優れたカチオン交換特性を示すナノサイズA型ゼオライトの合成Novel synthesis of nanosized A-type zeolites exhibiting excellent cationic exchange properties
花王株式会社素材開発研究所Materials Development Research Laboratories, Kao Corporation ◇ 〒640-8580 和歌山県和歌山市湊1334
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一次粒径がナノサイズ(100 nm未満)のゼオライトは,ミクロンサイズやサブミクロンサイズゼオライトに比べ,大きな外部比表面積とそれに起因する小さな物質移動抵抗により,優れた特性発現が期待できる。ゼオライトの中でも最もAlリッチ(Al/Si=1)なゼオライトであるA型ゼオライトは,最大のカチオン交換容量を持つことから,カチオン交換体(洗剤用ビルダー)として使用されており,その生産量は種々のゼオライトの中で最大であり,産業上,最も重要なゼオライトの一つと言える。A型ゼオライトの性能(カチオン交換速度)向上の観点から,これまで一次粒径の微粒化の試みが活発に行われてきたが,安価汎用原料(水ガラス,アルミン酸ソーダ)からナノサイズA型ゼオライトが合成された例は無い。今回,我々はノニオン界面活性剤やポリエチレングリコールといった汎用基材を結晶成長抑制剤として用いることにより,初めて安価汎用原料(水ガラス,アルミン酸ソーダ)から高濃度,高収率でナノサイズA型ゼオライトを合成することに成功し,更にこのナノサイズA型ゼオライトが非常に優れた性能(カチオン交換速度)を発現することを明らかにした。
It is expected that nanosized zeolites with the primary particle size of less than 100 nm exhibit improved properties based on the large external surface area-to-volume ratios and reduced mass transfer resistance, compared with micron-sized and submicron-sized zeolites. Since A-type zeolites having the highest Al/Si molar ratio (Al/Si=1) show the highest cationic exchange capacity among various types of zeolites, they are widely used as cationic exchangers (detergent builders). Thus, their production is the most among various types of zeolites, indicating that A-type zeolites should be the most important zeolites in the viewpoint of the industrial application. Many attempts have been made to reduce the primary particle size of A-type zeolites because of their improved properties (cationic exchange rate). However, to the best of our knowledge, no report has been published on synthesis of nanosized A-type zeolites from common starting materials such as sodium silicates and sodium aluminates. Here, we present high concentration and high yield synthesis method of nanosized A-type zeolites from the common starting materials by using a nonionic surfactant and polyethylene glycol as crystallization inhibitors. In addition, we show that the nanosized A-type zeolites exhibit excellent cationic exchange properties (cationic exchange rate), which should be due to their smaller primary particle size (nano-size) and their larger external surface area-to-volume ratios.
Key words: nano; A-type zeolite; primary particle size; cationic exchange property; synthesis
© 2004 ゼオライト学会© 2004 Japan Association of Zeolite
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