BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH
KHOA HOA SSP =
KHOA LUAN TOT NGHIEP
Trang 2GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: Ló Ngọc Vy NHAN XET CUA HOI DONG KHOA HOC
SCS EEE EEE EES SSE ESE SCRE CR REC RR ee eee ee eee eee eee
SSS SSS SSS SSCS SESS ESC SESE SSSR SPCR CRP ee Hee ee eee eee eee
SESS SSE SEES SSS ESSE SESS SHEESH ESHEETS EEE HESS ESTHET RECHERCHES SPSS ESSE SEES EEE SSE EEE SHEESH SHEE ESE EEE ESSE EEE HEHE SESH EERE EHE HR H eee e ee SPSS EEE EEE EEE EEE EEE EEE EEE EEE EEE ESE EEE EE HEHEHE RHEE EEE RH HHH RHR eRe eee SPSS EEE EEE SESE ESE ESE SHEESH SEES EHEC ESHER REESE RHE eee ee eee eee eee SPSS SESE EEE EEE SEES EEE EEE EEE EEE EEE EEE EEE EERE CH CHEER Hee ee ee eee ee ee ee "“eđô+*ô*ô.*w *w*ôô%ô*%*%**%**%%*%**%%%%%%%%%%%%%%%*%%%*%%%%w%*%%%%%%%%%%*%%%%%%%%%%*%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%*%%%%%%*%*%*%%w SSCS ESRC EE REE KER CEE CHEESES SEES ESE SESE SEES CEES EER CCR CREE CCR Cee ee ee ee eee ee ee ee #%ô%ôđ%%%đ%%*%*%%*%%%%%%%%%Y%%Y%%%đ%%%%%%%%%*%%%%Y%%%%%%%%*%%%đ%%%%%%%%%%%%%%%%*%đ*%%%%*%%*%%*%%%%%%*%%%%%*%%%%%%%%*%%%%đ SSS CSS ESSE SSS SESS SESS SSS SESE SSS SSS SESE SESS ESSE ESSE SESS SSE SESS SSE ESTES HSH ESHER e
SESE SSS SSSR ESSERE CREP eee eee ee
Trang 3GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: Ló Ngọc Vy MỤC LỤC LấN GA N ễN G2 G0 t0 GGGGAGG0G00002200G0G0A3G024 4a l ED a i aca ac aceite 2
CHUNG 1: TING CIN ¿c-itccaaici-a-a-eacei 3
1.1 Tinh hinh san xuat va tỏi chế nhựa trờn thế giới - - 5< csx+cee 3 1.1.1 Tỡnh hỡnh sản suất nhựa trờn thế giới 2 sex vervxere 3 1.1.2 Tỡnh hỡnh tỏi chế nhựa trờn thế giới . 2-5 zezvervrcrsere 3 L1 TẾ niờn Kết NI ca exeniokeddikieneeiadeeiiiioiaeeneeeeeeee 5
1.2 Cracking hidrocacbon cao phõn tử ỏc 7
1.2.1 Sơ lược về phản ứng cracking 2-5 5< + xvvrkervsrszzazzvxee 7 1.2.2 Cơ chế crackingg - -s- set Su x4 3332243111 E4e3erAszkssrxrsrxeie 8
1.2.3 Vật liệu xỳc tỏc cho qua trinh cracking - 2â sô+sx++xes+vxee 10 li CO MÁ 0200202020 c0 (0100062000 1A2026xscoay l5
3⁄1 TH diều cõu W2 4602020000000 eis 15
95550 Tie el coe Nala cai casas as ieee abscess 15
55:3 Chi Chana sisi acinus 16 LÁT G2206 26661662s66265600091440ó054406335666600/3XG0 050) l6 1.4.1 Khỏi nhiệm về zeoli eo l6 ma I a a ._-.—_—— 1Ỉ 1 aaeaiiee-eeee 17 xa“ 18 1.4.4 Cỏc cỏch chế tao Zeolit sccccsesessesseseesorersnesneeneenessesnennesnesecsnsncencensenses 19
I.5 Mục tiờu và nội dung nghiờn cứu 2s s sCeEEeEEZÊEzzrrrerrzevvee 21
Trang 419 Diờn GIÁ 4606100003100 0000100593000010600102U56 6264/2444 24 2.2.1 Điều chế vật liệu xỳc tỏc từ cao lanh tự nhiờn .- -5 24 2.2.2 Điều chế zeolit Y từ cao lanh tự nhiờn - 2-52 sex 25 2.3 Phương phỏp nghiờn cứu cấu trỳc - 2 xxx cv E11233 13032111) 28
221.1 N4 6 X HN cu eae cai 28
2.3.2 Phương phỏp khối phổ plasma cảm ứng cao tần (ICP MS) 29 134 Đu đu HA Mộ HA E24 22)626664623226vudauoli 29 2.3.4 Phụ hồng ngoại (IR) 2-2 ESZSEEEEZCEÊCSE7EEZvervzzrrzrcrvzcr 30 CHƯƠNG 3: KẫT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 22-2255 s2 czccvcvzzS 31
3.1 Đặc trưng của vật liệu xỳc tỏc nen eneesrke 31 3.1.1 Cao lanh tự nhiờn - - Q Q0 HH ng ng ng 31
3.1.2 Mẫu C2NB10 và C4NBIO o cccccesssecesseessssessuesnssnesnesecenssnssnsensenseneenssee 31
kh: An 7â 35
3.2 Hoạt tớnh xỳc tỏc của vật liệu - ¿2-2-2 S3 EE172352 3222 c2xxExrrvrrre 38
3.2.1 Nhiệt phõn nhựa khụng xỳc tỏc - Ăn, 38
"BI š n m—_——— 40
3.2.3 Nhiệt phõn nhựa thải bằng xỳc tỏc zeolit Y - 5-52 s5 csscez 43
KẫT LUẬN VÀ KIấN NGHỊ .- 2° ¿S2 CS S2S3CEEE25732E232E2ep1c2xerr 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO - 2° + St ẫEE14 EE1EE151EE2157112E112253e230 47
i
Trang 5GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: Ló Ngọc Vy
DANH MỤC HèNH VỆ
Hỡnh 1.1: Cụng thức cấu tạo polyetilen 5-6 sxcEeEvrkkegkerree 5 Hỡnh 1.1: Cụng thức cấu tạo polypropilen 0.ccccccsccscssessssssessessvecseesscssnecssesneeens 6 Hỡnh 1.1: Cấu trỳc khung mạng của zeolit Y 2- 2 2+tsevZ2zzvrvervrsrszee 18 Hinh 2.1: Hộ thong nhiột phan mhya cosccsssesscesssessessveesoresntevessnesnvesvenensenensanes 23
Bibra 22/2" been eh Che Ne ss aaa 28
Hỡnh 3.1: Hỡnh dạng và kớch thước của xỳc tỏc sau khi tạo viờn 31 Hỡnh 3.2: Giản đồ XRD của cỏc mẫu C2NBI10 sau khi hoạt húa HC] 2N 32 Hỡnh 3.3: Giản đồ XRD của cỏc mẫu C4NBI10 sau khi hoạt húa HCI 4N 33 Hỡnh 3.4: Phổ IR của cỏc mẫu C2NB10 và C4NBI0 -55ccce sec 34 Hỡnh 3.5: Sản phẩm của mẫu ZEYN .- 5- Sỏch gecevkxerseee 35 Hỡnh 3.6: Giản đồ XRD của mẫu ZEYN .À 2 52 s2 sex yzcvvzcvzcxzrrvrre 36 Hỡnh 3.7: Phổ IR của mẫu Z“Y2N - 2 2s s93 E9C S35 5 8xx 37 Hỡnh 3.8: Đồ thị biểu điễn lượng dõu sinh ra theo thời gian nhiệt phõn 39 Hỡnh 3.9: Mối quan hệ thẻ tớch với nhiệt độ - 2 s2 sec 3xx 40 Hỡnh 3.10: Mối quan hệ phần trăm thể tớch theo thời gian 5 42 Hỡnh 3.11: Đồ thị biểu diễn biến thiờn nhiệt độ cột nhiệt phõn theo thời gian 43 Hỡnh 3.12: Đồ thị biểu diễn lượng dầu sinh ra theo thời gian nhiệt phõn 45 Hỡnh 3.13: Mối tương quan giữa thờ tớch dầu và nhiệt độ nhiệt phõn nhựa thải 45
‹-
Trang 6GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: Ló Ngọc Vy
DANH MUC BANG BIEU
Bảng! I: Một số chất màu thụng dụng cho nhựa PP 2- 2 s22 7 Bảng 1.2: Trỡnh bảy cỏc điều kiện tổng hợp zeolit X, zeolit Y, mordenit 20 Bảng 2.1: Danh mục cỏc loại húa chất sử dụng 5-56 Sv+vsecrsret 22
Bảng 2.2: Danh mục cỏc loại dụng cụ thiết bị đó sử dụng - -5- 22
Bang 3.1: Bang trinh bay kột qua đo ICP-MS và XRE 5-55 31 Bang 3.2: Tan số dao động của cỏc nhúm chức của mẫu C2NB10 và C4NB10 35 Bảng 3.3: Tần số dao động của cỏc nhúm chức của mẫu ZY2N 38 Bảng 3.4: Kết quả nhiệt phõn nhựa khụng xỳc tỏc - â5255 25⁄2 39
Bảng 3.5:So sỏnh cỏc quỏ trỡnh nhiệt phõn sử dụng xỳc tỏc khỏc nhau 4I
Bỏng 36: KỆ QUÁ nh ĐÀ ÂN s20 0226666020606 00166 66566 4) Bảng 3.7: Kết quả nhiệt phõn nhựa thải sử dụng xỳc tỏc ZY2N - 44
DANH MUC CAC CHO VIET TAT
PE: Polyetilen
LDPE: PE ty trong thap
LLDPE: PE ty trong thap mach thing
HDPE: PE ty trong cao
VLDPE: PE ty trong rat thap
MDPE: PE ty trong trung binh
UHMWPE: PE cú khối lượng phõn tử rất cao
PP: Polypropilen
FCC: FLUIDIZED CATALYTIC CRACKING
Trang 7GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
LOI CAM ON
Lời đầu tiờn của khúa luận, em xin được gửi lời cảm ơn chõn thành tới cụ Nguyễn Thị Trỳc Linh, người đó tận tỡnh chỉ bảo giỳp em vượt qua cỏc trở ngại về kiến thức để từng bước hoàn thành đề tài nghiờn cứu Những lời gúp ý của cụ, khụng chỉ cú những lời động viờn mà cũn cú những lời la rầy, khuyờn răn, tất cả đều chứa đựng tắm lũng
chõn thành của một nhà giỏo Những điều đú làm em vững tin hoản thành tốt khúa luận
tốt nghiệp này
Em xin chõn thành cảm ơn cỏc thầy cụ trong khoa Húa trường Đại học Sư phạm Thành phố Hỗ Chớ Minh, cỏc thầy cụ khụng chỉ đó tạo cho em nờn tảng vững chắc giỳp em hoàn thành khỏa luận mà cũn là hành trang giỳp em tự tin hơn trờn bước đường
tương lai
Xin gửi lời cảm ơn sõu sắc tới ba mẹ, em trai và bạn Nguyễn Thành Cụng, những người đó giỳp em mọi mặt trong học tập cũng như trong cuộc sống
Cuối cựng em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bố đó ủng hộ và giỳp đỡ nhiệt
tỡnh để em hoàn thảnh khúa luận này
Trang 8GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
MO DAU
Theo khảo sat của cơ quan mụi trường, trung bỡnh một năm, một người Việt Nam
thải ra mụi trường 30 kg sản phẩm cú nguồn gốc từ nhựa Con số này khụng chỉ đừng ở đú, đến năm 2005 là 35 kg/ l người/ I năm Những số liệu sơ bộ trờn cho thấy thực trạng sử dụng cỏc sản phẩm cú nguồn gốc từ nhựa ở nước ta hiện nay là rất lớn Nú đó trở
thành một thúi quen khụng thẻ thiếu, “ăn sõu” vào hoạt động mua bỏn của nhiều người
Thành phần húa học chớnh của sản phẩm cú nguồn gốc từ nhựa là polyetilen, polypropilen cú độ thấm nước nhỏ, tớnh đàn hồi và độ bền húa học cao Đặc điểm này dẫn tới đặc trưng rất khú phõn hủy của cỏc sản phẩm trờn Theo cỏc nhà khoa học, khi
thải ra mụi trường phải mắt hàng trăm năm tới hàng nghỡn năm mới bị phõn hủy hoàn
toàn Ngoài hai thành phần chớnh trờn, người ta cũn thờm vào cỏc phụ gia như chất húa
đẻo, kim loại nặng, phẩm màu ]à những chất cực kỡ nguy hiểm
Ngày nay cụng nghệ chuyển húa rỏc thải nhựa thành dầu nhiờn liệu đang được quan tõm nghiờn cứu Trong quỏ trỡnh chuyờn húa chất lỏng, mạch hidrocacbon cao phõn tử trong nhựa PE, PP sẽ cracking do quỏ trỡnh nhiệt phõn tạo thành từ rỏc, điều đú giải quyết vấn đề ụ nhiễm mụi trường, vừa cú thể thu được lợi nhuận từ rỏc Việc nghiờn cửu cỏc chất xỳc tỏc phự hợp sử dụng cho quỏ trỡnh nhiệt phõn nhựa thải nhằm tăng hiệu suất thu hụi, giảm lượng chất thải độc hại, giảm chỉ phớ giỏ thành sản phẩm luụn là vấn đề
mới, đặc biệt là sử dụng xỳc tỏc được điều chế từ nguồn vật liệu của Việt Nam
Thực tế, Việt Nam là đất nước cú nguồn cao lanh rất phong phỳ, phõn bố rộng rói trờn khắp lónh thổ Nghiờn cứu sử dụng cao lanh làm vật liệu nguồn trong tổng hợp xỳc tỏc sẽ tận dụng được nguồn tài nguyờn quốc gia cho phỏt triển cụng nghiệp và cải thiện
mụi trường
Chớnh vỡ những lý do trờn, chỳng tụi tiến hành nghiờn cứu đẻ tài: “Điều chế chất
xỳc tỏc từ vật liệu nguồn cao lanh Quảng Ngói sử dụng cho quỏ trỡnh nhiệt phõn nhựa thải'`
Trang 9
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
CHUONG 1: TONG QUAN
1.1 Tỡnh hỡnh sản xuất và tỏi chế nhựa thế giới!
1.1.1 Tỡnh hỡnh sản xuất nhựa trờn thế giới
Trờn thế giới ngành sản xuất và tỏi chế nhựa là một ngành kinh tế kỹ thuật về gia cụng chất đang phỏt triển mạnh mẽ và tăng theo sự phỏt triển kinh tế Hằng năm, thế giới
sản xuất hơn 150 triệu tấn nhựa và mức tiờu thụ đầu người ở cỏc nước dao động trong
khoảng 60-1 00kg/người.năm (Chiellini 2000; Reddy và cộng sự, 2003) Đối với cỏc nước
đang phỏt triển, mặc dự mức tiờu thụ sản phẩm nhựa tớnh trờn đầu người thấp hơn cỏc
nước phỏt triển, nhưng tổng sản lượng sản xuất và phỏt triển cũng rất đỏng kể Tớnh trung
bỡnh năm 2000, Trung Quốc đó tiờu thụ 16 triệu tấn plastic, đứng thử 5 trờn thế giới chỉ sau Mỹ, Đức, Nhật, Nam Triều Tiờn (Ren, 2003)
Sản lượng nhựa trờn thế giới tăng bỡnh quõn hàng năm 3,5% Năm 1997 tổng sản lượng nhựa núi chung của thế giới là 127 triệu tấn Riờng Tõy Âu 27,978 triệu tấn (trong đú LDPE chiếm 20,5%, HDPE : 14%) Chỉ tớnh riờng HDPE năm 1999 thộ giới đó sản xuất 27,4 triệu tấn, năm 2000 33,8 triệu tấn, HDPE năm 1999 là 16,3 triệu tấn năm
_ 2000 :20,6 triệu tấn
1.1.2 Tỡnh hỡnh tỏi chế nhựa trờn thế giới 1.1.2.1 Tỡnh hỡnh phỏt sinh nhựa phế thải
Theo số liệu thống kờ năm 1997 lượng chất thải rắn của Mỹ là 217 triệu tắn trong
đú cú 21,5 triệu tấn nhựa phế thải chiếm 9,9% Lượng nhựa phế thải của cỏc nước Tõy
Âu năm 1994 từ tổng cỏc nguụn thải là 17,505 triệu tắn, trong đú nhựa phế thải từ nguồn sinh hoạt chiếm khoảng 60%, nhựa phờ thải từ ngành cụng nghiệp chiếm 5,4%, cũn lại là cỏc ngành khỏc chiếm khoảng 34,6%
Riờng trong rỏc thải sinh hoạt, tỷ lệ nhựa chiếm từ 1-10% tựy thuộc vào mức độ
phỏt triển ngành cụng nghiệp nhựa từng nước và từng thành phố cú những thúi quen sinh
hoạt, mức thu nhập thấp hay cao
Ty T—FƑ—F—FƑ—Ƒ———=—-aa-aœaan
Trang 10GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
1.1.2.2 Tinh hinh tai chế nhựa phẻ thải
Vật liệu nhựa đó được phỏt triển từ những năm đầu thế kỷ 20, được ứng dung trong nhiều lĩnh vực đời sống và quốc phũng Nhiều loại đó được thay thế cỏc loại vật liệu truyền thống như gỗ, thủy tinh, giấy, sắt, thộp, làm bao bỡ, làm cỏc chỉ tiết mỏy múc
trong ngành xõy dựng, điện, điện tử, ụ tụ
Năm 2001 tại Nhật, số lượng sản phẩm PET được thu hỏi tỏi chế khoảng 109.190 tấn, trờn tụng số cỏc sản phẩm PET: 388.900 tắn, tỷ lệ thu hỏi tỏi chế được 28% Tại Chõu Âu, sản phẩm được tỏi chế là 344.000 tấn tăng 20% so với năm 2000 Vào năm 2006, cỏc sản phẩm PET được tỏi chế đạt đến 700.000 tắn
Ngày nay, nguyờn liệu làm PET (Polyethylene Terephthalate) được sử dụng sản
xuất nhiều sản phẩm phục vụ đời sống, với ưu điểm ớt ảnh hưởng đến sức khỏe người tiờu dựng, cơ sở lý tớnh cú nhiều mặt trội hơn cỏc sản phẩm truyền thống như: thủy tỉnh,
kim loại nờn nhu cầu sử dụng PET xu hướng sẽ tăng nguyờn liệu PET hiện nay được
sử dụng để gia cụng cỏc sản phẩm bao bỡ rỗng, bao bỡ mềm: Cỏc loại chai phục vụ cụng nghiệp chế biến thực phẩm, mỹ phẩm, chất tẩy rửa, màng, sợi Trờn thế giới xu hướng này tiếp tục gia tăng Ngoài những ưu điểm về kỹ thuật, giỏ thành thấp hơn so với cỏc
loại nguyờn liệu khỏc, xu hướng tỏi chế nguyờn liệu PET cũng là một nguyờn nhõn làm tăng trưởng việc sử dụng cỏc sản phẩm bằng chất dẻo PET, trỏnh được ảnh hưởng đến
mụi trường
Cỏc nước Chõu Âu năm 1992 đó ban hành luật bao bỡ và lượng phế thải bao bỡ và
lượng bao bỡ thu gom năm 1995 là 80%, ở Nhật Bản năm 1995 đó ban hành luật thu gom
bao bỡ và tỏi chế bao bỡ và năm 1996 đó thu gom được 1,03 triệu tấn nhựa phế thải chiếm
11,3% lượng phế thải Ở Hàn Quốc tỷ lệ tải chế trong xử lý rỏc thải năm 1994 là 15,4 %
triệu tắn nhưng đến năm 2000 con số này đó tăng lờn 47%, ngựơc lại tỷ lệ chụn lấp đó giam tir 81,4 nam 1994 xuống cũn 47% năm 2000
Vẻ cụng nghệ tỏi chế chat thải đặc biệt là cụng nghệ tỏi chế nhựa: chủ yếu là cụng
nghệ tỏi chế phế thải nhựa thành hạt nhựa để làm nguyờn liệu sản xuất tiếp theo Ngoài ra ST TFTFETFỄFƑ — F
EƑ‡ƑT—‡—————ễễ=zsnễỶùỶZ-ềờẳ-.-.-=Ỷ->.r-re=m
Trang 11GVHD: NGUYEN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
cũn cú một số cụng nghệ tỏi chế nhựa thành vật liệu xõy dựng và nhiờn liệu (dầu DO)
vẫn đang được nghiờn cửu cải tiến cụng nghệ
1.1.3 Thành phần húa học
1.1.3.1 Nhựa polyetilen (PE J/'i
Chất thải nhựa gồm cỏc bao bỡ bằng nhựa polyetilen (PE), sau khi sử dụng trở
thành rỏc thải Trong rỏc thải sinh hoạt cũn cú cỏc loại nhựa khỏc cũng cú chứa cỏc loại
nhựa phế thải Rỏc thải nhựa thực chất là một hỗn hợp nhựa, trong đú chiếm phần lớn là
nhựa PE
PE là một loại nhựa nhiệt đẻo phổ biến của ngành cụng nghiệp húa chất và sản
xuất sản phẩm tiờu dựng Polyetilen cú cấu trỳc đơn giản, chỉ một mạch cacbon đài, với
hai nguyờn tử hidro nối với một nguyờn tử cacbon
tị
Hỡnh 1.1: Cụng thức cầu tạo polyetilen
Sản xuất: Polyetilen được tạo ra từ phản ứng trựng hợp etylen (C:H), một loại khớ nhẹ cú nguồn gốc từ dầu hỏa, nguồn tài nguyờn khụng tỏi tạo được Nú cũn được sinh ra từ phản ứng trựng hợp gốc, trựng hợp cộng anion, phản ứng trựng hợp phối trớ ion hay
phản ứng trựng hợp cộng cation
Peoxit, 100 - 300°C
nCHạ—CH, “TT + XCH— CHyỳạ (eoleden n=3000 - 40 000)
Phõn loại nhựa PE: Polyetilen được chia làm nhiều loại khỏc nhau dựa vào tỷ trọng và sự phõn nhỏnh của chỳng Một số như:
â LDPE (PE ty trong thap): PE co cau tric mạch nhỏnh, tỷ trọng: 0,910- 0,925
g/cm’, nhiột 46 nộng chay: 108-115 °C, nhiột 46 hoa thuy tinh T, = -110°C, 46
kột tinh: 55-65%,
aa aaa ace
Trang 12GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LÃ NGỌC VY Â LLDPE (PE ty trong thấp mạch thẳng): là sản phẩm đồng trựng hợp của
cthylen với alpha-olefin cú mạch cacbon dài hơn như: buten, hexen hoặc
octen LLDPE cú trọng lượng phõn tử cao và khụng đồng nhất về mặt hoỏ học, cú thể bao gồm cả HDPE, tỷ trọng: 0,915-0,925 g/cm'
ôâ HDPE (PE tỷ trọng cao): PE cú mạch thăng dài, hàm lượng kết tỉnh cao: 74-95%, nhiệt độ núng chảy: 130-135%C, ty trọng: 0,941-0,965 g/cm’
Ngoài ra cũn cú một số loại PE khỏc với cụng nghệ sản xuất phức tạp hơn và ớt
thụng dụng hơn, như:
â VLDPE (PE ty trong rất thấp): là loại PE chủ yếu là mạch thẳng, cũn cỏc mạch nhỏnh rat it, ty trong: 0,880- 0,915 g/cm’,
e MDPE (PE ty trong trung bỡnh): tỷ trọng của PE nảy khoảng: 0,926 - 0,940
g/cm’
* UHMWPE (PE cú khối lượng phõn tử rất cao): là loại PE cú khối lượng phõn
tử trung bỡnh số từ 3,1 đến 5,67 triệu Loại PE này rất cứng nờn được dựng làm
sợi và lớp lút thing dan Ty trong: 0,930- 0,935 g/cm’, nhiệt độ núng chay Tx =130°C,
1.1.3.2Nhwa polypropilen (PP!
Trang 13GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGQC VY
Sản xuất: Polypropilen (PP) cú khả năng cộng hợp nhiều phõn tử lại với nhau tạo thành những phõn tử mạch rất dài và cú khối lượng rất lớn trong điều kiện, nhiệt độ, ỏp
suất, xỳc tỏc thớch hợp:
scram cosy eae a, (Of) 1.1.3.3 Phu gia khac
Ngoài hai thành phần chớnh nờu trờn cũn cú:
se Phụ gia húa dẻo: TOCP (triorthocresylphosphat) â Kim loại nặng: chi, cacdimi
â Chất tạo màu:
Bang 1.1: Mot số chất màu thụng dụng cho nhựa PP
( Nguồn: Doanh nghiệp tư nhõn sản suất Ngọc Lan)
Màu Húa chất vụ cơ Húa chất hữu cơ
Đen Muội than, oxit sắt đen Đen anilin
Trắng Titan dioxit
Đỏ Đỏ cadmi, chỡ molipdat, Azo, perylen, quinacridin, đỏ
sulphocromat molibdat antraquinom
Vàng Vàng crom, vàng niken/titan, | Azo,antraquinon, benzidin,
bismut vanadate
Xanh Oxit crom, oxit Co/Cr/Zn/Ti Phthalocyanin
Tim Dioxazin
e Chat lam mộm san pham: Phthalates
1.2 Cracking hidrocacbon cao phan tir”!
1.2.1 Sơ lược về phản ứng cracking
1.2.1.1 Cracking nhiệt
Trang 14
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGQC VY
Cracking nhiệt là quỏ trỡnh phõn hủy đưới tỏc dụng của nhiệt, thực hiện ở điều
kiện nhiệt độ khoảng 450- 1200°C Dưới tỏc dụng của nhiệt độ cao nguyờn liệu dầu bị phõn hủy Quỏ trỡnh này kốm theo phản ứng phụ làm cho cỏc phõn tử hydrocacbon tỏi
trựng ngưng
Cracking nhiệt nguyờn liệu đầu ngày cảng thu hẹp vai trũ do sự phỏt triển của
cracking xỳc tỏc Cú cỏc loại cracking nhiệt sau:
e Cracking nhiệt nguyờn liệu dầu lỏng đưới ỏp suất cao (từ 20 đến 70 atm)
â Cracking nhiệt cặn đầu ở ỏp suất thấp (cốc húa và trưng cất phõn hủy) e Nhiệt phõn nguyờn liệu dầu lỏng và khớ
1.2 _1.2Cracking xỳc tỏc
Cracking xỳc tỏc là quỏ trỡnh chuyển húa cỏc phõn đoạn dầu nhiệt độ sụi cao thành những thành phõn cơ bản cú chất lượng xăng cho động cơ, xăng mỏy bay và distilat trung
gian là gasoil Cracking xỳc tỏc diễn ra ở nhiệt độ 420-550°%C, ỏp xuất trong vựng ổn định
của lũ phản ứng là 0,27 MPa
~~2-d
1.2.2 Cơ chế cracking
1.2.2.1 Cơ chế cracking nhiệt
Phan img cracking nhiột theo cơ chế gốc tự đo
Trang 15GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LÃ NGỌC VY CH;-CH: —>H + CH;=CH; CH3-CH2-CH2 — CH: + CH;=CH; CH;: + R-CH:-CH:;-CH;-CH: — CHs + R-CH2-CH2-C H-CH; R-CH;-CH;-C H-CH› — R-CH; + CHạ=CH-CH; 1.2.2 2Cơ chế cracking xỳc tỏc
Cú nhiều ý kiến tranh luận về cơ chế phản ứng cracking xỳc tỏc, song phụ biến
nhất vẫn là cỏch giải thớch theo cơ chế ion cacboni
Giai đoạn è: Giai đoạn tạo thành ion cacboni, vớ dụ cracking n-hexan, ion cacboni
được tạo thành khi n-parafin hắp thụ trờn trung tõm axit Lewis của xỳc tỏc: 5 CH:-CH:;-CH;-CH;-CH;-CH: `“ ““?CH:-C*H-CH¿-CH:-CH:-CHĂ + H; RS Điện tớch dương khụng bao giờ ở cacbon bậc | CH3-CH2-CH*-CH2-CH2-CHs + H;
Giai đoạn 2: Giai đoạn biến đổi ion cacboni tạo thành sản phẩm trung gian Sự
chuyển đời ion cacboni xỏc định bởi độ ổn định của cỏc ion đú Theo nguyờn tắc:
Trang 16GVHD: NGUYEN TH] TRUC LINH SVTH: LA NGOC VY ues a a ml CH;~CH7-CH"-CH;-CH:-CH; CH;~CH'-CH;-CH+-CH;-CH; CC: ~CHr-CH;-CH; CH; CHs-Clis-C*- Cis-CH CH;
Giai đoạn 3: giai đoạn đứt mạch
Sự đứt mạch xảy ra ở vị trớ B so với cacbon mang điện tớch, để tạo thành một chất trung hũa và một ion cacboni mới cú số C nhỏ hơn: CH;-Cˆ-CH¿\CH;-CH, _: CH;-C=CH; + CH;-C”H; CH; CH; CH;-C°H, —2e CH;-CH, + Ht 1.2.3 Vật liệu xỳc tỏc cho qua trinh cracking 1.2.3.1 Cỏc phương phỏp tổng hợp/?
Cỏc dạng chất xỳc tỏc thường được chia theo phương phỏp điều chế, trong đú cú lưu ý đến cả đặc điểm của phương phỏp chế tạo lẫn bản chất húa học của chất xỳc tỏc Trờn cơ sở này, cỏc chất xỳc tỏc được chia thành cỏc dạng theo phương phỏp chế
tạo như sau: kết tủa, xỳc tỏc trờn chất mang, xỳc tỏc điều chế bằng trộn cơ học, núng
chảy, kết tớnh, tạo khung, xỳc tỏc cú nguồn gốc tự nhiờn, xỳc tỏc hữu cơ a) Phương phỏp kết tủa
Khoảng 80% cỏc chất xỳc tỏc và chất mang được điều chế bằng phương phỏp
đồng kết tủa Phương phỏp này cho phộp thay đụi cấu trỳc xốp và bẻ mặt nội của xỳc tỏc
và chất mang trong khoảng rộng Nhược điểm của nú là chỉ phớ húa chất cao, nước thải
nhiều Tuỳ thuộc vào chất kết tủa cú thể chia cỏc chất xỳc tỏc dạng này thành muối, axit và oxI
Trang 17GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY a a a SSS SSS tS Sơ đồ dưới đõy mụ tả quỏ trỡnh kết tủa xỳc tỏc Hũa tan Kết tủa Lọc Rửa Tạo Say Nung hỡnh | =
b) Phương phỏp tắm trờn chất mang
Xỳc tỏc nhúm này được điều chế bằng cỏch mang cỏc thành phần hoạt động lẽn chất mang xốp Trong trường hợp này chất mang là vật liệu trơ hoặc kộm hoạt động xỳc
tỏc Tuy nhiờn, cú khụng ớt những chất xỳc tỏc, trong đú chất mang tương tỏc với cấu tử
hoạt động xỳc tỏc, ảnh hưởng ớt hay nhiều đến tớnh chất của chỳng Cú nhiều phương phỏp tõm như:
eâ Phương phỏp nhỳng: chất mang được nhỳng trong dung dịch tẩm và giữ
lại trong đú một thời gian ở nhiệt độ xỏc định và cú khuấy trộn
e Phương phỏp phun: dung dịch muối chất hoạt động được phun lờn bể mặt chất mang Trong phương phỏp này khụng cú sự mắt mỏt dung dịch tẩm, cho nờn là phương phỏp rất được quan tõm trong tổng hợp xỳc tỏc đắt tiền eâ Tắm kốm bay hơi dung dịch: được ứng dụng trong chế tạo những lượng xỳc
tỏc khụng lớn, trong đú, người ta sử dụng lượng dung dịch dư khụng nhiều để sau đú khỏi phải loại ra
e Tắm muối núng chảy: được ứng dụng trong trường hợp khi khụng cú dung mụi phự hợp để tiến hành tẩm trong dung dịch Chất mang được nhỳng trong muối núng chảy chứa thành phần hoạt động với tỷ lệ cho trước, trộn, lầy ra khỏi thiết bị và xử lý nhiệt
â) Phương phỏp trộn cơ học
—_——— >———————eee.—,._ _
Trang 18GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
Một trong những yờu cầu đối với phương phỏp chế tạo xỳc tỏc là hạn chế đến mức
tối thiểu hoặc khụng cú tạp chất và chất đầu độc Do đú, việc chế tạo xỳc tỏc bằng
phương phỏp trộn cơ học cú tầm quan trọng nhất định
Chỳng ta biết, hoạt độ và độ chọn lọc của cỏc chất xỳc tỏc cú thành phần phức tạp khụng chỉ được quy định bởi tớnh chất của cỏc cấu tử, mà cả cỏc sản phẩm tương tỏc của
chỳng, là những thành phần hoạt động thực của chất xỳc tỏc Do đú, quỏ trỡnh
tương tỏc giữa cỏc chất tham gia dộ tạo thành cỏc hợp chất cần thiết là rất quan trọng, đặc biệt là trong phương phỏp dựa trờn việc trộn cỏc chất rắn, vỡ trong điều kiện này tương tỏc giữa cỏc chất khú khăn hơn trong cỏc phương phỏp khỏc
d) Xỳc tỏc núng chảy và xỳc tỏc xương
Cả hai loại xỳc tỏc đều được chế tạo bằng cỏch núng chảy nguyờn liệu ở nhiệt độ Núng chảy là quỏ trỡnh chuyển chất rắn tinh thờ thành dạng lỏng làm cho một phần vật chất chuyển sang pha vụ định hỡnh, đồng thời cú sự phỏ vỡ “trật tự xa” ở mức độ nào đú trong khi vẫn duy trỡ “trật tự gần” trong cấu trỳc của nú Cỏc chất xỳc tỏc được chế tạo theo phương phỏp núng chảy cỏc nguyờn tố cú độ bền cao, truyền nhiệt tốt,
nhưng cú bể mặt riờng nhỏ
1.2.3.2 Đặc tớnh của vật liệu xỳc tỏc
a) Yờu cầu đối với vật liệu xỳc tỏc
° Hoat tinh xuc tac cao
Hoạt tớnh xỳc tỏc càng cao sẽ cho hiệu suất xăng càng lớn khi sử đụng xỳc tỏc cú
hoạt tớnh cao thỡ thể tớch vựng phản ứng yờu cầu khụng cao lắm vẫn cú thể đảm bảo năng xuất yờu cầu Do vậy, hoạt tớnh xỳc tỏc là yờu cầu quan trọng nhất đối với xỳc tỏc dựng
trong quỏ trỡnh cracking
Hoạt tớnh xỳc tỏc phụ thuộc vào thành phần hoỏ học, cấu trỳc xỳc tỏc v.v
° Độ chọn lọc xỳc tỏc cao
Trang 19
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LÄ NGỌC VY
Xỳc tỏc cần cú độ chọn lọc cao để cho xăng thu được cú chất lượng cao và hiệu
suất lớn và trong khớ cracking cú nồng độ lớn cỏc hyđrocacbon cú cấu trỳc nhỏnh
ô Độ ổn định của xỳc tỏc lớn
Xỳc tỏc phải giữ được những đặc tớnh chủ yếu (hoạt tớnh độ chọn lọc của nú sau
thời gian làm việc lõu dài)
° Xỳc tỏc đảm bảo độ bền cơ và bờn nhiệt
Trong quỏ trỡnh làm việc xỳc tỏc cọ xỏt với nhau và xỳc tỏc cọ xỏt với thành thiết bị làm cho xỳc tỏc đễ bị phỏ vỡ làm tụn thất ỏp suất qua lớp xỳc tỏc tăng lờn, làm mất mỏt xỳc tỏc Vỡ vậy xỳc tỏc phải đảm bảo về độ bền cơ
Trong quỏ trỡnh làm việc nhiệt độ cú thể thay đổi khi nhiệt độ cao nếu xỳc tỏc
khụng cú độ bền nhiệt thỡ cú thể bị biến đổi cấu trỳc dẫn đến làm giảm cỏc tớnh chất của
xỳc tỏc
e Xỳc tỏc đảm bảo thuần nhất về thành phõn, về cấu trỳc, hỡnh đỏng, kớch thước Khi kớch thước khụng đồng đều sẽ tạo ra những vựng phõn lớp và cú trở lực khỏc nhau và do sự phõn lớp theo kớch thước nờn sẽ phỏ vỡ chế độ làm việc bỡnh thường của thiết bị Mặt khỏc, khi kớch thước khụng đồng đều là tăng khả năng vỡ vụn dẫn đến làm mắt mỏt xỳc tỏc Cấu trỳc lỗ xốp khụng đồng đều làm giảm bẻ mặt tiếp xỳc dẫn đến làm
giảm hoạt tớnh xỳc tỏc
° Xỳc tỏc bền với cỏc chất ngộ độc của những hợp chất nitơ, lưu huỳnh, cỏc kim loại nặng, để kộo dài thời gian làm việc của xỳc tỏc
° Xỳc tỏc cú khả năng tỏi sinh
Đõy là yờu cầu quan trọng trong quỏ trỡnh sử dụng xỳc tỏc Xỳc tỏc phải cú khả năng tỏi sinh tốt thỡ sẽ nõng cao được hiệu quả và năng suất của quỏ trỡnh, lượng tiờu hao của xỳc tỏc giảm xuống
° Xỳc tỏc để sản xuất rẻ tiền
Phần lớn cỏc xỳc tỏc đó sử dụng trong quỏ trỡnh cracking đều mang lại chất lượng
vả hiệu quả như aluminosilicat vụ định hỡnh, zeolit
eee eee
Trang 20GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
ee T7 7 —-— 7 —
Ngày nay cựng với sự tiến bộ về thành tựu khoa học và những chất phỏt minh đó
tim ra rất nhiều loại khỏc nhau, mà hiện nay zeolit là loại xỳc tỏc dựng phổ biến và cú hiệu quả cũng như chất lượng sản phẩm cao nhất trong quỏ trỡnh cracking
b) Cỏc dạng hỡnh học của vật liệu xỳc tỏc
Xỳc tỏc cracking thường được sử dụng ở cỏc dang sau:
- _ Xỳc tỏc dạng bụi: cú kớch thước từ 1- 80um ( phần lớn từ 40- 80 um)
- Xỳc tỏc dạng vi cầu: kớch thước hạt từ 50- 150 um So với xỳc tỏc bụi, xỳc tỏc vi cầu it bi mai mon, do vậy xỳc tỏc ớt bị ton hao hơn
Cả hai loại xỳc tỏc dạng bụi và xỳc tỏc dạng vi cầu được sử dụng phỏ biến trong
hệ thống cracking với lớp xỳc tỏc tang sụi
- Xỳc tỏc đạng cầu lớn: đường kớnh hạt xỳc tỏc từ 3-6 mm Độ bờn cơ loại
này rất tốt Trong quỏ trỡnh làm việc ớt bị mài mũn, ớt bị vỡ Dạng xỳc tỏc
này thường được sử dụng trong lớp xỳc tỏc chuyển động
- _ Xỳc tỏc dạng trụ: cú đường kinh từ 3- 4 mm, chiều cao từ 3-5 mm Độ bền cơ học kộm, trong quỏ trỡnh sử dụng dễ bị vỡ vụn, làm tiờu hao xỳc tỏc Loại này được sử dụng trong hệ thống xỳc tỏc cracking với lớp xỳc tỏc tĩnh Với loại xỳc tỏc này, độ bền cơ học lớn nhất khi chiều cao hỡnh trụ bằng đường kớnh
c) Tỏi sinh vật liệu xỳc tỏc
Xỳc tỏc cracking sau một thời gian làm việc bị mất hoạt tớnh do cốc tạo thành bỏm
dớnh trờn bề mặt, hoặc một số phan ứng phụ tạo polime, che phủ cỏc tõm hoạt tớnh của
xỳc tỏc Để xỳc tỏc cú thể làm việc bỡnh thường, phải tỏi sinh để khụi phục lại hoạt tớnh
của nú
Bản chất của quỏ trỡnh tỏi sinh cú thể đỏnh giỏ bằng cường độ chảy cốc bảm trờn
bề mặt Vớ dụ, đối với aluminosilicat đốt ở 540- 680°C, quỏ trỡnh đốt chỏy cốc xảy ra cỏc
phản ứng sau:
Trang 21
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGQC VY 2C + Or 2CO +Q CO + Or 2CO2+Q) 2H2 + O2- 2H20 + Q
Khả năng tỏi sinh cú thể đỏnh giỏ bằng cường độ chỏy cốc, cường độ chỏy cốc
càng cao, quỏ trỡnh tỏi sinh xỳc tỏc càng nhanh
Người ta thấy rằng, nhiệt độ tốt nhất để đốt chỏy cốc nằm trong khoảng 540- 680°C Nếu thấp quỏ, cốc khụng chỏy hết, nếu cao quỏ (700°C) xỳc tỏc bị thiờu kết, dẫn đến giảm bờ mặt, làm giảm hoạt tớnh của xỳc tỏc
1.3 Cao lanh
1.3.1 Thành phần húa học*!49
Cao lanh cú thành phần chớnh là kaolinit cú cụng thức hoỏ học đơn giản là AlaO:.2SiO;.2H:O, cụng thức lý tưởng là Al(Si¿O;o(OH)s với hàm lượng SiO; là 46,5%, AlsOalà 39,5% và HạO là 13,96% Trong cao lanh tỷ lệ mol SiOz/Al:O: nằm
trong khoảng 1,85 + 2,94, trong đú tỷ lệ khối lượng SiOz/AlạO› nằm trong khoảng từ 2, l
đến 2,4 và cỏ biệt cú thể bằng 1,8 Cao lanh cú cấu trỳc lớp
Đõy là một loại khoỏng sột dẻo khụng trương nở, cú màu trắng, vàng hoặc nõu đỏ Cao lanh được tỡm thấy ở rất nhiều mỏ khỏc nhau trờn thế giới, ở Việt Nam cao lanh cú ở Yờn Bỏi, Hải Dương, Vĩnh Yờn, Hà Giang, Phỳ Thọ, Lõm Đồng, .với trữ lượng lớn và chất lượng khỏ tốt
1.3.2 Tớnh chất cơ bản
1.3.2.1 Tỉnh chất trao đổi ion
Cao lanh cú tớnh chất trao đổi anion và cation vào trong mạng tỉnh thể của mỡnh
Sự trao đụi cation thường được nghiờn cứu nhiều hơn và khả năng ứng dụng rộng hơn so với anion Cỏc cation trao đụi thường là Ca?', Mg?', NHa*, Na", K*, H* Cỏc anion trao
Trang 22GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY ơ——-—mD— —_—_————ễễễễ—————-——>—~-ễ
1.3.2.2 Tỉnh chất hap phu
Cao lanh cú khả năng hắp phụ kộm Độ hấp phụ của nú khoảng từ 1+ 3% và chủ yếu là hấp phụ bẻ mặt Do vậy cao lanh ớt cú gia tri sit sung lam chat hap phy
1.3.2.3 Tớnh xỳc tỏc
Cao lanh thường dựng làm chất độn của xỳc tỏc FCC Ngoài ra, cao lanh cũn được sử dụng làm bộ khung đẻ phỏt triển cỏc tỉnh thể zeolit ở trờn nú
1.3.3 Ứng dụng
Cao lanh được ứửng dụng trong nhiều ngành cụng nghiệp như: dựng làm chất nờn
cho xỳc tỏc (chất mang); để pha vào dung dịch khoan; dựng làm chất độn cho xi măng,
gồm sứ, phụ gia cho sơn Một ứng dụng quan trọng của cao lanh là làm nguyờn liệu cho
tổng hợp zeolit một vật liệu khụng thể thiếu trong cỏc ngành cụng nghiệp phỏt triển như hiện nay, nhất là trong ngành cụng nghệ lọc húa dầu
1.4 Zeolit
1.4.1 Khỏi nhiệm về zeolitđ
Zeolit là cỏc aluminosilicat tinh thộ cú cấu trỳc khụng gian ba chiều với hệ thống lỗ xốp đồng đều và rất trật tự Hệ mao quản trong zeolit cú kớch thước cỡ phõn tử, dao
động trong khoảng 3 +12 Ả Cụng thức hoỏ học của zeolit thường được biểu điễn dưới
dạng:
M„a[(A1O;), (SiO›)y] zHạO
Trong đú:
- M la cation bự trừ điện tớch khung, cú hoỏ trị n
- x va y la số tứ điện nhụm và silic, thụng thường y/x >1 và thay đổi tuỳ theo từng
loại zeolèit
Trang 23GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY aT - z là số phõn tử nước kết tinh Ký hiệu trong múc vuụng { } là thành phần của một 6 mang co so 1.4.2 Phõn loại zeolit 1.4.2.1 Theo nguụn gốc
Zecolit được chia làm 2 loại chớnh :
-Zeolit tự nhiờn cú 56 loại, cú được do đỏ và cỏc lớp tro nỳi lửa phản ứng với
nước ngằm cú tớnh kiềm Những zeolit này được kết tinh và lắng đọng trong mụi trường
qua hàng ngàn, hàng triệu năm ở đại đương và cỏc đoạn sụng Zeolit tự nhiờn ớt khi tớnh
khiết nờn ớt được ứng dụng thương mại, thường chỉ phự hợp với cỏc ứng dụng khụng
yờu cầu khắt khe về chất lượng, chẳng hạn như dựng làm chất độn trong phõn tử tõy rửa,
chất hắp phụ
-Zeolit tổng hợp cú trờn 200 loại, độ tinh khiết cao, thành phần đồng nhất nờn rất phự hợp trong nghiờn cứu và ứng dụng cụng nghiệp Hầu hết cỏc zeolit đều được tụng hợp từ sự phõn hủy cỏc nguồn nhụm và silic trong dung dịch kiềm mạnh
1.4.2.2 Theo đường kớnh mao quản Zeolit được chia làm 3 loại chớnh:
- Zeolit cú mao quản nhỏ (đường kớnh bộ hơn 5 Ả) như zeolit A, P - Zeolit cú mao quản trung bỡnh (đường kớnh 5-6 Ä) như zeolit ZSM-5
- Zeolit cú mao quản lớn (đường kớnh 7-15 Ä) như zeolit X, Y
1.4.2.3 Theo chiờu hướng khụng gian của cỏc kờnh trong cầu trỳc mao quản
Zeolit cú hệ thống mao quản 1 chiều, 2 chiờu, 3 chiộu
1.4.2.4 Theo ti lộ Si/Al
- Zeolit cộ ham lugng silic thap (Si/Al = 1 - 1,5) như zeolit A, X
Trang 24GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LÄ NGỌC VY
- Zeolit cú hàm lượng silic trung bỡnh (Si/Al = 2 — 5) nhw zeolit Y, chabazit
- Zeolit cú hàm lượng silic cao (Si/AI >10) như ZSM-Š, Silicalit
1.4.3 Zeolit Yấ!
1.4.3.1 Cau tric tinh thộ
Zeolit Y thuộc họ vật liệu faujazie, SBU là cỏc vũng kộp 6 cạnh (D6R) Don vị cau trỳc cơ bản của zeolit Y là sodalit Cụng thức hoỏ học đối với một ụ
mang co so cua NaY :
Zeolit NaY: Nase[(AlO2)s6.(Si02))36].264H20
Hỡnh 1.3: Cầu trỳc khung mạng của zeolit Y
1,4,3.2Tinh chat co ban
Zeolit cú nhiều tớnh chất quý giỏ, nhưng cú 4 tớnh chất cơ bản là :
a) Tớnh chất xỳc tỏc: Đõy là một trong những tớnh chất quan trọng nhất của
zeolit Nú thể hiện ở bản chất cỏc tõm hoạt động trờn zeolit Cỏc nghiờn cứu
cho thấy, cỏc dạng Na-zeolit hầu như khụng thẻ hiện tớnh axit nờn khụng thẻ
hiện tớnh chất xỳc tỏc Vỡ vậy, để cú thể sử dụng xỳc tỏc zeolit biến tớnh dạng Na-zeolit ban dau sang đạng H-zeoliL Khi đú trờn bẻ mặt zeolit tụn tại 2 tõm
axit, tõm nào cú nụng độ và cường độ cỏc tõm càng lớn thỡ hoạt tớnh càng cao và ngược lại
Trang 25GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
———ễ ee
b) Tớnh chất chọn lọc hỡnh dạng: Ngoài tớnh axit, tớnh chất xỳc tỏc của zeolit
trong cỏc quỏ trỡnh phản ứng cũn dựa trờn tớnh chất chọn lọc hỡnh dạng của chỳng Cỏc phản ứng xỳc tỏc đều xảy ra ở bề mặt bờn trong của tinh thể zeolit
Do đú khỏi niệm về “sự chọn lọc hỡnh dạng ” được đưa ra Chọn lọc hỡnh dạng
là sự điều khiển theo kớch cỡ và hỡnh dạng của phõn tử khuếch tỏn vào và ra khỏi hệ thống mao quản, làm ảnh hưởng đến hoạt tớnh và độ chọn lọc của xỳc tỏc
â) Tớnh chất trao đổi ion: Sự xuất hiện của cỏc cation bự trong cấu trỳc tạo nờn
tớnh trao đổi ion một cỏch chọn lọc của zeolit Cỏc cation bự rất linh động và dễ dàng bị trao đổi với cỏc cation khỏc Qua việc trao đổi cation, zeolit cú
khả năng biến tớnh để tạo thành nhiều vật liệu cú hoạt tinh da dang, dap img
được nhiều yờu cầu để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
d) Tinh chất hấp phụ: Chớnh vỡ zeolit là những vật liệu xốp, cú hệ thong mao quản với kớch thước lỗ trống đều đặn và vững chắc, bề mặt trong rất phỏt triển ( diện tớch bề mặt bờn trong lớn hơn bờn ngoài) Do đú zeolit cú tớnh chất
hấp phụ và chọn lọc cao
1.4.3.3 Ứng dụng
Do những đặc tớnh ưu việt như cú bề mặt riờng lớn, kớch thước mao quản phự hợp, tương đối bền nhiệt và thuỷ nhiệt, cụng nghệ sử dụng xỳc tỏc zeolit đơn giản và ớt ụ nhiễm nờn zeolit Y trở thành vật liệu quan trọng khụng thể thiểu trong cụng nghệ lọc hoỏ dầu Nú được sử dụng trong hầu hết cỏc cụng đoạn quan trọng như: cracking xỳc
tỏc, ankyl hoỏ, izome hoỏ, oligome hoỏ anken, thơm hoỏ cỏc ankan, anken
1.4.4 Cỏc cỏch chế tạo zeolit
Đó cú rất nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu cụng bố về cỏc phương phỏp tổng hợp zeolit Việc tổng hợp zeolit đi từ nguồn nguyờn liệu ban đầu gồm hai nguồn Sỉ và AI riờng lẻ, hoặc cú thể đi từ khoỏng sột tự nhiờn Zeolit được hỡnh thành trong quỏ trỡnh
thuỷ nhiệt ở nhiệt độ từ (50 + 300) °C
“==——————~————— - ———
Khúa luận tốt nghiệp 7 = 19
Trang 26GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGQC VY
Dưới đõy sẽ giới thiệu về quỏ trỡnh tổng hợp zeolit từ hai hướng kẻ trờn 1.4.4.1 Tổng hợp zeolit đi từ nguồn Si và AI riờng lẻ
Từ nguồn Si và AI ban đầu trong hai dung dịch riờng lẻ, sau khi trộn lẫn chỳng với nhau trong mụi trường cú nhiệt độ và pH nhất định, gel aluminosilicat sẽ được hỡnh thành Sự hỡnh thành gel là do quỏ trỡnh ngưng tụ cỏc liờn kết =Si-OH và = AlI-OH dộ
tạo ra cỏc liờn kết mới Si-O-Si, Si-O- AI dưới đạng vụ định hỡnh Sau đú gel được hoả
tan nhờ cỏc tỏc nhõn khoỏng hoỏ (OH, F ) tạo nờn cỏc đơn vị cấu trỳc thứ cấp (SBU) Trong cỏc điệu kiện thớch hợp (như chất tạo cấu trỳc, nhiệt độ, ỏp suất .) Cỏc SBU sẽ liờn kết với nhau tạo nờn cỏc mằm tớnh thể rồi cỏc mằm này lớn dẫn lờn thành cỏc tớnh thộ
hoàn chỉnh của zeolit
Nguồn chứa zeolit ban đầu thường được sử dụng NaaSiO: , SiO› gel hoặc SiO sol, (RO)4SĂ .và nguồn AI thường là NaAlO; , Al; (SOa): .Thành phần hỗn hợp tổng hợp thường biểu diễn thụng qua cỏc tỷ lệ mol của OH' / SiO: ; Na*/ SiO; ,R4N*/ SiO; „SiOx/ Al:O: Bảng 1.2 : Trỡnh bày cỏc điờu kiện tổng hợp zeolit X ,zeolit Y, mordenit
( Tinh theo mol chất phản ứng Al›0)
Zeolit | NazO | SiO; | H20 | T ,°C | T(h) | SiOz/AlzOa
X 36 | 3,0 | 144 | 100 | 7 2,5 Y 80 | 20 | 320 | 100 | 7 5,0 Mordenit| 6,3 | 27 | 61 | 100 | 168 12
1.4.4.2 Tụng hợp zeolit từ khoỏng sột tự nhiờn
Ngoài hướng tổng hợp zeolit đi từ nguồn SĂ và AI riờng lẻ đó trở thành phổ biến,
một hướng nghiờn cứu mới đó được một số nhà khoa học quan tõm, đú là tổng hợp zeolit
từ khoỏng sột tự nhiờn Đặc biệt là khoỏng sột mà ở đõy là cao lanh
Tuy nhiờn trong thiờn nhiờn thành phần lý tường này rất hiểm Trong cao lanh ngoài 3 thành phõn chớnh kờ trờn thường xuyộn cộ mat Fe20s, TiOz, MgO, va CaO, ngoai
ra cũn cú K:O, Na:O với hảm lượng nhỏ và cỏc khoỏng khỏc nhau: feldspar, limonit,
quartz, anatase
Trang 27
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY —————
So với cỏc khoỏng khỏc, lượng AlzO› trong cao lanh thường lớn hơn từ (36,83 + 40,32), % cũn lượng nước hấp phụ trờn bề mặt, lượng K;O và MgO thường rất nhỏ, tương ứng khụng vượt quỏ 2%, 1% và ] 2%
Thành phần hoỏ học của cao lanh cú ảnh hưởng tới cấu trỳc tớnh chất và khả năng sử dụng chỳng Do đú, việc xỏc định chớnh xỏc thành phần hoỏ học của cao lanh là rất cõn thiết, nhằm định hướng biến tớnh chỳng theo cỏc mục đớch sử dụng khỏc nhau sao cho
đem đến hiệu quả nhất
e _ Phương phỏp tụng hợp zeolit đi từ khoỏng sột
Qua nhiều cụng trỡnh đó nghiờn cứu thỡ khoỏng sột tự nhiờn được sử dụng làm
nguyờn liệu ban đầu cú nguồn ngốc xuất sứ và thành phần hoỏ học rất khỏc nhau Quy
trỡnh tụng hợp từ mỗi loại cú khỏc biệt đỏng kẻ Tuy nhiờn, đều đỏng chỳ ý của phương phỏp này là cỏc khoỏng sột đều được nung ở nhiệt độ cao (650+ 700)9C nhằm loại nước cầu trỳc trước khi tạo thành cỏc aluminosilicat tỉnh thẻ
1.5 Mục tiờu và nội dung nghiờn cứu
1.5.1 Mục tiờu nghiờn cứu của đề tài
â Chế tạo vật liệu xỳc tỏc từ cao lanh tự nhiờn
â Ứng dụng vật liệu xỳc tỏc trong quỏ trỡnh nhiệt phõn nhựa thải 1.5.2 Nội dung nghiờn cứu của đề tài
â Chế tạo vật liệu xỳc tỏc từ cao lanh tự nhiờn
e Điều chế chất xỳc tỏc từ cao lanh tự nhiờn bằng phương phỏp hoạt húa axit
và tõm muối niken
e_ Điều chế zeolit Y từ cao lanh tự nhiờn
* Ứng dụng vật liệu xỳc tỏc trong quỏ trỡnh nhiệt phõn nhựa thải
eo Xỏc định cỏc đặc trưng húa lý của chất xỳc tỏc
o Khảo sỏt hoạt tớnh của cỏc chất xỳc tỏc điều chế thụng qua hiệu suất thu hỏi
dầu nhiờn liệu từ quỏ trỡnh nhiệt phõn nhựa thải
aE
Trang 28GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LÄ NGỌC VY _)—_——_——————ễ=—-——_— —— — TT ——— ơmn —m‹.-` eee CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Húa chất và thiết bị 2.1.1 Húa chất Bảng 2_1: Danh mục cỏc loại húa chất sử dụng
STT | HểA CHÁT TấN GỌI NGUON GOC
Cao lanh Quang Ngai
2 Na2Si03.9H20 Thủy tỉnh lỏng Trung Quốc
3 NHC! Amoni clorua Trung Quốc
4 NaOH Natri hidroxit Trung Quốc
5 HCl Axit clohiric Trung Quốc
6 H:O Nước cõt Việt Nam
7 Bentonit Trung Quốc
8 | N(NO6HO | — Niken nitrat Trung Quốc
10 TH Cụng ty nhựa Gia Hõn
11 Chai nhựa thải Việt Nam 2.1.2 Dụng cụ, thiết bị
SIT[— — ĐỤNGCỤ 5 Cúc a ml | 21 |} ae Tin May do ICP-MS | AGILENT
ee 3 May do phdIR | BRUKER
3 Binh dinh mirc 100, 1000 ml — 4 May do XRF BRUKER
4 s Phộu lọc, đũa thủy tỉnh viờn 5 Lũ nung WISD
6 | Gives jae Giả = = tim == : 5a 8 | Hộ thong nhiột phan | Viet Nam Tả s) =
Bảng 2.2: Danh mục cỏc loại dụng cụ thiết bị đó sử dụng
Ƒ_— aaaaaa.m.a.aaa.hhmhmhmmaa na ẽaẽaẽ na
Trang 30GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOQC VY
a —-Ễ'_-Ÿ'-' TT T—
22 Điều chế
2.2.1 Điều chế vật liệu xỳc tỏc từ cao lanh tự nhiờn
2.2.1.1Hoạt hỏa cao lanh bằng axit
Sơ tuyờn cao lanh bằng cỏch lọc bỏ đất, đỏ và rõy về kớch thước đ=l mm
Lấy 10,0 g cao lanh sau khi được sơ tuyến nung trong khụng khớ nhiệt độ 650°C ủ
trong 3 giờ thu được metacaolanh Trộn metacaolanh với 30ml dung dịch HC] 2N khuấy
liờn tục trong 6 giờ
Làm tương tự với mẫu 2, sau đú trộn với dung dịch HCI 4N
Sau đú, lọc lay phan ran, rửa bằng nước cắt cho đến khi nước rửa cuối cựng cú pH
bằng 7 Để 2 mẫu trong tủ hỳt ắm ở nhiệt độ 25-33°C trong 24 giờ
2.2.1.2 Tam mudi niken nitrat
Tớnh toỏn khối lượng muối niken nitrat tắm vào 10,0g cao lanh: 10g cao lanh => can tam 1g NiO => nwo=0,013 (mol)
=>mwnivo03)2.6020 = 0,013.182,7028= 3,89g
Vay hegng Ni(NO3)2.6H20 can thộm vao là 3,89g
Trang 31GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY Sơ đỏ quy trỡnh được thực hiện như sau: | Cao lanh | j=
| 10,0g Cao lanh sơ chế |
| Nung 650°C trong 3 giờ Metacaolanh Hoạt húa bằng HCI 2N trong 6 giờ Lọc, rửa để được pH = 7 | Cao lanh hoạt húa | Tam 5,0 g bentonit, 4 sả 3,89 g Ni(NO,),.6H,O, Lọc, rửa bằng nước 50 ml nước cất, khuấy 2 lờ 80C ” | Hỗn hợp dẻo | | Tao viộn Nung 650°C trong 3 gid > Viờn xỳc tỏc
2.2.2 Điều chế zeolit Y từ cao lanh tự nhiờn!!9
2.2.2.1 Điờu chế zeolit NaY
Sơ tuyờn cao lanh bằng cỏch lọc bỏ đất, đỏ và rõy về kớch thước đ=1 mm
Lấy 10,0 g cao lanh sau khi được sơ tuyờn nung trong khụng khớ nhiệt độ 650°C ủ trong 3 giờ thu được metacaolanh Trộn metacaolanh với 30ml dung địch HCI 2N khuấy liờn tục trong 6 giờ
Trang 32
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
Sau đú, lọc lấy phần rắn, rửa bằng nước cất cho đến khi nước rửa cuối cựng cú pH bằng 7 Để 2 mẫu trong tủ hỳt õm ở nhiệt độ 25-33°C trong 24 giờ
Tớnh toỏn khối lượng natri silicat, natri hidroxit bỗ sung cho 10g cao lanh
Tir kột qua do ICP-MS ta co: trong 10g cao lanh tự nhiờn cú
mại= 1,02732g => nạr=0,038 (mol) mạ, = 2,37567g => nạ = 0,085 (mol)
Bỗ sung natri silicat:
nA 1 0038 1
Tan an nạ“ 0,029 (mol) =>mwassoisuao =8,236g
Bộ sung natri hidroxit
Khi thờm natri silicat, lượng natri thờm đó thờm vào:0.029 (mol)
nAl Wa 9 1 G0lS2+uNe 9 => 1w 0,038 a se on s an
0.248 (mol) >MNaOH 11,36g
Mẫu cú được đem trộn với Đ,236g Na;SiO:.9HzO, 11,36g NaOH theo tỷ lệ được
tớnh toỏn từ trước theo thành phần mol 6SiO;:Al;O›:9Na;O:249H:O , khuấy trong 1 gid, giả húa trong 72 giờ, kết tinh thủy nhiệt trong 24 giờ bằng nồi ỏp suất ở 100°C
Sau khi kết tỉnh, mẫu được lọc, rửa bằng nước cắt cho tới khi đạt pH=8, tiến hành sấy mẫu ở 120°C trong 3 giờ
2.2.2.2 Biến tớnh zeolit NaY
Cho 10,0 g zeolit NaY thu được ở trờn được trao đổi ion với 100ml dung dịch
NHaCI 1N, khuấy trong 8 giờ, già húa trong 16 giờ Sau đú rửa sạch ion CT Thử lại bằng
AgNO: Quỏ trỡnh trao đụi lặp lại 3 lần nhằm chuyờn tối đa zeolit ở dạng Na' về dạng H”
2.2.2.3 Biến tớnh zeolit Y bằng phương phỏp tẩm trực tiếp mudi
niken nitrat
Zeolit Y thu được ở trờn đem trộn với muối Ni(NOs)2.6H20, 50 ml nude cat theo tỉ lệ tớnh toỏn từ trước Khuấy hỗn hợp trong 2 giờ ở nhiệt độ 80°C Cho đến khi thu được
hỗn hợp dẻo cú tớnh kết đớnh cao thỡ tạo viờn, nung ở 650°C ủ trong 3 giờ
Trang 33
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY So 46 quy trinh duge thyc hiộn nhu sau: | Cao lanh sơ chế Jv 650°C trong 3 giờ | Metacaolanh | Hoạt húa bằng HCI 2N trong 6 giờ Lọc, rửa để được pH =7
| Cao lanh được hoạthúa _|
| màn Thờm NaOH, thủy tỉnh lỏng | Hồnhợpphảnứng
Già a 2 ngay, kột tinh 3
Lọc, rửa pH=8 ngày ngày
Sấy 650”C trong 3 giờ
| Zeolit NaY
Khuấy 8 giờ, già húa 16h, Trao đổi 100ml NH,CI 1N ( 3 lần),
Lọc, rửa bằng nước cắt, —|— thử lại bằng dung dịch AgNO;
Sdy 120°C trong 3 giờ | Zeolit Y | Tắm 1,592g Ni(NO,) 6H.O, $0 mè nước cất, , khuấy 2 giờ 80”C
Nung 650”C trong 3 giờ =>
Viộn xuc tac
Trang 34
GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
2.3 Phương phỏp nghiờn cứu cấu trỳc
2.3.1 Nhiễu xạ tia X (XRD)
Hiện tượng nhiễu xạ là hiện tượng giao thoa của cỏc súng gõy nờn bởi một vật đặt
trờn đường đi của chỳng Sự nhiễu xạ chỉ xảy ra khi kớch thước của vật nhiễu xạ xấp xỉ
với bước súng của bức xạ Cỏc tia X cú bước súng xấp xỉ với độ dài liờn kết trong phõn tử và xấp xi với khoảng cỏch giữa cỏc nguyờn tử trong tỉnh thể nờn một tinh thể cú thể
gõy ra sự nhiễu xạ tia X
Hỡnh 2.2: Nhiộu xa tia X
Điều kiện gõy ra sự nhiễu xạ tia X tuõn theo định luật Bragg
2.d.sin8 = nÀ
Trong thực nghiệm, người ta thường chọn bậc phản ứng n=l nờn định luật Bragg
được viết lại là 2.d.sin8 = ^
Ứng dụng chớnh của định luật Bragg là để xỏc định khoảng cỏch mạng d khi đó
biết bước súng À và gúc tới 8 tương ứng với pic thu được Dựa vào giản đồ XRD và giản
Trang 35GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGQC VY —ỄễẰễ.>ẼỄ——
09A B.cos @
D : Kich thước hat (nm) À.: Bước súng của tia X
B : độ rộng bỏn phổ cực dai FWHM (46)
0 : Gúc nhiễu xạ
2.3.2 Phương phỏp khối phỗ plasma cảm ứng cao tần ( ICP MS)
ICP (inductively Coupled Plasma) là thuật ngữ dựng để chỉ ngọn lửa Plasma tạo
thành bằng dũng điện cú tần số cao (cỡ MHz) được cung cắp bằng mỏy phỏt RFP (Radio
Frequency Power ) Ngọn lửa plasma cú nhiệt độ rat cao cỏ tỏc dụng chuyển cỏc nguyờn
tố trong mẫu phõn tớch thành dạng ion
MS (Mass Spectrometry) là phộp ghi phổ theo số khối hay chỉnh xỏc hơn là theo tỷ số giữa số khối và diện tớch (m/Z)
Thiết bị ICP MS là thiết bị khối phổ plasma cảm ứng cao tằn dựng để xỏc định nguyờn tố Kĩ thuật này được giới thiệu năm 1983, khoảng 8000 hệ thống đó được cài đặt
trờn toản thế giới ( được sử dụng từ lõu nhưng ở Việt Nam thỡ chỉ mới phỏt triển ) Ngày nay, ICP MS chiếm khoảng 80% trong cỏc phương phỏp phõn tớch, bao gồm mụi trường,
địa chất, chất bỏn dẫn, y sinh học, và cỏc lĩnh vực ứng dụng hạt nhõn, đặc biệt là cỏc
nguyờn tố đất hiếm ICP MS cú nhiều lợi thế hơn so với cỏc loại mỏy FAA, ETA, ICP OES
2.3.3 Đo diện tớch bề mặt (BET)
Phương phỏp xỏc định diện tớch bề mặt BET được xõy dựng bởi 3 nhà khoa học
Stephen Brunauer, P.H Emmet và Edward Teller vào năm 1983 Đõy là phương phỏp đo
diện tớch bề mặt đầu tiờn nhưng vẫn được sử dụng rộng rói nhất cho đến nay Phương phỏp này dựa trờn sự hấp phụ đăng nhiệt khớ nitơ trờn bề mặt chat hap phy, va tớnh điện
tớch bề mặt phương trỡnh BET:
Ƒ————————_——————— ._ _._._—
Trang 36GVHD: NGUYEN THI TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
1 1 C-1 ,P
MIỆP-N Wine” Wnt PQ)
W: Khội lugng dugc hap phy 6 4p suat khi quyộn Pp Wm: Khối lượng chất được hap phụ trờn đơn lớp bố mặt
C: Hằng số BET, phụ thuộc vào năng lượng hấp phụ vào đơn lớp
Giản đồ của phương phỏp BET được sử dụng bằng cỏch vẽ giỏ trị 1/W(P⁄P)-1](trục tung) theo P/P,(trục hoành) Phương trỡnh BET bị hạn chế bởi vựng giới hạn của đường đẳng nhiệt (thường trong khoảng P/P, từ 0,05 đến 0,35)
Ngoai ra, sự hấp phụ khớ nitơ cũn được đựng để tớnh sự phõn bố, thể tớch và
kớch thước cỏc lỗ xốp bằng phương phỏp BJH, DH và Interpolate 2.3.4 Phố hồng ngoại (IR)
Phổ hồng ngoại là một trong những phương phỏp quang phổ hấp thu phõn tử cú
rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nghiờn cứu khỏc nhau Phổ hấp thu hồng ngoại là phổ dao động quay vỡ khi hấp thu bức xạ hồng ngoại thỡ cả chuyển động dao động và chuyển động quay đều bị kớch thớch Bức xạ hồng ngoại cú độ dài súng từ 0,8 đến
1000 um và chia thành 3 vựng:
- Cận hồng ngoại : À = 0,8 — 2,5 pm
- Trung hồng ngoại :À = 2,5 — 50 um - Viễn hồng ngoại :À = 50 - 1000 pm
Trong thực tế, phỏ hỏng ngoại thường được ghi với trục tung biểu diễn T%, trục
hoành biểu điễn số súng với trị số giảm dẳn (4000 — 400 cm'`)
~ Ồ—e—=eee_=ee=e=r=e.ử]_ũeũbeée.—.——.=._
Trang 37GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LÀ NGỌC VY
CHƯƠNG 3: KẫT QUÁ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Đặc trưng của vật liệu xỳc tỏc 3.1.1 Cao lanh tự nhiờn
Bang 3.1 trinh bay kột quả phõn tớch XRF và ICP-MS của mẫu cao lanh tự nhiờn: Bang 3.1 : bang trinh bay kột qua do ICP-MS va XRF STT | TấN CHÍ TIỂU ICP-MS (g/kg) XRF(%) Al 102.732 - 2 Si 237.567 : 3 SiO; 72.68 4 AhO; - 18.71 5 K20 - 6.90 6 Fe20; - 1.95
Kết quả đo ICP-MS cho thõy mẫu cao lanh Quảng Ngói cộ ti lộ mol Si/Al ~ 2,312,
trong khi đú phõn tớch XRF thỡ thu được tỉ lệ mol Si/Al = 3,424 Nhin chung cac giỏ trị
này đều nằm trong khoảng giỏ trị thụng thường của cỏc khoảng sột tự nhiờn của Việt Nam (xem phụ lục 1) Như vậy, cao lanh Quảng Ngói cú thể đỏp ứng được cỏc yờu cầu
làm nguyờn liệu nguồn trong sản xuất chất xỳc tỏc cracking hoặc xỳc tỏc reforming
Trang 38GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY
Viờn xỳc tỏc sau khi định hỡnh cú độ cứng cần thiết của một vật liệu xỳc tỏc tằng sụi (trong húa dầu) Cỏc viờn xỳc tỏc cú đạng nửa bỏn cầu, đường kớnh khoảng 4.5mm,
màu nõu hụng
Thanh phan pha tinh thể của vật liệu được phõn tớch bằng phương phỏp nhiễu xạ
tia X, được trỡnh bày ở hỡnh 3.2
: a
70-
đ: pha Goosecreekite cộ6 cing thirc: [Ca2(Hz0)}[SinAh<On]
60: “đ:pha slpha quartz cụng thức [SixOx]
50-
40
: M
bạ Minh
Hỡnh 3.2: Giản đụ XRD của cỏc mẫu C2NBI10 sau khi hoạt húa HCl 2N
Trờn giản đồ XRD của mẫu C2NBI0, xuất hiện cỏc pic đặc trưng của pha
Goosecreekite cú cụng thức: [Ca;(H:O)](Su:zAli¿O-¿] tại cỏc vị trớ gúc 26: 19,8 (031;
100);22,43 (121; 14,4); 27,5(022; 41,7)
ieee
Trang 39GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LÃ NGỌC VY
Ngoài ra cũn cú sự xuất hiện cỏc pIc tại cỏc vị trớ cú gúc 20: 20,9 (100; 26,7);
26,5(101; 100); 36,6 (110; 9,6); 39,49 (012; 21,2) đặc trưng cho pha alpha quartz cụng
thức [Si:O]
Như vậy, cao lanh Quảng Ngói cú thành phần chớnh gồm 2 pha goosecreekite,
alpha quartz
: đ pha Goosecreekite cộ cag thee: (Car(Hz0)) [Sin AlhOn)
đ: pha Camcrinite cú cứng thức (Nee(COh): 3s: n(|(SỏỏA4eOas)
“- *: pha Alphs quart: cong thức ƒSts€3s]
Hỡnh 3.3: Giản đụ XRD của cỏc mẫu C4NB10 sau khi hoạt húa HCl 4N
Trờn giản đề XRD của mẫu C4NBI0, xuất hiện cỏc pic đặc trưng của pha
Goosecreekite cú cụng thức: [Caz(H;O)][SizAl:aO›;] tại cỏc vị trớ gúc 26: 22.32 (121,
14,4); 23,85 (140, 6,9)
Cỏc pic cũng đặc trưng cua pha alpha quartz cụng thức [Si:O;]} tại cỏc vị trớ cú gúc 20:20.9 (100; 26.7); 26.5(101, 100)
Ngoài ra cũn cú sự xuất hiện cỏc pic tai cac vị trớ co gộc 26: 24,9 (300; 55,1); 27,8(211, 61,4); 37,2 (401, 34); 43,2 (302, 13,6) dac trung cho pha cancrinite cộng thức
[Nas(CO3); 2(H20)2|[SisAlsO24]
EY
Trang 40GVHD: NGUYấN THỊ TRÚC LINH SVTH: LA NGOC VY Nhu vậy, cao lanh Quang Ngài cú thành phản chớnh gồm 3 pha goosecreekite,
alpha quartz, cancrinite 100 80 - OU eds wre kộp we 79400 Cannio C2xHI0 60 - 50- 40- 30 - | wo j3 fe go fide 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Hỡnh3.4: Phổ IR của cỏc mẫu C2NB10 và C4NBI0
Phõn tớch phổ IR của 2 mẫu C2NBI10 và C4NBI0 (hỡnh 3.4) cho thấy:
Đỏm phỏ trong vựng 3500-3700 cm! đặc trưng cho dao động húa trị của nhúm
OH liờn kết với cation Al** trong bỏt diện, dao động cực đại nằm ở tần số 3622,58 cm! (C4NB10)
Đỏm phụ nằm ở vựng 3200-3500 cm! đặc trưng cho đao động húa trị của nhúm
OH trong phõn tử HạO tạo liờn kết hydro với nguyờn tử oxi trong khung cao lanh ( cực đại ở 3446,64 cmr! (C2NB10) va 3449,68 cm! (C4NB10))
Đỏm phỏ 1600 -1630 em-` đặc trưng cho đao động biển dạng của H-O-H kết tỉnh
(cure dai & 1627,41 cm! (C2NB10) va 1630,79 cm (C4NB10))