JP2017114755A - ゼオライト、及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、簡便な処理によりＭＦＩ型のゼオライトの疎水性を高めたゼオライト及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】〔１〕ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成して得られる、ゼオライト、及び〔２〕 ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成する工程を有するゼオライトの製造方法。【選択図】なし
Description
本発明は、疎水性を高めたゼオライト、及びその製造方法に関する。
ゼオライトは大表面積を有するアルミノシリケ−ト多孔体であり、水分子や、アルデヒド類、ケトン類をはじめとする低分子量の有機物吸着性能に優れている。ゼオライトの吸着特性はＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比に依存し、低ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有するゼオライトは、強い親水性を示すため、エアコンや冷蔵庫等の除湿剤として工業的にも多用されている。一方で高ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有するゼオライトは、比較的疎水性を示すため、有機溶剤やアルデヒド等の有害有機物除去剤として、ハニカムロータやフィルタ等に用いられている。しかしながら、水の共存下で有機物質を効率的に吸着させるためには、ゼオライトの吸水能力をできる限り低くしなければならない。
シリカやゼオライト等の多孔性物質に対する更なる疎水化処理としては、例えば疎水性シリカをトリメチルエトキシシラン［Ｍｅ3−Ｓｉ−ＯＥｔ］（例えば、特許文献１）や、ヘキサメチルジシラザン［Ｍｅ3Ｓｉ−ＮＨ−ＳｉＭｅ3］（例えば、特許文献２）などの有機シリル化剤で処理する方法、あるいはゼオライトにポリビニルアルコールを塗付したのち、不活性ガス流通下で加熱して炭化処理を施す方法（例えば、特許文献３）等の技術が知られている。
ゼオライトに対する疎水化処理方法として、前述したように種々の技術が開示又は報告されているが、これらの技術においては、試薬が高価であったり、有機溶媒を必要とするために製造工程や残液処理工程が煩雑であったり、表面が有機物で被覆されているために耐熱性に劣るなど、工業的な実用化には依然として課題が多い。
本発明は、簡便な処理によりＭＦＩ型のゼオライトの疎水性を高めたゼオライト及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明は、簡便な処理によりＭＦＩ型のゼオライトの疎水性を高めたゼオライト及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明者は、熱的な変性を受けにくいＭＦＩ型のゼオライトにおいて、当該ゼオライトを高温で熱処理することで、ゼオライトの疎水性が高められることを見出した。
すなわち本発明は、下記の〔１〕及び〔２〕に関する。
〔１〕ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成して得られる、ゼオライト。
〔２〕ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成する工程を有するゼオライトの製造方法。
すなわち本発明は、下記の〔１〕及び〔２〕に関する。
〔１〕ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成して得られる、ゼオライト。
〔２〕ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成する工程を有するゼオライトの製造方法。
本発明によれば、簡便な処理により疎水性を高めたゼオライト及びその製造方法を提供することができる。
本発明のゼオライトは、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成して得られる。このように、簡便な処理により疎水性を高めたゼオライトが得られる。
本明細書において、上記の工程を経て得られた疎水性が高められたゼオライトを「疎水化ＭＦＩ型ゼオライト」と称する。疎水化ＭＦＩ型ゼオライトは、同一のＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比のＭＦＩ型ゼオライトにおいて、未処理のＭＦＩ型ゼオライトと比較して、高いｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比を示すＭＦＩ型ゼオライトを意味する。
未処理のＭＦＩ型ゼオライトｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比（Ｓｃ）に対する疎水化ＭＦＩ型ゼオライトのｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比（Ｓｅ）の向上率｛〔（Ｓｅ−Ｓｃ）／Ｓc〕×１００｝（％）は、特に限定されないが、好ましくは１％以上、より好ましくは３％以上、更に好ましくは５％以上、更に好ましくは８％以上、更に好ましくは１２％以上、更に好ましくは１５％以上である。当該向上率｛〔（Ｓｅ−Ｓｃ）／Ｓc〕×１００｝（％）は、その上限は特に限定されないが、例えば、３０％以下である。
ｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比は、実施例に記載の測定方法による。
未処理のＭＦＩ型ゼオライトｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比（Ｓｃ）に対する疎水化ＭＦＩ型ゼオライトのｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比（Ｓｅ）の向上率｛〔（Ｓｅ−Ｓｃ）／Ｓc〕×１００｝（％）は、特に限定されないが、好ましくは１％以上、より好ましくは３％以上、更に好ましくは５％以上、更に好ましくは８％以上、更に好ましくは１２％以上、更に好ましくは１５％以上である。当該向上率｛〔（Ｓｅ−Ｓｃ）／Ｓc〕×１００｝（％）は、その上限は特に限定されないが、例えば、３０％以下である。
ｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比は、実施例に記載の測定方法による。
ＭＦＩ型ゼオライトは、国際ゼオライト学会（International Zeolite Association）により付与されている構造コードＭＦＩの幾何構造を有するゼオライトである。
ＭＦＩ型ゼオライトのＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比は、１００〜１５００であり、より好ましくは２００〜１０００、更に好ましくは２５０〜６００、更に好ましくは３００〜４００である。
ＭＦＩ型ゼオライトの市販品としては、東ソー株式会社製、商品名「HSZ-800」が挙げられる。
ＭＦＩ型ゼオライトのＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比は、１００〜１５００であり、より好ましくは２００〜１０００、更に好ましくは２５０〜６００、更に好ましくは３００〜４００である。
ＭＦＩ型ゼオライトの市販品としては、東ソー株式会社製、商品名「HSZ-800」が挙げられる。
以下、本発明の疎水化ＭＦＩ型ゼオライトの製造方法について説明する。
本発明のゼオライトの製造方法は、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成する工程を有する
焼成の温度は、疎水化ＭＦＩ型ゼオライトの疎水性を高める観点から、５００〜９００℃であり、好ましくは５５０〜８００℃、より好ましくは６００〜７００℃、更に好ましくは６３０〜６８０℃である。
焼成時間は、疎水化ＭＦＩ型ゼオライトの疎水性を高める観点から、好ましくは３０分〜６０分、より好ましくは３５分〜５０分、更に好ましくは３５〜４５分である。
本発明のゼオライトの製造方法は、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成する工程を有する
焼成の温度は、疎水化ＭＦＩ型ゼオライトの疎水性を高める観点から、５００〜９００℃であり、好ましくは５５０〜８００℃、より好ましくは６００〜７００℃、更に好ましくは６３０〜６８０℃である。
焼成時間は、疎水化ＭＦＩ型ゼオライトの疎水性を高める観点から、好ましくは３０分〜６０分、より好ましくは３５分〜５０分、更に好ましくは３５〜４５分である。
焼成の雰囲気は、窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下であっても、空気中であってもよい。
焼成の雰囲気は、疎水化ＭＦＩ型ゼオライトの疎水性を高める観点から、加湿雰囲気であることが好ましい。
加湿雰囲気としては、例えば、その湿度レベルは１〜３０ｇ／ｍ3である。
加湿雰囲気は、ガスを水中でバブリングしてゼオライトを焼成するオーブンの中に導入すること行うことができる。
焼成の雰囲気は、疎水化ＭＦＩ型ゼオライトの疎水性を高める観点から、加湿雰囲気であることが好ましい。
加湿雰囲気としては、例えば、その湿度レベルは１〜３０ｇ／ｍ3である。
加湿雰囲気は、ガスを水中でバブリングしてゼオライトを焼成するオーブンの中に導入すること行うことができる。
本発明の製造方法により得られる疎水化ＭＦＩ型ゼオライトは、疎水性が高められるため、水分の存在下での有機物の吸着に好ましく用いられ、より具体的には、好ましくは空気中の有機物の吸着に好ましく用いられる。
本発明の疎水化ＭＦＩ型ゼオライトは、より具体的には、脱臭剤等に用いられる。
本発明の疎水化ＭＦＩ型ゼオライトは、より具体的には、脱臭剤等に用いられる。
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
本実施例において、評価は以下の方法で行った。
本実施例において、評価は以下の方法で行った。
〔吸着容量及びｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比〕
マクベインベーカーバランス法により以下に示す条件により、水蒸気（Ｈ2Ｏ）及びノルマルブタン（ｎＣ４）の吸着試験をそれぞれ別々に行い、ｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比を［ｎＣ４の吸着量（質量％）／Ｈ2Ｏの吸着量（質量％）］から求めた。
・前処理条件：７０３Ｋ、２時間真空排気
・測定条件：２５℃
・Ｈ２Ｏ圧力：３．１ｋＰａ
・ｎＣ４圧力：３３．３ｋＰａ
マクベインベーカーバランス法により以下に示す条件により、水蒸気（Ｈ2Ｏ）及びノルマルブタン（ｎＣ４）の吸着試験をそれぞれ別々に行い、ｎＣ４／Ｈ2Ｏ吸着選択比を［ｎＣ４の吸着量（質量％）／Ｈ2Ｏの吸着量（質量％）］から求めた。
・前処理条件：７０３Ｋ、２時間真空排気
・測定条件：２５℃
・Ｈ２Ｏ圧力：３．１ｋＰａ
・ｎＣ４圧力：３３．３ｋＰａ
実施例１
ＭＦＩ型ゼオライト（ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比＝３３０）を水中でバブリングした空気を導入したオーブン中で、６５０℃で４０分間焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して、表１に示した。
ＭＦＩ型ゼオライト（ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比＝３３０）を水中でバブリングした空気を導入したオーブン中で、６５０℃で４０分間焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して、表１に示した。
実施例２
オーブンに対して、水中でバブリングをせずに、空気を導入した以外は実施例１と同様の条件で、ＭＦＩ型ゼオライトを焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して表１に示した。
オーブンに対して、水中でバブリングをせずに、空気を導入した以外は実施例１と同様の条件で、ＭＦＩ型ゼオライトを焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して表１に示した。
実施例３
ＭＦＩ型ゼオライト（ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比＝１０００）を水中でバブリングした空気を導入したオーブン中で、６５０℃で４０分間焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して表１に示した。
ＭＦＩ型ゼオライト（ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比＝１０００）を水中でバブリングした空気を導入したオーブン中で、６５０℃で４０分間焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して表１に示した。
実施例４
オーブンに対して、水中でバブリングをせずに、空気を導入した以外は実施例３と同様の条件で、ＭＦＩ型ゼオライトを焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して表１に示した。
オーブンに対して、水中でバブリングをせずに、空気を導入した以外は実施例３と同様の条件で、ＭＦＩ型ゼオライトを焼成した。得られたゼオライトの各種物質の吸着容量を評価して表１に示した。
比較例１、２
表１に示すＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有するＭＦＩ型ゼオライトを、加熱処理を行わず、各種物質の吸着容量を評価して、表１に示した。
表１に示すＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比を有するＭＦＩ型ゼオライトを、加熱処理を行わず、各種物質の吸着容量を評価して、表１に示した。
以上、実施例２と比較例１との対比から、ＭＦＩ型のゼオライトを焼成することで疎水性が高められることが理解できる。これらのnC4/H2O選択比の結果から、当該焼成によって、SiO2/Al2O3比を3倍程度に高めた場合（比較例２参照）と同等の疎水性向上効果が得られると理解できる。
実施例１と比較例１との対比から、ＭＦＩ型のゼオライトを、加湿雰囲気下で焼成することでより顕著に疎水性が高められることが理解できる。これらのnC4/H2O選択比の結果から、当該焼成によって、シリカアルミナ比を3倍程度に高めた場合よりも、優れた疎水性向上効果が得られると理解できる。加湿雰囲気とすることで、水分存在下での焼成となるので、むしろ親水性が高まりそうであるところ、疎水性が高まり、その疎水性向上効果が実施例２に示される非加湿の雰囲気下での焼成で得られる効果よりも、顕著であることは予想外である。
SiO2/Al2O3比を1000にまで高めた場合であっても、実施例３及び４と比較例２との対比から、ゼオライトの疎水性が高められると理解できる。
以上、実施例及び比較例の結果から、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを焼成することで疎水性を高めたゼオライトが得られるといえる。
実施例１と比較例１との対比から、ＭＦＩ型のゼオライトを、加湿雰囲気下で焼成することでより顕著に疎水性が高められることが理解できる。これらのnC4/H2O選択比の結果から、当該焼成によって、シリカアルミナ比を3倍程度に高めた場合よりも、優れた疎水性向上効果が得られると理解できる。加湿雰囲気とすることで、水分存在下での焼成となるので、むしろ親水性が高まりそうであるところ、疎水性が高まり、その疎水性向上効果が実施例２に示される非加湿の雰囲気下での焼成で得られる効果よりも、顕著であることは予想外である。
SiO2/Al2O3比を1000にまで高めた場合であっても、実施例３及び４と比較例２との対比から、ゼオライトの疎水性が高められると理解できる。
以上、実施例及び比較例の結果から、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを焼成することで疎水性を高めたゼオライトが得られるといえる。
本発明の製造方法により得られる疎水化ＭＦＩ型ゼオライトは、疎水性が高められ、水分の存在下での有機物の吸着に好ましく用いられ、より具体的には、脱臭剤等に応用できる。
Claims (6)
- ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成して得られる、ゼオライト。
- 加湿雰囲気下で焼成を行う、請求項１に記載のゼオライト。
- 焼成時間が３０分〜６０分である、請求項１又は２に記載のゼオライト。
- ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3モル比１００〜１５００のＭＦＩ型ゼオライトを５００〜９００℃の温度で焼成する工程を有するゼオライトの製造方法。
- 加湿雰囲気下で焼成を行う、請求項４に記載のゼオライトの製造方法。
- 焼成時間が３０分〜６０分である、請求項４又は５に記載のゼオライト。
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