CH147443A - Verfahren zur Herstellung von Silikaten mit basenumsetzenden Eigenschaften, sogenannten künstlichen Zeolithen. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung -von Silikaten mit     basenumsetzenden    Eigenschaften,       sogenannten    künstlichen     Zeollthen.       Die in der Natur vorkommenden     Eisen-          Aluminium-Silikate,    wie zum Beispiel Kao  lin, Bauxit und andere mehr oder weniger  feuerfeste Tone besitzen überhaupt nicht oder  nur in geringem Grade     basenumsetzende     Eigenschaften, die für andere in der Natur  vorkommende Silikate, wie zum Beispiel       Zeolithe    und ähnliche Silikate, kennzeichnend  sind.  



  Es ist bekannt, künstliche     Zeolitlie    durch  Behandlung von Kieselsäure und in Säuren  unlösliche Eisen- und Aluminiumoxyde ent  haltenden Massen mit basischen     Metallsauer-          stoffverbindungen    bei höherer Temperatur  herzustellen. Das vorliegende Verfahren ist  nun gekennzeichnet durch Verwendung der  bei der Zersetzung von eisenhaltigen     Toinerde-          Mineralien    mit sauren Verbindungen nach  der Filtration verbleibenden Kieselsäure,  Eisen-     -und        Alumin.riumoxyd    enthaltenden    Rückstandes als Rohstoff, bei obiger schon  bekannter Arbeitsweise.  



  Wird ein in geeigneter Weise behandel  ter Ton mit einer Mineralsäure, wie<B>zum</B>  Beispiel Schwefelsäure, Salzsäure oder Sal  petersäure, aufgeschlossen, wie dies zum Bei  spiel von der Herstellung von Aluminium  salzen auf dem sauren Wege aus den oben  genannten Tonen in offenem Gefäss oder un  ter Druck bekannt ist, so wird das     unsprüng-          lielie    Silikat zersetzt, und man erhält nach  Filtrieren eine Lösung des der verwendeten  Säure entsprechenden Aluminiumsalzes,     wel.          ches    mit grösseren oder geringeren Mengen  Eisensalz     (Ferro-    oder     Ferriverbindungen),     <B>je</B> nach der Beschaffenheit des verwendeten  Tones verunreinigt ist und einen Rückstand,

    bestehend aus Kieselsäure und in Säuren     Lin-          löslichen    Oxyden von Aluminium und Eisen.  Für das oben genannte Aufschliessen hat man      auch, und mit annähernd demselben Ergeb  nis, saure     Alkalisalze    der entsprechenden  Säuren, gegebenenfalls in Mischung mit Säu  ren, verwendet.

   Der     sogenannte    Tonabfall  besitzt aber (vergleiche     Chem.    Z.     Nr.   <B>28,</B>  <B>S. 355,</B>     Jahrg.   <B>1907),</B>     ebensowenig    wie der  ursprüngliche Ton, irgendwelche     basenaus-          tauschenden    Eigenschaften und ist infolge  seiner     schleimi-en    Konsistenz und der da  durch bedingten Undurchlässigkeit gegenüber  Flüssigkeiten als     Filtriermaterial    ungeeignet.  



  Es hat     sieli.    nun gezeigt,     dass,    wenn man  diesen an sich wertlosen Abfall mit     basisehen          Metallsauerstoffverbinclungen,    wie Oxyden,       Hydroxyden    oder Karbonaten der     Alkali-          metalle,        und/oder    der alkalischen Erdmetalle  oder mit Mischungen dieser Stoffe unter  Druck kocht, man ein Silikat erhalten wird,  das porös und von     binissteinähnlicher    Struk  tur ist,

   kräftig     basenaustauschende        Eigen-          sehaften    aufweist und welches zufolge seiner  ausgeprägten     Porosität    Flüssigkeiten gegen  über sehr leicht durchlässig und somit als       Filtriermaterial    sehr geeignet ist.  



  Messungen haben ergeben,     dass    das so er  haltene Silikat ein     basenaustauschendes    Ver  mögen 'hat, entsprechend<B>2500</B> bis<B>3000</B>     mgr          CaO   <B>je 100</B>     gr    Silikat, und somit ein     künst-          liebes        Zeolith    ist, das eine     basenumtauschende     Kraft besitzt, die diejenige beträchtlich über  steigt, welche mittelst auf andere Weise her  gestellten künstlichen     Zeolithen    oder     Perinn-          titen    bisher zu erzielen war.  



  Durch Kochen des Tonabfalles in der  oben angegebenen Weise mit Oxyden,       Hydroxyden    oder     Karbonaten    der     Alkalien          und/oder    alkalischen Erdmetalle wird ferner  das Hydratisieren des Silikates unmittelbar  erzielt, welches eine Vorbedingung für seine       basenaustauschende    Kraft ist.  



  Ein Ausführungsbeispiel des     erfindungs-          gemäss'en    Verfahrens soll im folgenden näher  beschrieben werden, es sei aber hier erwähnt,       dass    dieses Beispiel nicht das einzige ist, ge  mäss welchem das Verfahren durchführbar  ist.<B>-</B>    Ein Ton zum Beispiel folgender Zusam  mensetzung:

  <B>A1,0,</B>     32%,        Fe,0,        3%,        S-i0-,          45%,    Glühverlust 20%, wird bei geeigneter  Temperatur, etwa<B>700' C,</B> geröstet, worauf  die Zusammensetzung des Tons etwa die fol  gende wird-     AI,0,    41%,     Fe,0#   <B>3,5%,</B>     si02     54%,     Glühverlust    2%.

   Nach Feinmahlen  wird dieser geröstete Ton mit einer gewissen  Menge von Schwefelsäure, zum Beispiel  <B>135 kg</B> Schwefelsäure vom spezifischen     Ge-          Ilielit   <B>1,53,</B> die mit einer geeigneten Wasser  menge pro<B>100 kg</B> gerösteten Tones ver  dünnt ist, entweder im offenen Gefäss oder  unter Druck aufgeschlossen. Nach vollzoge  nem     Aufschluss    wird die erhaltene     Alumi-          niumsulfatlösung    zum Beispiel in einer  Filterpresse wegfiltriert und der erhaltene  Abfall wird ausgewaschen.

      Dieser Abfall     hat    dann etwa die folgende  Zusammensetzung: trockene Probe     ALO:,     14%,     FeOz#        1-,50%,        SiO,   <B>75%,</B> Glühverlust       10%.     



  Der Abfall wird dann mit einer     bereell-          neten    Menge von     Kalkinilch    oder mit einer     ent-          sprechendee    Menge von     Kall-,milch    und     Alkali-          hydroxyd    oder     Alkalikarbonat    gemischt.  worauf die Mischung unter beispielsweise  <B>8</B> bis 12     Atin.    Überdruck gekocht wird.

    'Hierbei vereinigt sieh der Kalk     bezw.    der  Kalk und das Alkali mit dem     Toiiabfall     unter Bildung eines sehr porösen,     bimsstein-          ähnlichen,    leicht     flüssigkeifsdurchlässigen          Caleium-        (Caleium-Alkali-)        aluminiumhydro-          silikates    eines verhältnismässig hohen Härte  grades und eines sehr     hräftigen        Basenaus-          tausehvermögens.    Wie oben bemerkt, findet  auch das erforderliche,

   nach andern bekann  ten     Zeolitliherstellungmethoden    häufig schwer  durchführbare Hydratisieren des Silikates       ,vährend    des     KoeUens    statt, was einen bedeu  tenden technischen Fortschritt bedeutet. Der  in der oben beschriebenen Weise erhaltene  künstliche     Zeol#ith    wird in Stückchen     geeig          neter    Grösse zerteilt und beispielsweise mit  einer     Chlornatriumlösung    bis auf     kalkfreie     Reaktion gewaschen und ist dann fertig, um      zum Beispiel Kalk     usw.    aus dem Wasser     auf-          zunehmen.     



  Ausgeführte Versuche haben ergeben,     dass     ein in der oben angegebenen Weise her  gestellter     künstlieller        Alkalizeolith    ein     Ba-          sena,ustauschvermögen    von<B>9,500</B> bis<B>3000</B>     mgr          Ca0    pro<B>100</B>     gr    künstlichen     Zeolitli    besitzt,  wogegen man bisher mit nach andern Ver  fahren hergestellten     künstlielien        -Zeolithen     einen Höchstwert von<B>1500</B> bis     2,

  000        mgr        CaO     pro<B>100</B>     gr        Zeolith    und bei     natürliehen          Zeolithen    und     -Natrolitlien    lediglich einen Be  trag von 200 bis<B>600</B>     mgr        CaO    pro<B>100</B>     gr     Masse erreicht hat.  



  Zu ähnlichen Ergebnissen kommt man  auch, wenn der Tonabfall mit     Naüonlauge,     Soda, oder anderem Alkali gekocht wird. Es  hat sich jedoch gezeigt,     dass    die Anwesenheit  von Kalk beim Kochen in ganz besonders  hohem Grade die Bildung eines porösen Ma  terials geeigneter Härte     veranlasst.     



       Auel).    durch Schmelzen oder Sintern des       Tona.bfalles    mit Oxyden,     Hydroxyden    und  Karbonaten der     Alkalimetalle        und/oder    der  alkalischen Erdmetalle und mit     darauffolgen-          dem    Hydratisieren der in dieser Weise> be  handelten Masse erhält man künstliche     Zeo-          litlie    mit     Basenaustausehvermögen.     



  Selbstverständlich kann man nach diesem  Verfahren Verbindungen mit     Basenaustausch-          vermögen    herstellen, indem man in ähnlicher  Weise Tone behandelt, die nicht zur Her  stellung von Aluminiumsalzen geeignet sind.  



  Der Hauptzweck der Säurebehandlung  bleibt derselbe, das heiss<B>*</B> t die ursprünglichen  Silikate durch den     Aufschluss    mit Säure zu    zersetzen und durch Auslösen der Oxyde  von zum Beispiel Eisen und Aluminium     mit-          telst    Säuren das Einführen der Oxyde und  der     Hydroxyde    der     Alkalimetalle        und/oder     der alkalischen Erdmetalle in den hauptsäch  lich aus Kieselsäure und in Säuren unlös  lichen Oxyden von Eisen und Aluminium  bestehenden Rückstand des ursprünglich mit  Säure behandelten Silikates zu ermöglichen.  



  In der oben beschriebenen Weise her  gestellte     Zeolithe.    sind infolge ihres kräf  tigen     Basenaustausehvermögens    und infolge  ihrer     Porosität    sehr geeignet für alle die  bekannten Zwecke, für die natürliche und  künstliche     Zeolitlie    Verwendung gefunden  haben, zum Beispiel zwecks Entfernung  von Kalk, Magnesium, Eisen und     '.iNlangan          aus    Wasser, als Träger für Kontaktsubstan  zen     usw.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCE: Verfahren zur Herstellung künstlicher Zeolithe durch Behandluno, von Kieselsäure und in Säuren unlösliche Eisen- und Alu miniumoxyde enthaltenden Massen mit ba- sisclien Metall-Sauerstoffverbindungen bei höherer Temperatur, gekennzeichnet durch Verwendung des bei der Zersetzung von eisenhaltigen Tonerde-Mineralien mit sauren Verbindungen nach der Filtration verbleiben den Kieselsäure, Eisen- und Aluminiumoxyd enthaltenden Rückstandes als Rohstoff.