JPS596810B2 - ゼオライトの製造方法 - Google Patents

ゼオライトの製造方法

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JPS596810B2
JPS596810B2 JP5446678A JP5446678A JPS596810B2 JP S596810 B2 JPS596810 B2 JP S596810B2 JP 5446678 A JP5446678 A JP 5446678A JP 5446678 A JP5446678 A JP 5446678A JP S596810 B2 JPS596810 B2 JP S596810B2
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JP
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aqueous solution
zeolite
solution
concentration
ion exchange
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JP5446678A
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勲 宮之原
弘 宮崎
眞一 橋本
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Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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  • Detergent Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミン酸アルカリ水溶液およびケイ酸アルカ
リ水溶液を反応させることによる洗剤のビルダーとして
適当なゼオライトの製法に関する。
さらに詳しくは、硬水中でのカルシウムイオン交換速度
およびイオン交換容量が大きく、かつ分散性能の優れた
ビルダー用ゼオライトの製法に関する。ゼオライトは各
種のタイプがあり、それ自体に微細な孔を持ち、その細
孔に適合する分子径を持つ他物質を極めて効果的に吸着
する能力を持つている。
またゼオライトを構成するアルカリ金属は、他の1価ま
たは2価イオンと容易に置換する性質を持つており、ま
た触媒としてもすぐれた機能を有している。したがつて
、これらの特性を応用し、乾燥、触媒、分離精製、イオ
ン交換など数多くの用途が開発され工業的に利用されて
いる。
ゼオライトのイオン交換作用は古くからその特性が知ら
れており、硬水の軟化剤として使用されてきた。
最近、合成洗剤による環境への悪影響が社会問題となり
、特に洗剤中のある種のビルダーが河川や海洋における
富栄養化をもたらす1因と考えられることから、これに
代る成分としてゼオライトを用いることが検討されてい
る。ゼオライトを洗剤のビルダーとして用いる場合、そ
の具備すべき特性として(1)これを用いた洗剤で洗濯
後、布などに付着残留せず、洗濯後の廃水によつて河川
や海洋の汚濁などの環境汚染を起さないことが必要であ
り、このためには粗大粒子ならびに微細粒子が少なく適
当な粒度分布(概ね1〜5μ)を有することが必須であ
る。
ゼオライトは水に不溶性であるため5μより大きい粗大
粒子が多いと、該粒子は布に付着残留する恐れがあるた
め洗剤として不適当であり、また1μより小さい微粒子
が多いと、該微粒子は沈降除去が難しいため水質汚濁の
一因として新たに環境上の問題を生ずる恐れがある。(
2)硬水中でのカルシウムイオン交換速度およびイオン
交換容量が大きく、かつ水への分散性能が良好である。
(3)他の洗剤成分と良く調和し洗剤としての商品特性
を損なわない。
などである。
従つて、この様な条件、特に1〜5μの範囲の粒度分布
を持つゼオライトを容易に製造することは重要な課題で
ある。本発明者等は、洗剤のビルダ一として用いるゼオ
ライトの製造法について検討を重ねた結果、ある条件下
において製造したゼオライトは、前記した条件を十分に
満足し得ることを見出し、本発明を完成した。
本発明はアルミン酸アルカリ水溶液およびケイ酸アルカ
リ水溶液を原料とし、これを混合して、ゲルの生成反応
を起させ、次いで昇温により結晶化させてゼオライトを
得る方法において、以下に述べる様に、原料として用い
るケイ酸アルカリ水溶液を限定された濃度範囲として、
反応を行うことを特徴とするものである。
本発明をさらに詳しく説明する。
洗剤のビルダ一として適当なゼオライトは一般式(Me
2O)師〜t1′Al2O3 〔式中Meはアルカリ金属陽イオンを表わす〕で表わさ
れる通称A型ゼオライトである。
アルカリ金属Meはカリウムまたはとくにナトリウムで
ある。
本発明では原料として用いるケイ酸アルカリ水溶液の組
成をSiO2濃度として20wt70以下、好ましくは
5〜20wt%、更に好ましくは10〜16wt%の範
囲に調製することが必須である。
ケイ酸アルカリ水溶液中のSiO2濃度が20wt%よ
り大であると、生成したゼオライトは凝集しやすく、粗
大粒子となり、分散性能に劣るなど、洗剤のビルダ一と
して保持すべき前記した条件を満たすものとならない。
又、本発明に用いるケイ酸アルカリ水溶液は、高濃度の
ケイ酸ソーダ水溶液を希釈して用いることも出来るが、
ケイ砂などの原料を例えばカセイソーダ水溶液で溶解し
直接ケイ酸ソーダ水溶液として用いることが好ましい。
しかし、SiO2として5wt%より少ない希薄ケイ酸
アルカリ水溶液を用いることは、経済的に不利となるの
で好ましくない。
一方の原料であるアルミン酸アルカリ水溶液の組成は、
Al2O3濃度として、7wt%から20wt%以下特
に15wt%までの範囲が好ましい。
濃度調整したアルミン酸アルカリ水溶液およびケイ酸ア
ルカリ水溶液は40〜70℃好ましくは50〜70℃に
予熱してこれらを反応槽に仕込んで混合し、ゲル化反応
に供する。混合物は撹拌しながら混合開始時から0.5
〜2時間、好ましくは0.5〜1.5時間上記の温度を
保持する。この温度範囲外でゲル化反応を行うと生成ゼ
オライトはその粒子径が粗大あるいは微細に偏ると共に
粒子径分布が広くなり、かつイオン交換速度およびイオ
ン交換容量が小さくなるなど洗剤のビルダ一としては不
適当となるので好ましくない。ついでゲル化した混合物
は昇温し結晶化させる。この際反応液中のSlO2/A
l2O3モル比は1.8〜2.2に調整することが好ま
しい。アルミン酸アルカリ水溶液とケイ酸アルカリ水溶
液の混合方法は両溶液を夫々同時に反応槽に仕込んで混
合してもよいが、アルミン酸アルカリ水溶液の全量又は
その一部好ましくは全量の5〜30wt%の量を前もつ
て反応槽に仕込み、撹拌しながら、その中にケイ酸アル
カリ水溶液および分割した場合の残余のアルミン酸アル
カリ水溶液を同時に仕込む。
これらの仕込は20分以内好ましくは10分以内に終え
ることが好ましい。仕込時間が20分を越えると生成し
たゼオライトは粒度分布の巾が広がり5μ以上の粗大粒
子が著しく増加し、かつ、カルシウムイオン交換速度お
よび交換量が小さくなる。結晶化が完了したゼオライト
のスラリーは過剰のアルカリを含んでいるので水で十分
に洗浄し、これを除去する。
水で1〜2回洗浄し大部分のアルカリを除去した後、鉱
酸あるいは炭酸ガスを用いて残存している過剰のアルカ
リを中和することもできる。過剰のアルカリを除去して
得たゼオライトは乾燥し製品とする。本発明法により製
造したゼオライトは、硬水中のカルシウムイオンと迅速
にイオン交換し、しかもイオン交換容量が大きく、かつ
分散性能が優れている。
さらにこれは粒径分布の巾が狭く5μより大のおよび1
μより小の粒子が少ないため洗剤のビルダ一として満足
するものである。次に実施例により本発明を説明する。
実施例 1 市販のアルミン酸ソーダ水溶液を水で希釈しカセイソー
ダ水溶液を加えてAl2O3濃度10.1wt%Na2
O濃度126wt%に調製した。
ケイ酸ソーダ水溶液はケイ砂をカセイソーダ水溶液で溶
解しSlO2濃度12wt%、Na2O3.9wt%に
調製した。このアルミン酸ソーダ水溶液10.11<9
を60℃に予熱し301の容量の反応器にその量の約1
0wt%の量を仕込み撹拌しながら、残りのアルミン酸
ソーダ水溶液と60℃に予熱したケイ酸ソーダ水溶液1
0kgを同時に、5分間かけて仕込んだ。
仕込混合開始時から1時間、60℃に保ち、その後昇温
しながら30分後に80℃とした。さらに80℃で8時
間保持し、結晶化を完了させた。生成したろラリ一から
ブフナーロートを用いてゼオライトを分離し、十分に水
洗し過剰のアルカリ分を除去した後乾燥し製品とした。
得られたゼオライトの約1009を塩化アンモン飽和水
溶液デシケータに入れ真空下で一昼夜放置し所定の結晶
水(4.5水塩)を持つように調湿した。この調湿した
ゼオライトの粒度分布およびカルシウムイオン交換量を
測定し夫々表−1および表−2に示した。粒度分布の測
定はパーテイクルサイズアナライザ一(日立製作所製)
を用いた。カルシウムイオン交換量の測定は10−3モ
ルの塩化カルシウムを正確に秤量し、25℃の蒸留水に
溶解して11とし、25℃に保温した。
この塩化カルシウム水溶液11をマグネテイツクスター
ラ一で撹拌しながらこの中に調湿したゼオライト(4.
5水塩)365ηを投入し、2分後、4分後、8分後、
15分後に各々10m1づつ採取し、これらをすばやく
グラスフイルタ一(G−5)で淵過し、済液中の残存カ
ルシウムの濃度を原子吸光分析により求めた。実施例
2 市販のアルミン酸ソーダ水溶液を水で希釈し、カセイソ
ーダ水溶液を加えてAl2O3濃度15wt%Na2O
l8.8wt%に調製した。
ケイ酸ソーダ水溶液はケイ砂をカセイソーダ水溶液で溶
解しSiO2濃度10wt%、Na2O3.lwt%に
調製した。このアルミン酸ソーダ水溶液6.8kgとケ
イ゛酸ソーダ水溶液121<gを用い実施例1における
と同じ操作でゼオライトを製造した。このゼオライトの
粒度分布およびカルシウムイオン交換量を測定し、その
結果を表−1および表−2に示した。実施例 3 市販のアルミン酸ソーダ水溶液を水で希釈し、カセイソ
ーダ水溶液を加えてAl2O3濃度7wt%、Na2O
濃度9.5wt%に調製した。
ケイ酸ソーダ水溶液はケイ砂をカセイソーダ水溶液で溶
解し、SlO2濃度16wt%、Na2O5wt%に調
製した。このアルミン酸ソーダ水溶液14.6kgとケ
イ酸ソーダ水溶液7.5kgを用い、実施例1における
と同じ操作でゼオライトを製造した。このゼオライトの
粒度分布およびカルシウムイオン交換量を測定し、その
結果を表−1および表−2に示した。実施例 4市販の
アルミン酸ソーダ水溶液を水で希釈し、カセイソーダ水
溶液を加えてAl2O35wt%、Na2O濃度8wt
%に調製した。
ケイ酸ソーダ水溶液は市販のケイ酸ソーダ水溶液を水で
希釈し、SlO2濃度20wt%、Na2O濃度6.5
wt%に調製した。このアルミン酸ソーダ水溶液20.
4k9とケイ酸ソーダ水溶液6.0kgを用い実施例1
におけると同じ操作でゼオライトを製造した。このゼオ
ライトの粒度分布およびカルシウムイオン交換量を測定
し表−1および表−2に示した。実施例 5 市販の水酸化アルミニウムをカセイソーダ水溶液で溶解
しAl2O3濃度20wt%Na2O濃度23wt%の
アルミン酸ソーダを調製した。
ケイ砂をカセイソーダ水溶液で溶解し、SiO2濃度7
.9wt%、Na2O3.2wt%に調製した。このア
ルミン酸ソーダ水溶液5.1kgとケイ酸ソーダ水溶液
15.2kgを用い実施例1におけると同じ操作でゼオ
ライトを製造した。このゼオライトの粒度分布およびカ
ルシウムイオン交換量を測定しその結果を表−1および
表−2に示した。比較例 1 市販のアルミン酸ソーダ水溶液を水で希釈し、カセイソ
ーダ水溶液を加えてAl2O3濃度6.7wt%Na2
O濃度8.2wt%のアルミン酸ソーダ水溶液を調製し
た。
ケイ酸ソーダ水溶液は市販のケイ酸ソーダ水溶液を水で
希釈し、SiO2濃度24wt%、Na2O濃度7.8
wt%に調製した。このアルミン酸ソーダ水溶液15,
3kgとケイ酸ソーダ水溶液5kgを用い実施例1にお
けると同じ操作でゼオライトを製造した。このゼオライ
トの粒度分布およびカルシウムイオン交換量を測定し表
−1および表2に小した。実施例 6 実施例1と同じ組成同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶液
とケイ酸ソーダ水溶液を用い実施例1におけると同じ操
作でゼオライトを製造した。
ただしアルミン酸ソーダ水溶液とケイ酸ソーダ水溶液の
予熱温度とこれらの液の混合開始時から昇温開始時まで
の1時間は混合液の温度を70℃に保持した。このゼオ
ライトの粒度分布およびカルシウムイオン交換量を測定
し、表−1および表−2に示した。実施例 7 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い実施例1におけると同じ
操作でゼオライトを製造した。
ただしアルミン酸ソーダ水溶液とケイ酸ソーダ水溶液の
予熱温度とこれらの液の混合開始時から昇温開始時まで
の1時間は混合液の温度を50℃に保持した。このゼオ
ライトの粒度分布およびカルシウムイオン交換量を測定
し、表−1および表−2に示した。実施例 8 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い実施例1におけると同じ
操作でゼオライトを製造した。
ただしアルミン酸ソーダ水溶液とケイ酸ソーダ水溶液の
予熱温度とこれらの液の混合開始時から昇温開始時まで
の1時間は混合液の温度を40℃に保持した。このゼオ
ライトの粒度分布およびカルシウムイオン交換量を測定
し表−1および表−2に示した。実施例 9 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い実施例1におけると同じ
操作でゼオライトを製造した。
ただし、アルミン酸ソーダ水溶液とケイ酸ソーダ水溶液
の予熱温度を80℃にし、これらの液の混合開始時から
9.5時間は80℃に保持し結晶化を完了させた。この
ゼオライトの粒度分布およびカルシウムイオン交換量を
測定し表−1および表−2に示した。実施例 10 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い実施例1におけると同じ
操作でゼオライトを製造した。
ただしアルミン酸ソーダ水溶液とケイ酸ソーダ水溶液の
温度を2『Cにし、これらの液の混合開始時から昇温開
始時までの1時間は混合液の温度を20℃に保持した。
このゼオライトの粒度分布およびカルシウムイオン交換
量を測定し表−1および表−2に示した。実施例 11 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同
じ操作でゼオライトを製造した。
ただし、両水溶液を同時に投入開始してから昇温開始時
までの時間を1.5時間にした。このゼオライトの粒度
分布およびカルシウムイオン交換量を測定し表−1およ
び表−2に示した。実施例 12 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同
じ操作でゼオライトを製造した。
ただし両水溶液を同時に投入開始してから昇温開始時ま
での時間を30分にした。このゼオライトの粒度分布お
よびイオン交換量を測定し表−1および表−2に示した
。実施例 13 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソダ水溶液
とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同じ
操作でゼオライトを製造した。
ただし、両水溶液を同時に投入開始してから昇温開始ま
での時間を2時間にした。このゼオライトの粒度分布お
よびカルシウムイオン交換量を測定し表−1および表−
2に示した。実施例 14 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソダ水溶液
とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同じ
操作でゼオライトを製造した。
ただし、両水溶液を同じに混合開始してから昇温開始ま
での時間を3時間にした。このゼオライトの粒度分布を
測定し表−1に示した。実施例 15 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同
じ操作でゼオライトを製造した。
ただし、両水溶液を同じに混合開始してから昇温開始ま
での時間を15分にした。このゼオライトの粒度分布お
よびカルシウムイオン交換量を測定し表−1および表−
2に示した。実施例 16 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同
じ操作でゼオライトを製造した。
ただし、両水溶液の反応槽への投入時間を10分にした
。このゼオライトの粒度分布およびカルシウムイオン交
換量を測定し表−1および表−2に示した。実施例 1
7 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソーダ水溶
液とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同
じ操作でゼオライトを製造した。
ただし、両水溶液の反応槽への投入時間を20分にした
。このゼオライトの粒度分布およびカルシウムイオン交
換量を測定し表−1および表−2に示した。実施例 1
8 実施例1と同じ組成、同じ液量のアルミン酸ソダ水溶液
とケイ酸ソーダ水溶液を用い、実施例1におけると同じ
操作でゼオライトを製造した。
ただし、両水溶液の反応槽への投入時間を30分にした
。このゼオライトの粒度分布およびカルシウムイオン交
換量を測定し表−1および表−2に示した。実施例 1
9 市販のケイ酸ソーダ水溶液(SiO2濃度28,6wt
%)を水で希釈し、さらにアルミン酸ソーダ水溶液を水
で希釈し、実施例1と同じ組成、同じ液量に調製した。
これら両液を用い実施例1におけると同じ操作でゼオラ
イトを製造した。このゼオライトの粒度分布およびカル
シウムイオン交換量を測定し表−1および表−2に示し
た。表−2で2分および4分の残存カルシウム濃度は小
さいほどカルシウムイオン交換速度が大きいことを意味
し、また15分の残存カルシウム量は小さいほどイオン
交換容量が大きいことを意味する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルミン酸アルカリ水溶液及びケイ酸アルカ水溶液
    を混合して結晶化させることにより洗剤のビルダーとし
    て適当であるゼオライトを製造するに際し、SiO_2
    濃度5〜20wt%のケイ酸アルカリ水溶液、Al_2
    O_3濃度7〜20wt%のアルミン酸アルカリ水溶液
    を用いて、これらを40〜70度Cの温度で混合撹拌し
    、その際反応液中のSiO_2/Al_2O_3モル比
    を1.8〜2.2とし前記温度で0.5〜2時間保持し
    、次いで75度C以上の温度で結晶化させることを特徴
    とするゼオライトの製造方法。
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