95kgの4質量%HNO3水溶液をディスク型撹拌機を備えた容器に入れ、液体水性系による第2の処理により得られた13.65kgのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で2時間撹拌した。懸濁液を50℃に冷却し、ろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で68時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、31.53:1のSiO2:Al2O3モル比を有していた。このゼオライト材料を液体水性系による第3の処理にかけた。
103kgの脱イオン水及び第3の酸脱アルミニウム化により得られた12.82kgのゼオライト材料をプロペラ型撹拌機を備えた容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液から、ろ過によりゼオライト材料を分離した。得られたゼオライト材料を120℃で22時間乾燥した。このゼオライト材料を第4の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する38.16kgの8質量%HNO3水溶液をディスク型撹拌機を備えた容器に入れ、液体水性系による第3の処理により得られた12.72kgのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で2時間撹拌した。懸濁液を50℃に冷却し、ろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で25時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、46.67:1のSiO2:Al2O3モル比及び82%の結晶化度を有していた。
実施例1及び2のように、大規模実験として、したがって、異なる条件下で行った実施例3も、脱アルミニウム法における工程としての液体水性系による本発明による処理がSiO2:Al2O3モル比を増加させ(10.79:1から46.67:1に)、同時にゼオライト材料の結晶化度を増加させる(78%から82%に)ことを示している。SiO2:Al2O3モル比が約5倍増加し、したがって、結晶化度の有意な低下が認められた比較例1によるそれぞれの倍率(約4倍)より大きい倍率で増加したが、結晶化度が本発明による方法により増加したことは、強調しなければならない。
第1の酸脱アルミニウム化
200gのNH4NO3を0〜1の範囲のpHを有する600gの4質量%HNO3水溶液に溶解し、参照例4a)に従って製造したBEA骨格構造、9.68:1のSiO2:Al2O3モル比、5.1%のNa+含量及び72%の結晶化度を有する200gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、13.21:1のSiO2:Al2O3モル比及び0.36%のNa+含量を有していた。このゼオライト材料を液体水性系による第1の処理にかけた。
1500gの脱イオン水及び第2の酸脱アルミニウム化からの160gのゼオライト材料を容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液からろ過によりゼオライト材料を分離し、120℃で12時間乾燥した。このゼオライト材料を第2の酸脱アルミニウム化にかけた。
160gのNH4NO3を0〜1の範囲のpHを有する480gの4質量%HNO3水溶液に溶解し、液体水性系による第2の処理により得られた160gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料を120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、20.81:1のSiO2:Al2O3モル比及び0.01%のNa+含量を有していた。このゼオライト材料を液体水性系による第2の処理にかけた。
1500gの脱イオン水及び第2の酸脱アルミニウム化からの140gのゼオライト材料を容器に入れた。懸濁液を90℃に加熱し、9時間撹拌した。この懸濁液からろ過によりゼオライト材料を分離し、120℃で12時間乾燥した。このゼオライト材料を第3の酸脱アルミニウム化にかけた。
0〜1の範囲のpHを有する420gの4質量%HNO3水溶液を容器に入れ、液体水性系による第2の処理により得られた140gのゼオライト材料を加えた。懸濁液を60℃の温度で2時間撹拌した。懸濁液をろ過し、次いでろ過ケーキを、洗浄水が200マイクロジーメンス/cm未満の伝導率を有するまで室温で脱イオン水で洗浄した。得られたゼオライト材料120℃で16時間乾燥し、600℃に加熱し(1分当たり1℃)、その後600℃で5時間加熱することにより焼成した。得られたゼオライト材料は、30.77:1のSiO2:Al2O3モル比、0.01%のNa+含量及び75%の結晶化度を有していた。
実施例1、2及び3のように、実施例4も、脱アルミニウム法における工程としての液体水性系による本発明による処理がSiO2:Al2O3モル比を増加させ(9.68:1から30.77:1に)、同時にゼオライト材料の結晶化度を増加させる(72%から75%に)ことを示している。
本発明による比較例及び実施例で示したように、本発明の方法は、ゼオライト材料のYO2:X2O3モル比、特にSiO2:Al2O3モル比を増加させる方法について極めて有利である。その理由は、ゼオライト材料の重要な特徴である、ゼオライト材料の結晶化度を増加させることができるからである。実験を実験室規模又は産業規模で実施したかどうかを問わず、またYO2:X2O3モル比、特にSiO2:Al2O3モル比が増加する倍数に無関係に、液体水性系による本発明の処理は、そのように処理されたゼオライト材料の結晶化度を一定に保たせる又は増加させさえもする。
EP00134333A1
WO02/057181A2
WO2009/016153A2
Claims (25)
- ゼオライト材料の後処理の方法であって、
(i)ゼオライト材料の骨格構造がYO2及びX2O3を含み、Yが4価元素であり、Xが3価元素であり、YがSi、Sn、Ti、Zr、Ge及びそれらの2つ以上の組合せからなる群から選択され、XがAl、B、In、Ga、Fe及びそれらの2つ以上の組合せからなる群から選択される、ゼオライト材料を準備する工程と、
(ii)(i)において準備したゼオライト材料を、
(a)最大限でも5のpHを有する、有機酸及び/又は無機酸を含む水溶液により、及び35℃〜100℃の範囲の温度で処理する工程と、
(b)(a)から得られたゼオライト材料を、5.5〜8の範囲のpH及び少なくとも75℃の温度を有し、かつ、少なくとも90質量%の水を含む液体水性系により処理する工程と を含む方法で処理する工程とを含み、
(a)における水溶液のpH及び(b)における液体水性系のpHをpH感受性ガラス電極を用いて測定する、方法。 - (ii)による方法が、
(a)ゼオライト材料を最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と、
(b)(a)から得られたゼオライト材料を5.5〜8の範囲のpH及び少なくとも75℃の温度を有する液体水性系により処理する工程と、
(a)(b)から得られたゼオライト材料を最大限でも5のpHを有する水溶液により処理する工程と
を含む、請求項1に記載の方法。 - (a)の後、ゼオライト材料を、5.5〜8の範囲のpH及び75℃未満の範囲の温度を有する液体水性系による処理にかける、請求項2に記載の方法。
- (a)において、水溶液が、シュウ酸、酢酸、クエン酸、メタンスルホン酸及びそれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される有機酸、及び/又は、リン酸、硫酸、塩酸、硝酸及びそれらの2つ以上の混合物からなる群から選択される無機酸を含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- (a)において、水溶液が0〜5の範囲のpHを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- (a)において、ゼオライト材料を水溶液により10分〜12時間の範囲の期間にわたり処理する、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- (b)において、ゼオライト材料を液体水性系により80℃〜180℃の範囲の温度で処理する、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- (b)において、ゼオライト材料を液体水性系により0.5時間〜24時間の範囲の期間にわたり処理する、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- (b)において、ゼオライト材料に対する液体水性系の質量比が20:1〜2:1の範囲にある、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- (b)において、液体水性系が少なくとも99質量%の水を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- (ii)において(b)の後に、ゼオライト材料を乾燥及び/又は焼成処理する、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- YがSiであり、XがAlである、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- (a)による水溶液及び/又は(b)による液体水性系が少なくとも1種の有機酸の少なくとも1種の塩及び/又は少なくとも1種の無機酸の少なくとも1種の塩を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも1種の塩がアンモニウム塩であり、(i)において準備されるゼオライト材料がそのナトリウム型として準備される、請求項13に記載の方法。
- (i)におけるゼオライト材料を準備する工程が、
(1)種結晶並びにYO2の少なくとも1つの源及びX2O3の少なくとも1つの源を含む混合物を調製する工程と、
(2)(1)において調製した混合物からゼオライト材料を結晶化する工程と
を含む、
有機鋳型を用いない合成方法を含み、
(1)において用いる種結晶が(i)において準備されるゼオライト材料の骨格構造を有するゼオライト材料を含む、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。 - (i)において準備するゼオライト材料がLEV、CHA、MFI、MWW、BEA骨格構造を有する、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
- (i)においても(ii)においても(ii)の後においても、ゼオライト材料を蒸気処理にかけない、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
- Yが4価元素であり、Xが3価元素であり、YがSi、Sn、Ti、Zr、Ge及びそれらの2つ以上の組合せからなる群から選択され、XがAl、B、In、Ga、Fe及びそれらの2つ以上の組合せからなる群から選択される、YO2及びX2O3を含む骨格構造を有し、
3730cm−1〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯と、3600cm−1〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯とを示し、
第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比が0.1〜0.9の範囲にある、IRスペクトルによって特徴づけられる、ゼオライト材料。 - YO2:X2O3モル比が20:1〜60:1の範囲にある、請求項18に記載のゼオライト材料。
- 水取込み量が最大限でも20質量%である、請求項18又は19に記載のゼオライト材料。
- IRスペクトルが3730cm−1〜3750cm−1の範囲に極大を有する第1の吸収帯と、3600cm−1〜3700cm−1の範囲に極大を有する第2の吸収帯とを示し、第1の吸収帯のピーク高さに対する第2の吸収帯のピーク高さの比が0.2〜0.8の範囲にある、請求項18又は20に記載のゼオライト材料。
- YがSiであり、XがAlである、請求項18から21のいずれか一項に記載のゼオライト材料。
- LEV、CHA、MFI、MWW、BEA骨格構造を有する、請求項18から22のいずれか一項に記載のゼオライト材料。
- YがSiであり、XがAlであり、ゼオライト材料が脱アルミニウム化ゼオライトベータである、請求項18から23のいずれか一項に記載のゼオライト材料。
- 触媒工程における触媒として請求項18から24のいずれか一項に記載のゼオライト材料を使用する方法。
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