JPH0547484B2 - - Google Patents

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JPH0547484B2
JPH0547484B2 JP27401584A JP27401584A JPH0547484B2 JP H0547484 B2 JPH0547484 B2 JP H0547484B2 JP 27401584 A JP27401584 A JP 27401584A JP 27401584 A JP27401584 A JP 27401584A JP H0547484 B2 JPH0547484 B2 JP H0547484B2
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JP
Japan
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zeolite
molar ratio
sio
zsm
adsorption capacity
Prior art date
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Application number
JP27401584A
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Japanese (ja)
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JPS61155214A (en
Inventor
Keiji Itabashi
Kazumi Inoe
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
Application filed by Tosoh Corp filed Critical Tosoh Corp
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Publication of JPS61155214A publication Critical patent/JPS61155214A/en
Publication of JPH0547484B2 publication Critical patent/JPH0547484B2/ja
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  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Description

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

〔産業上の利用分野〕 本発明は、新規なゼオライト及びその製造方法
に関するものであり、さらに詳細にはZSM−5
型ゼオライトを基本構造としながらも、その微細
な構造、吸着特性が公知のものとは著るしく異な
る新規なゼオライト及びその製造法に関するもの
である。 〔従来の技術〕 ゼオライトは、一般式 xM2/oO・Al2O3・ySiO2・zH2O (ここでMは陽イオン、nはMの原子価、xは
0.8〜2の範囲の数、yは2以上の数、zは0以
上の数である。)で表わされる結晶性アルミノ珪
酸塩である。ゼオライトには多数多くの種類が存
在し、それぞれ固有の結晶構造を有してしるが、
その化学組成特にSiO2/Al2O3モル比及び吸着細
孔径等は、結晶構造に大きく依存する為、たとえ
合成する際の条件や交換イオン種を変えても、そ
れらの特徴を変え得る範囲はごく狭い範囲であ
る。また近年固体酸触媒として広く用いられるよ
うになつたZSM−5型ゼオライトは、それを合
成する際の条件を変えることにより、結晶の
SiO2/Al2O3モル比を大きく変えることが出来る
ゼオライトの一種であり、SiO2/Al2O3モル比を
限りなく高くすることは出来るが、合成条件を変
えることによりSiO2/Al2O3モル比を低くするこ
とにおいて約20が限界である。 ゼオライトを固体酸触媒として用いる場合の触
媒特性は、ゼオライトの種類とその構造及び
SiO2/Al2O3モル比等に起因する固体酸特性に依
存する。固体酸特性のなかで酸強度は、結晶の
SiO2/Al2O3モル比が高い方が強く、また酸量は
SiO/Al2O3モル比が低い方が多いことが知られ
ている。 しかしながら、前記したいように合成条件によ
つてSiO2/Al2O3モル比を変えることは限界があ
るので、固体酸特性を自由に調節することはでき
ない。したがつて、従来SiO2/Al2O3モル比に起
因する固体酸特性の修飾は、種々の手法により結
晶の骨格中のAlを除去(脱アルミニウム)する
か、またはAlをSiと置換することによつて行わ
れていた。 〔当該発明が解決しようとする問題点〕 本発明者等は、SiO2/Al2O3モル比が10〜30で
あつて基本的にはZSM−5型の骨格構造を持ち
ながらも、微細な構造、吸着特性及び物理的・化
学的特性が従来公知のZSM−5型ゼオライトと
は著るしく異る新規ゼオライト及びその製造方法
を提供するものである。 すなわち、前記した如く、ZSM−5型ゼオラ
イトのSiO2/Al2O3モル比は公知のいかなる方法
をもつてしても合成条件を変えることだけでは20
以下のものを得ることは出来ない。ゼオライトの
物理的・化学的特性及び触媒特性、吸着特性など
はSiO2/Al2O3モル比に大きく依存するので、
ZSM−5型ゼオライトの特異的な細孔構造と細
孔径を維持したSiO2/Al2O3モル比の低いゼオラ
イトは、従来から存在するZSM−5型ゼオライ
トとは異る特性を有する筈である。 また、ZSM−5型ゼオライトは、一般に強い
固体酸性を有すると同時に従来形のゼオライトに
はなかつた中間的な細孔径を有する事が特異的な
分子形状選択性をあわせ持つ理由である。しかし
ながら、これらの条件を満足するのみではその性
能が十分発揮されない。すなわち、これらの特性
が十分利用される為には個々の結晶の大きさ、す
なわち結晶子径が十分小さい事が必要である。 したがつて、本発明はSiO2/Al2O3モル比が低
くかつ結晶子径の小さい新規なZSM−5型ゼオ
ライト及びその製造方法を提供することを目的と
する。 〔問題点を解決する為の手段〕 本発明者等は長年にわたりゼオライトの合成、
結晶構造及び吸着特性等について鋭意研究を進め
てきた結果、合成によつて得られたZSM−5型
ゼオライトを特定組成のアルカリ性水溶液中で加
熱処理することによつて前記の問題点を同時に解
決した新規なゼオライトが得られる事を見出し本
発明に到達した。 本発明のゼオライトの製造に用いられるZSM
−5型ゼオライトは、第1表に示したX線格子面
間隔を持つものであれば、製造方法の如何を問わ
ず使用することが出来る。第1表に示したX線格
子面間隔を持つZSM−5型ゼオライトの最大の
特徴は、最強ピークであるd=3.83Åに相当する
回折線が幅の応い1本のピークであることであ
る。このような特徴をもつZSM−5型ゼオライ
トは、特公昭46−10064号公報、特開昭59−39716
号公報及び特開昭59−54620号公報等に開示され
た方法によつて製造することが出来る。得られた
ZSM−5型ゼオライトが容易にイオン交換され
ないテトラプロピレンアンモニウムイオン等を含
んでいる場合には焼成することによつてこれを分
解除去して使用するが、さらにイオン交換によつ
てH型にする必要はない。これらZSM−5型ゼ
オライトは、次いでアルカリ性水溶液中に入れて
加熱処理される。アルカリ性水溶液は、一般的に
は水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウムなどのアルカリ金属水酸化物;水酸化バリ
ウムなどのアルカリ土類金属水酸化物;珪酸ナト
リウム、珪酸カリウム、アミンなどの水溶液が用
いられる。その濃度は0.5〜15wt%、好ましくは
3〜8wt%の範囲のものが用いられる。0.5wt%
未満では効果的なSiO2/Al2O3モル比低下が起こ
りにくく、また15wt%をこえる結晶構造までも
破壊されやすい。また、処理温度は、室温以上80
℃未満、好ましくは30〜80℃の範囲である。低す
ぎるとSiO2/Al2O3モル比の低下が進行しにく
い。処理温度は高ければ高い程SiO2/Al2O3モル
比の低下がおこり易いが高温下では結晶構造も破
壊されやすくなるので80℃未満にとどめねばなら
ない。また、用いられるアルカリ性水溶液の量は
スラリー濃度(アルカリ性水溶液重量に対するゼ
オライト重量百分率)に換算して5〜50%の任意
の濃度で処理できるが、スラリー濃度が薄いと効
率が悪く、また濃度が高くなるとスラリー粘度が
高くなつて取り扱いにくくなるで約20%程度の濃
度で処理することが好ましい。得られるゼオライ
トのSiO2/Al2O3モル比はアルカリ性水溶液の濃
度とスラリー濃度及び処理温度と時間の組み合わ
せによつて決まる。したがつて、これらの条件を
最適に組み合わせることによつて、10〜30の範囲
の任意のSiO2/Al2O3モル比の新規なZSM−5型
ゼオライトを得ることが出来る。また処理に際し
ては、処理温度の均一化及びゼオライト結晶粒子
間のSiO2/Al2O3モル比に差がないようにスラリ
ーを撹拌することが好ましい。アルカリ性水溶液
中で加熱処理終了後固液分離し、固形分を十分洗
浄してさらにこれを乾燥することによつて
SiO2/Al2O3モル比の低い新規なZSM−5型ゼオ
ライトを得ることが出来る。 〔作用及び効果〕 すなわち、本発明の製造方法によれば (1) 酸化物のモル比で表わして 0.8〜2M2/oO・Al2O3・10〜30SiO2・wH2O (ここでMは陽イオン、nはMの原子価、wは0
または正の数を表わす。)の組成を有し、かつ (2) X線格子面間隔が第1表に示した特徴を有
し、 (3) ナトリウム型の形態において、25℃、47mm
Hgの圧力下におけるシクロヘキサンの吸着容
量が8wt%以上であり、 (4) その結晶子径が1000Å以下である。 ことによつて特徴づける新規ゼオライトが得られ
る。前記した通り特定組成のアルカリ性水溶液中
で加熱処理を行つて得られる新規なZSM−5型
ゼオライトのSiO2/Al2O3モル比は、原料ゼオラ
イトのSiO2/Al2O3モル比よりも必ず減少する。
しかしながら、得られたゼオライトのX線回折図
から判定される結晶度は十分に維持されているの
で、その結晶構造が大きく破壊されることはな
い。また、M2/oAl2O3モル比は減少せず典型的に
はその比は1であり、処理後の洗滌の程度によつ
て0.8〜2の範囲で変動する。また、処理後のゼ
オライトに含有される陽イオンの一部または全部
が用いたアルカリ性水溶液中の陽イオンで占めら
れる。したがつて、例えば、ナトリウム型ゼオラ
イトを水酸化リチウム水溶液中で処理した後のゼ
オライト中の陽イオンはリチウムイオンのみまた
はナトリウムイオンとリチウムイオンの混合イオ
ンとなる。wで表わされる吸着水分子数は、陽イ
オンの種類、SiO2/Al2O3モル比および洗滌後の
乾燥の程度に左右される。 本発明の方法によつて得られる新規なZSM−
5型ゼオライトの大きな特徴のひとつは、第1表
に示したX線格子面間隔を持つ事である。すなわ
ち、最強ピークであるd=3.83Åに相当する回折
線は幅の広い一本のピークであつて、決して2本
に分裂することはない。近年、X線回折図におけ
る基本的特徴は特公昭46−10064号公報に記載さ
れているZSM−5型ゼオライトと類似であつて
も最強ピークであるd=3.83Åに相当する回折線
が二本に分裂しているゼオライトも合成されるよ
うになつたが、このような特徴を持つゼオライト
は吸着特性及び触媒特性またはその他の物性の点
で特公昭46−10064号公報に記載された特徴を有
するZSM−5とは明らかに異る。その理由は定
かではないが、微細な結晶構造の差異に起因する
と考えられる。したがつて、前記したd=3.83Å
に相当する回折線が幅広い一本のピークであるゼ
オライトと二本に分裂したピークであるゼオライ
トは異るものであると考えなければならない。 第1表 格子面間隔(d、Å) 相対強度 11.1±0.3 強い 9.9±0.3 強い 7.4±0.2 弱い 6.7±0.2 弱い 6.3±0.2 弱い 6.0±0.2 弱い 5.7±0.1 弱い 5.6±0.1 弱い 5.0±0.1 弱い 4.37±0.08 弱い 4.27±0.08 弱い 4.00±0.08 弱い 3.83±0.07 非常に強い 3.73±0.05 強い 3.66±0.05 弱い 3.45±0.05 弱い 3.36±0.05 弱い 3.31±0.05 弱い 3.05±0.03 弱い 2.98±0.02 弱い また本発明の方法によつて得られる新規な
ZSM−5型ゼオライトは、特異的な吸着特性を
示すことも大きな特徴の1つである。例えば、本
発明の方法に従つてアルカリ性水溶液中で加熱処
理して得られるZSM−5型ゼオライトのSiO2
Al2O3モル比は、低下するが、有機化合物等の吸
着容量は、処理前に比べて増大する。この吸着容
量は、SiO2/Al2O3比の低下が大きい程増大す
る。 すなわち、同一ゼオライトを原料とした場合に
はSiO2/Al2O3モル比が低いもの程吸着容量が大
きい。また、同一SiO2/Al2O3モル比のものの比
較においては原料ゼオライトのSiO2/Al2O3モル
比が高いもの程吸着容量が大きい。したがつて、
えられるゼオライトのより好ましいSiO2/Al2O3
モル比は、10〜20の範囲である。このような
SiO2/Al2O3モル比の低減に伴う吸着容量の増加
は合成によつて得られるSiO2/Al2O3モル比の高
いZSM−5型ゼオライトの疎水化に伴う吸着容
量の増加の割合をはるかに凌ぐものであつて、本
発明のゼオライトの大きな特徴である。ところ
で、吸着容量の値はゼオライト中の含有陽イオン
の種類によつて変化するので、比較する場合には
含有陽イオン種を統一する必要がある。本発明に
よるZSM−5型ゼオライトはナトリウム型の形
態において、25℃、47mmHgの圧力下におけるシ
クロヘキサン吸着容量が8wt%以上であることが
特徴である。それに対し、通常の合成によつて得
られるSiO2/Al2O3モル比が20〜30のNa型の
ZSM−5型ゼオライトの同一条件下におけるシ
クロヘキサン吸着容量は6〜7wt%であり、また
SiO2/Al2O3モル比が50以上にならないとシクロ
ヘキサン吸着容量が8wt%を超えることはない。
さらに本発明の新規なゼオライトの吸着容量の増
加は、シクロヘキサンのみに限られた現象ではな
く、n−ヘキサンやベンゼンなどの有機化合物に
ついても同様である。このような吸着容量の増加
の原因は明らかではないが、比較的温和な条件下
で処理することによつて結晶構造が破壊されるこ
となく新たな吸着活性点が生じる為と推定され
る。上記有機化合物の吸着容量はマツクベイン・
ベーカー型吸着装置で測定される。その方法は試
料約1gを真空下で350℃で2時間活性化した後、
試料温度を25℃に保持し、所定圧力の有機化合物
の蒸気を導入して16時間後の吸着容量を求める。 触媒及び吸着剤としてゼオライトを用いる場合
にはゼオライト細孔内の分子の拡散のしやすさ及
び結晶の外表面積の多少がその性能を大きく左右
することは既によく知られている。個々の結晶の
大きさ、すなわち結晶子径が十分小さければ単位
重量あたりの外表面積が大きくなり、また結晶内
拡散距離も短かくなるので、触媒反応及び吸着等
においては用いるゼオライトの特性をそのまま利
用できるが、結晶子径が大きくなると全く逆とな
り、触媒反応におけるコーキング、寿命の短縮な
どの不都合な現象が多くなる。本発明の方法によ
つて得られる新規なZSM−5型ゼオライトの結
晶子径は1000Å以下であることが特徴である。好
ましくは500Å以下のものである。結晶子径はX
線回折図における回折線の半値幅の広がりから次
のSherrerの式によつて求めることが出来る。 β=Cλ/d cosθ+b ここで、 β:測定試料の回折線の半値幅(ラジアン) c:定数(0.9) λ:測定X線波長(CuKα λ=1.5418Å) d:結晶子径(Å) θ:回折線のBragg角(度) b:標準試料の回折線の半値幅(ラジアン) この式は、結晶子径が1000Å以下の結晶につい
ては、特に正確に測定することが出来るので、結
晶子径が1000Å以下のものとそれ以上のものとを
区別する場合には有効に適用することが出来る。
下記実施例にといては面指数hkl=(642)(20≒
29.2°)の回折線について測定を行つた。また標
準試料としてα−石英を用いた。 本発明の方法による新規ゼオライトは、イオン
交換することによつて種々の陽イオン型にするこ
とが出来る。そして、プロトン交換型のゼオライ
トは固体酸触媒として、また金属イオン交換型ゼ
オライトは分離精製用吸着剤として必要に応じて
成形体の形で利用する事が出来る。 実施例において本発明をさらに詳細に説明す
る。 実施例 1 特開昭59−39716号公報に記載された方法に従
い、原料となるゼオライトを合成した。すなわ
ち、シリカ源として見掛け比重0.4g/ml以下の
無定形固体珪酸を用い、これをアルミン酸ソー
ダ、苛性ソーダー、水と混合して得られた反応混
合物を160℃で72時間撹拌下で加熱結晶化を行い、
洗滌、乾燥をしてゼオライトA及びBを得た。 また、特開昭59−54620号公報に記載された方
法に従い、粒状無定形アルミノ珪酸ナトリウム均
一化合物を水酸化ナトリウム水溶液中で158℃温
度で72時間、撹拌下で加熱結晶化を行い、洗滌、
乾燥してゼオライトCを得た。 A、B、Cのいずれのゼオライトも第1表に示
したX線格子面間隔を有し、d=3.83Åに相当す
る回折線は幅の広い一本のピークであつた。 A、B、Cのゼオライトの無水基準における化
学組成とシクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼ
ンの吸着容量を第2表に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a new zeolite and a method for producing the same, and more specifically to ZSM-5.
The present invention relates to a new zeolite whose basic structure is a type zeolite, but whose fine structure and adsorption properties are significantly different from those of known zeolites, and a method for producing the same. [Prior art] Zeolite has the general formula xM 2/o O・Al 2 O 3・ySiO 2・zH 2 O (where M is a cation, n is the valence of M, and x is the valence of M).
A number in the range of 0.8 to 2, y is a number of 2 or more, and z is a number of 0 or more. ) is a crystalline aluminosilicate represented by There are many types of zeolite, each with its own unique crystal structure.
Its chemical composition, especially the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio and adsorption pore diameter, greatly depends on its crystal structure, so even if you change the synthesis conditions or exchange ion species, these characteristics can be changed within a range. is a very narrow range. In addition, ZSM-5 type zeolite, which has become widely used as a solid acid catalyst in recent years, can be made into crystals by changing the synthesis conditions.
It is a type of zeolite that can greatly change the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, and the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio can be made as high as possible, but by changing the synthesis conditions, the SiO 2 /Al About 20 is the limit in reducing the 2 O 3 molar ratio. Catalytic properties when using zeolite as a solid acid catalyst depend on the type of zeolite, its structure, and
It depends on the solid acid properties caused by the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, etc. Among solid acid properties, acid strength is the property of crystals.
The higher the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, the stronger the acid content.
It is known that the SiO/Al 2 O 3 molar ratio is often lower. However, as mentioned above, there is a limit to changing the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio depending on the synthesis conditions, so solid acid properties cannot be freely adjusted. Therefore, the modification of solid acid properties caused by the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio has conventionally been achieved by removing Al in the crystal skeleton (dealumination) or replacing Al with Si by various methods. It was done by [Problems to be Solved by the Invention] The present inventors have discovered that although the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio is 10 to 30 and basically has a ZSM-5 type skeleton structure, The object of the present invention is to provide a new zeolite whose structure, adsorption properties, and physical and chemical properties are significantly different from the conventionally known ZSM-5 type zeolite, and a method for producing the same. That is, as mentioned above, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of ZSM-5 type zeolite cannot be adjusted to 20 by simply changing the synthesis conditions using any known method.
You cannot get the following: The physical and chemical properties, catalytic properties, adsorption properties, etc. of zeolite greatly depend on the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio.
Zeolite with a low SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio that maintains the unique pore structure and pore diameter of ZSM-5 type zeolite should have different characteristics from the conventional ZSM-5 type zeolite. be. In addition, ZSM-5 type zeolite generally has strong solid acidity and at the same time has an intermediate pore diameter that conventional zeolites do not have, which is why it has unique molecular shape selectivity. However, the performance cannot be fully exhibited only by satisfying these conditions. That is, in order to fully utilize these characteristics, it is necessary that the size of each crystal, that is, the crystallite diameter, be sufficiently small. Therefore, an object of the present invention is to provide a novel ZSM-5 type zeolite having a low SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio and a small crystallite diameter, and a method for producing the same. [Means for solving the problem] The present inventors have been involved in the synthesis of zeolite for many years,
As a result of intensive research into the crystal structure and adsorption properties, we simultaneously solved the above problems by heat-treating the synthesized ZSM-5 type zeolite in an alkaline aqueous solution with a specific composition. We have discovered that a new zeolite can be obtained and have arrived at the present invention. ZSM used for producing the zeolite of the present invention
Type-5 zeolite can be used regardless of the manufacturing method as long as it has the X-ray lattice spacing shown in Table 1. The most important feature of ZSM-5 type zeolite with the X-ray lattice spacing shown in Table 1 is that the diffraction line corresponding to the strongest peak, d = 3.83 Å, is a single peak depending on the width. be. ZSM-5 type zeolite with such characteristics is disclosed in Japanese Patent Publication No. 10064/1983 and Japanese Patent Application Laid-open No. 39716/1983.
It can be produced by the methods disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 59-54620 and the like. obtained
If the ZSM-5 type zeolite contains tetrapropylene ammonium ions, etc. that cannot be easily ion-exchanged, they are decomposed and removed by calcination before use, but it is necessary to convert them into H-type by further ion exchange. There isn't. These ZSM-5 type zeolites are then placed in an alkaline aqueous solution and heat treated. Alkaline aqueous solutions generally include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide; alkaline earth metal hydroxides such as barium hydroxide; and aqueous solutions such as sodium silicate, potassium silicate, and amines. is used. Its concentration ranges from 0.5 to 15 wt%, preferably from 3 to 8 wt%. 0.5wt%
If the amount is less than 15 wt%, it is difficult to effectively lower the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, and even if the amount exceeds 15 wt%, the crystal structure is likely to be destroyed. In addition, the processing temperature is 80°C above room temperature.
℃, preferably in the range of 30 to 80℃. If it is too low, it will be difficult to reduce the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio. The higher the treatment temperature, the more likely it is that the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio will decrease, but the crystal structure is also more likely to be destroyed at high temperatures, so it must be kept below 80°C. In addition, the amount of alkaline aqueous solution used can be processed at any concentration of 5 to 50% in terms of slurry concentration (zeolite weight percentage relative to the weight of alkaline aqueous solution), but if the slurry concentration is low, the efficiency will be poor, and if the concentration is high, In this case, the slurry viscosity becomes high and becomes difficult to handle, so it is preferable to treat the slurry at a concentration of about 20%. The SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the resulting zeolite is determined by the combination of the concentration of the alkaline aqueous solution, the slurry concentration, and the treatment temperature and time. Therefore, by optimally combining these conditions, a novel ZSM-5 type zeolite with any SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio in the range of 10 to 30 can be obtained. Further, during the treatment, it is preferable to stir the slurry so that the treatment temperature is uniform and there is no difference in the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio between the zeolite crystal particles. After heat treatment in an alkaline aqueous solution, solid-liquid separation is performed, the solid content is thoroughly washed, and this is further dried.
A new ZSM-5 type zeolite with a low SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio can be obtained. [Operations and Effects] That is, according to the production method of the present invention, (1) Expressed in molar ratio of oxides, 0.8 to 2M 2/o O.Al 2 O 3.10 to 30SiO 2.wH 2 O (where M is a cation, n is the valence of M, w is 0
or represents a positive number. ), and (2) the X-ray lattice spacing has the characteristics shown in Table 1, and (3) in the sodium form, at 25°C and 47 mm.
The adsorption capacity of cyclohexane under Hg pressure is 8 wt% or more, and (4) the crystallite diameter is 1000 Å or less. A novel zeolite is obtained which is particularly characterized. As mentioned above, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the new ZSM-5 type zeolite obtained by heat treatment in an alkaline aqueous solution with a specific composition is higher than the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the raw material zeolite. It will definitely decrease.
However, since the crystallinity determined from the X-ray diffraction diagram of the obtained zeolite is sufficiently maintained, the crystal structure is not significantly destroyed. Also, the M 2 /o Al 2 O 3 molar ratio does not decrease, typically the ratio is 1, and varies from 0.8 to 2 depending on the degree of washing after treatment. In addition, some or all of the cations contained in the zeolite after treatment are occupied by the cations in the alkaline aqueous solution used. Therefore, for example, after a sodium-type zeolite is treated in an aqueous lithium hydroxide solution, the cations in the zeolite become only lithium ions or mixed ions of sodium ions and lithium ions. The number of adsorbed water molecules, represented by w, depends on the type of cation, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, and the degree of drying after washing. Novel ZSM obtained by the method of the present invention
One of the major characteristics of type 5 zeolite is that it has the X-ray lattice spacing shown in Table 1. That is, the diffraction line corresponding to the strongest peak, d=3.83 Å, is one broad peak, and is never split into two. In recent years, the basic feature in the X-ray diffraction diagram is that even though it is similar to the ZSM-5 type zeolite described in Japanese Patent Publication No. 46-10064, there are two diffraction lines corresponding to the strongest peak at d = 3.83 Å. Zeolites that have been split into It is clearly different from ZSM-5. The reason for this is not clear, but it is thought to be due to differences in fine crystal structure. Therefore, the above d=3.83Å
It must be considered that zeolites whose diffraction lines correspond to a single broad peak are different from zeolites whose diffraction lines correspond to two peaks. First table lattice spacing (d, Å) Relative strength 11.1±0.3 Strong 9.9±0.3 Strong 7.4±0.2 Weak 6.7±0.2 Weak 6.3±0.2 Weak 6.0±0.2 Weak 5.7±0.1 Weak 5.6±0.1 Weak 5.0±0.1 Weak 4.37 ± 0.08 weak 4.27 ± 0.08 Weak 4.00 ± 0.08 Weak 3.83 ± 0.07 Very strong 3.73 ± 0.05 strong 3.66 ± 0.05 Weak 3.45 0.05 Weak 3.36 ± 0.05 Weak 3.36 ± 0.05 Weak 3.31 ± 0.05 weak 3.05 ± 0.03 Weak 2.98 ± 0.03 .02 Weak method of the present invention New results obtained by
One of the major features of ZSM-5 type zeolite is that it exhibits specific adsorption properties. For example, SiO 2 /ZSM-5 type zeolite obtained by heat treatment in an alkaline aqueous solution according to the method of the present invention
Although the Al 2 O 3 molar ratio decreases, the adsorption capacity for organic compounds and the like increases compared to before treatment. This adsorption capacity increases as the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio decreases. That is, when the same zeolite is used as a raw material, the lower the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, the higher the adsorption capacity. Furthermore, when comparing zeolites with the same SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, the higher the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the raw material zeolite, the larger the adsorption capacity. Therefore,
More preferable zeolite obtained is SiO 2 /Al 2 O 3
The molar ratio ranges from 10 to 20. like this
The increase in adsorption capacity with the reduction of the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio is due to the increase in the adsorption capacity due to the hydrophobization of ZSM-5 type zeolite with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio obtained by synthesis. This is a major feature of the zeolite of the present invention. By the way, since the adsorption capacity value changes depending on the type of cation contained in the zeolite, it is necessary to standardize the types of cation contained when making a comparison. The ZSM-5 type zeolite according to the present invention is characterized in that, in the sodium form, the cyclohexane adsorption capacity at 25° C. and a pressure of 47 mmHg is 8 wt% or more. On the other hand, Na type with a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 20 to 30 obtained by conventional synthesis
The cyclohexane adsorption capacity of ZSM-5 type zeolite under the same conditions is 6 to 7 wt%, and
Unless the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio is 50 or more, the cyclohexane adsorption capacity will not exceed 8 wt%.
Furthermore, the increase in adsorption capacity of the novel zeolite of the present invention is not limited to cyclohexane, but also applies to organic compounds such as n-hexane and benzene. Although the cause of this increase in adsorption capacity is not clear, it is presumed that the treatment under relatively mild conditions generates new adsorption active sites without destroying the crystal structure. The adsorption capacity of the above organic compounds is
Measured with a Baker-type adsorption device. The method involves activating approximately 1 g of sample under vacuum at 350°C for 2 hours, then
Maintain the sample temperature at 25°C, introduce organic compound vapor at a predetermined pressure, and determine the adsorption capacity after 16 hours. It is already well known that when zeolite is used as a catalyst and adsorbent, its performance is greatly influenced by the ease of diffusion of molecules within the zeolite pores and the external surface area of the crystals. If the size of each crystal, that is, the crystallite diameter, is small enough, the outer surface area per unit weight will be large and the intracrystal diffusion distance will be short, so the characteristics of the zeolite used in catalytic reactions and adsorption can be used as is. However, as the crystallite size increases, the opposite is true, and many disadvantageous phenomena such as coking in the catalytic reaction and shortened lifespan occur. The novel ZSM-5 type zeolite obtained by the method of the present invention is characterized by a crystallite diameter of 1000 Å or less. Preferably it is 500 Å or less. The crystallite diameter is
It can be determined from the spread of the half-width of the diffraction line in the line diffraction diagram using the following Sherrer equation. β=Cλ/d cosθ+b where, β: Half width of diffraction line of measurement sample (radian) c: Constant (0.9) λ: Measured X-ray wavelength (CuKα λ=1.5418Å) d: Crystallite diameter (Å) θ : Bragg angle of the diffraction line (degrees) b: Half-width of the diffraction line of the standard sample (radians) It can be effectively applied when distinguishing between those with a diameter of 1000 Å or less and those with a diameter of 1000 Å or less.
For the following example, the surface index hkl = (642) (20≒
29.2°) diffraction lines were measured. Moreover, α-quartz was used as a standard sample. The new zeolite according to the method of the invention can be made into various cationic forms by ion exchange. The proton-exchanged zeolite can be used as a solid acid catalyst, and the metal ion-exchanged zeolite can be used as an adsorbent for separation and purification in the form of a molded body, if necessary. The present invention will be explained in further detail in Examples. Example 1 Zeolite as a raw material was synthesized according to the method described in JP-A-59-39716. That is, amorphous solid silicic acid with an apparent specific gravity of 0.4 g/ml or less is used as a silica source, and the reaction mixture obtained by mixing this with sodium aluminate, caustic soda, and water is crystallized by heating at 160°C for 72 hours with stirring. ,
Zeolites A and B were obtained by washing and drying. Further, according to the method described in JP-A No. 59-54620, a granular amorphous sodium aluminosilicate homogeneous compound was crystallized by heating in an aqueous sodium hydroxide solution at 158° C. for 72 hours with stirring, washing,
Zeolite C was obtained by drying. Zeolites A, B, and C all had the X-ray lattice spacing shown in Table 1, and the diffraction line corresponding to d=3.83 Å was a single broad peak. Table 2 shows the chemical compositions of zeolites A, B, and C on an anhydrous basis and their adsorption capacities for cyclohexane, n-hexane, and benzene.

【表】 前記で得られたゼオライトAの乾燥粉末200g
を30℃に保持した5wt%の水酸化ナトリウム水溶
液中に入れ撹拌した。6時間、25時間及び48時間
後に混合スラリーの3分の1づつを取出して固液
分離し、固形物を十分温水で洗滌した。 得られたゼオライトは全て第1表に示したX線
格子面間隔を有していた。6時間及び25時間処理
したゼオライトのX線回折図をそれぞれ第1図、
第2図に示す。また、それぞれのゼオライトの無
水基準における化学組成及びシクロヘキサン、n
−ヘキサン、ベンゼンの吸着容量及び結晶子径を
第3表に示す。
[Table] 200g of dry powder of zeolite A obtained above
was placed in a 5 wt% aqueous sodium hydroxide solution maintained at 30°C and stirred. After 6 hours, 25 hours and 48 hours, one-third of the mixed slurry was taken out and separated into solid and liquid, and the solids were thoroughly washed with warm water. All of the obtained zeolites had the X-ray lattice spacings shown in Table 1. Figure 1 shows the X-ray diffraction patterns of zeolite treated for 6 hours and 25 hours, respectively.
Shown in Figure 2. In addition, the chemical composition of each zeolite on an anhydrous basis and cyclohexane, n
- Adsorption capacity and crystallite diameter for hexane and benzene are shown in Table 3.

【表】 実施例 2 実施例1で得られたゼオライトBの乾燥粉末
220gを50℃に保持した5wt%の水酸化ナトリウ
ム水溶液中に入れて撹拌した。7時間後に加熱、
撹拌を止めて固液分離し、固形物を十分温水で洗
滌した。得られたゼオライトは第1表に示したX
線格子面間隔を有しておりd=3.83Åに相当する
回折線は幅の広い一本のピークであつた。また無
水基準における化学組成は 1.02Na2O・Al2O3・15.8SiO2 であつた。また25℃、47mmHgにおけるシクロヘ
キサン吸着容量は、13.3w%であり、その結晶子
径は490Åであつた。 実施例 3 実施例1で得られたゼオライトCの乾燥粉末
220gを30℃に保持した5wt%水酸化リチウム水
溶液中に入れて撹拌した。7時間、25時間後混合
スラリーの半分づつを取出して固液分離し、固形
物を十分温水で洗滌した。得られたゼオライトは
全て第1表に示した格子面間隔を有しており、d
=3.83Åに相当する回折線は幅の広い一本のピー
クであつた。 得られたゼオライトの無水基準における化学組
成とシクロヘキサン吸着容量及び結晶子径を第4
表に示す。 実施例 4 実施例1で得られたゼオライトCの乾燥粉末
220gを30℃に保持した5wt%水酸化カリウム吸
溶液中に入れ、実施例3と全く同様の方法で処理
した。得られたゼオライトは全て第1表に示した
格子面間隔を有しており、d=3.83Åに相当する
回折線は幅の広い一本のピークであつた。得らた
ゼオライトの無水基準における化学組成と結晶子
径を第4表に示す。また、25時間処理したゼオラ
イトをさらに硝酸ナトリウム水溶液中でイオン交
換し、ナトリウム型にしたゼオライトのシクロヘ
キサン吸着容量は8.1wt%であつた。
[Table] Example 2 Dry powder of zeolite B obtained in Example 1
220g was placed in a 5wt% aqueous sodium hydroxide solution maintained at 50°C and stirred. Heat after 7 hours,
Stirring was stopped, solid and liquid were separated, and the solids were thoroughly washed with warm water. The obtained zeolite has X shown in Table 1.
The diffraction line having a line lattice spacing and corresponding to d=3.83 Å was a single broad peak. Moreover, the chemical composition on an anhydrous basis was 1.02Na 2 O・Al 2 O 3・15.8SiO 2 . The cyclohexane adsorption capacity at 25°C and 47 mmHg was 13.3 w%, and the crystallite diameter was 490 Å. Example 3 Dry powder of zeolite C obtained in Example 1
220g was placed in a 5wt% lithium hydroxide aqueous solution kept at 30°C and stirred. After 7 hours and 25 hours, half of the mixed slurry was taken out and separated into solid and liquid, and the solids were thoroughly washed with warm water. The obtained zeolites all have the lattice spacings shown in Table 1, and d
The diffraction line corresponding to =3.83 Å was a single broad peak. The chemical composition, cyclohexane adsorption capacity and crystallite diameter of the obtained zeolite on an anhydrous basis were
Shown in the table. Example 4 Dry powder of zeolite C obtained in Example 1
220g was placed in a 5wt% potassium hydroxide absorption solution maintained at 30°C, and treated in exactly the same manner as in Example 3. All of the obtained zeolites had the lattice spacings shown in Table 1, and the diffraction line corresponding to d=3.83 Å was a single broad peak. Table 4 shows the chemical composition and crystallite diameter of the obtained zeolite on an anhydrous basis. Furthermore, the zeolite treated for 25 hours was further ion-exchanged in an aqueous sodium nitrate solution, and the cyclohexane adsorption capacity of the zeolite, which was made into a sodium form, was 8.1 wt%.

【表】 比較例 1 特開昭59−54620号公報に記載された方法に従
い、粒状無定形アルミノ珪酸ナトリウム均一化合
物を水酸化ナトリウム水溶液中で163℃で72時間
撹拌下で加熱結晶化を行い、洗滌、乾燥をして無
水基準における化学組成が 1.2Na2O・Al2O3・37.9SiO2 であるゼオライトを得た。このゼオライトのX線
格子面間隔は、第1表に示したものに似ている
が、最強ピークに相当する回折線がd=3.85Åと
d=3.82Åの2本に分裂している点で本発明のも
のと異つた。このゼオライトの乾燥粉末110gを
90℃に加熱した4wt%水酸化ナトリウム水溶液中
に入れて24時間撹拌した。洗滌、乾燥をして無水
基準における化学組成が 1.3Na2O・Al2O3・22.3SiO2 であるゼオライトを得た。このゼオライトのX線
格子面間隔は、第1表に示したものに似ている
が、最強ピークに相当する回折線が原料ゼオライ
トと同様に2本に分裂している点で本発明のもの
と異つていた。 このゼオライトのX線回折図を第3図に示す。
また25℃、47mmHgにおけるシクロヘキサン吸着
容量は6.8wt%であり、その結晶子径は2300Åで
あつた。
[Table] Comparative Example 1 According to the method described in JP-A No. 59-54620, a granular amorphous sodium aluminosilicate homogeneous compound was heated and crystallized in an aqueous sodium hydroxide solution at 163°C under stirring for 72 hours. After washing and drying, a zeolite having a chemical composition of 1.2Na 2 O・Al 2 O 3・37.9SiO 2 on an anhydrous basis was obtained. The X-ray lattice spacing of this zeolite is similar to that shown in Table 1, except that the diffraction line corresponding to the strongest peak is split into two lines, d = 3.85 Å and d = 3.82 Å. This was different from that of the present invention. 110g of this zeolite dry powder
It was placed in a 4wt% aqueous sodium hydroxide solution heated to 90°C and stirred for 24 hours. After washing and drying, a zeolite having a chemical composition of 1.3Na 2 O・Al 2 O 3・22.3SiO 2 on an anhydrous basis was obtained. The X-ray lattice spacing of this zeolite is similar to that shown in Table 1, but it is different from that of the present invention in that the diffraction line corresponding to the strongest peak is split into two lines like the raw material zeolite. It was different. The X-ray diffraction diagram of this zeolite is shown in FIG.
Moreover, the cyclohexane adsorption capacity at 25°C and 47 mmHg was 6.8 wt%, and the crystallite diameter was 2300 Å.

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

第1図及び第2図は、実施例1で得られたゼオ
ライトのX線回折図を示す。第3図は、比較例1
で得られたゼオライトのX線回折図を示す。
1 and 2 show X-ray diffraction patterns of the zeolite obtained in Example 1. Figure 3 shows comparative example 1.
The X-ray diffraction pattern of the zeolite obtained in is shown.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (イ) 酸化物のモル比で表して 0.8〜2M2/oO・Al2O3 ・10〜30SiO2・wH2O (ここでMは陽イオン、nはMの原子価、wは
0または正の数を表す。)の組成を有し、かつ (ロ) X線格子面間隔が第1表に示した特徴を有
し、 (ハ) 結晶子径が1000Å以下であり、 (ニ) ナトリウム型の形態において、25℃、47mm
Hgの圧力下におけるシクロヘキサンの吸着容
量が8wt%以上である ことを特徴とするゼオライト。 2 X線格子面間隔が第1表に示した特徴を有す
るゼオライトをアルカリ性水溶液中で80℃未満の
温度で加熱することを特徴とする (イ) 酸化物のモル比で表して 0.8〜2M2/oO・Al2O3 ・10〜30SiO2・wH2O (ここでMは陽イオン、nはMの原子価、wは
0または正の数を表す。)の組成を有し、かつ (ロ) X線格子面間隔が第1表に示した特徴を有
し、 (ハ) 結晶子径が1000Å以下であり、 (ニ) ナトリウム型の形態において、25℃、47mm
Hgの圧力下におけるシクロヘキサンの吸着容
量が8wt%以上である ことによつて特徴づけられるゼオライトの製造方
法。
[Claims] 1 (a) Expressed in molar ratio of oxides: 0.8 to 2M 2/o O.Al 2 O 3.10 to 30SiO 2.wH 2 O (where M is a cation and n is M valence, w represents 0 or a positive number), and (b) the X-ray lattice spacing has the characteristics shown in Table 1, and (c) the crystallite diameter is 1000 Å. (d) In the sodium form, 25℃, 47mm
A zeolite characterized by a cyclohexane adsorption capacity of 8wt% or more under Hg pressure. 2 A zeolite having an X-ray lattice spacing as shown in Table 1 is heated in an alkaline aqueous solution at a temperature of less than 80°C . /o O・Al 2 O 3・10~30SiO 2・wH 2 O (where M is a cation, n is the valence of M, and w is 0 or a positive number), and (b) The X-ray lattice spacing has the characteristics shown in Table 1, (c) The crystallite diameter is 1000 Å or less, and (d) In the sodium form, at 25°C and 47 mm.
A method for producing a zeolite characterized by a cyclohexane adsorption capacity of 8 wt% or more under Hg pressure.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7085251B1 (en) * 2021-08-03 2022-06-16 有限会社システムエンジニアリング Groove grinder

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