tổng hợp zeolite 4a từ kaolin

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ ------------ VÕ THỊ TÚ QUYÊN TỔNG HỢP ZEOLITE 4A TỪ KAOLIN LUẬN VĂN ĐẠI HỌC Chuyên Ngành: HÓA HỌC CẦN THƠ − 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ ------------ VÕ THỊ TÚ QUYÊN TỔNG HỢP ZEOLITE 4A TỪ KAOLIN LUẬN VĂN ĐẠI HỌC Chuyên Ngành: HÓA HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. ĐOÀN VĂN HỒNG THIỆN CẦN THƠ − 2013 i Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa ViệtNam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập - Tự - Hạnh phúc Bộ Môn Hóa Học NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. Cán hướng dẫn: TS. Đoàn Văn Hồng Thiện 2. Đề tài: tổng hợp zeolite 4A từ kaolin. 3. Sinh viên thực hiện: Võ Thị Tú Quyên MSSV: 2102290 Lớp: Cử nhân Hóa – Khóa K36 4. Nội dung nhận xét: a)Nhận xét hình thức LVTN: b) Nhận xét nội dung LVTN ( Đề nghị ghi chi tiết đầy đủ):  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: c) Nhận xét sinh viên tham gia thực đề tài (ghi rõ nội dung sinh viên chịu trách nhiệm thực có): d) Kết luận, đề nghị điểm: Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2013 Cán hướng dẫn Đoàn Văn Hồng Thiện Trường Đại Học Cần Thơ Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Khoa Khoa Học Tự Nhiên Độc lập - Tự - Hạnh phúc Bộ Môn Hóa Học NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 1. Cán chấm phản biện: 2. Đề tài: Tổng hợp zeolite 4A từ kaolin 3. Sinh viên thực hiện: Võ Thị Tú Quyên MSSV: 2102290 Lớp: Cử nhân Hóa – Khóa 36 4. Nội dung nhận xét: a. Nhận xét hình thức LVTN: b. Nhận xét nội dung LVTN ( Đề nghị ghi chi tiết đầy đủ):  Đánh giá nội dung thực đề tài:  Những vấn đề hạn chế: c. Nhận xét sinh viên tham gia thực đề tài (ghi rõ nội dung sinh viên chịu trách nhiệm thực có): d. Kết luận, đề nghị điểm: Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2013 Cán phản biện Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 LỜI CẢM ƠN Qua trình thực luận văn này, em học hỏi nhiều kinh nghiệm, kiến thức bổ ích rèn luyện kĩ cần thiết. Đó nhờ vào giúp đỡ nhiệt tình, chân thành thầy cô, gia đình bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: Thầy Đoàn Văn Hồng Thiện động viên tinh thần đưa định hướng đắn, giúp đỡ em suốt trình thực luận văn. Anh Phạm Văn Đông lớp Công nghệ hóa K35 nhiệt tình dẫn giảng giải thắc mắc em thời gian qua. Tất quý thầy cô khoa Khoa học tự nhiên truyền đạt cho em kiến thức vô bổ ích học tập nghiên cứu. Đồng cảm ơn đến quý thầy cô, anh chị khoa Công nghệ nhiệt tình giúp đỡ em thời gian qua. Gia đình ủng hộ, động viên tinh thần cho ủng hộ vật chất cho để có điều kiện hoàn thành luận văn. Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn bạn lớp Hóa Học K36 anh chị bên cạnh, ủng hộ giúp đỡ nhiều suốt thời gian học tập trường khoảng thời gian thực luận văn. Cần Thơ, tháng năm 2013 Võ Thị Tú Quyên i Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 TÓM TẮT Zeolite 4A sản phẩm bột màu trắng, tổng hợp phản ứng thủy nhiệt kaolin hoạt hóa (metakaolin), sản phẩm chuyển hóa kaolin thương mại, loại khoáng có giá rẻ, có bổ sung sodium aluminate. Việc sử dụng kaolin miền nam Việt Nam nguyên liệu giá rẻ để tổng hợp Zeolite 4A thay cho Sodium tripoly phosphate sản xuất bột giặt thực cách xử lý thủy nhiệt metakaolin với dung dịch kiềm natri hydroxide (NaOH). Trong luận văn này, ảnh hưởng thời gian già hóa, nồng độ HCl, lượng mầm zeolite lên hình dạng hiệu suất sản phẩm nghiên cứu. Hình dạng, kích thước zeolite 4A xác định ảnh hiển vi điện tử quét (SEM). Cấu trúc tinh thể zeolite 4A xác định phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD). Kết cho thấy chúng có hình khối lập phương với tính chất đặc trưng zeolite 4A. ii Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 ABSTRACT Zeolite 4A, a white powder, was synthesized by the hydrothermal reaction of activated kaolin (metakaolin) derived from commercial kaolin, a low cost mineral, with sodium aluminate. The use of the Sothern of Vietnam-kaolin as an alternative cheap raw material for the synthesis of zeolite 4A for sodium tripoly phosphate to production washing powder was carried out by hydrothermal treatment of metakaolin with aqueous alkali Sodium hydroxide (NaOH). In this study, the influence of aging time, concentration of HCl and crystal of zeolite 4A on the characteristics and the yield of the product have been studied. The characteristics and morpholo gy of zeolite 4A crystals were determined using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD). The particles had a cubic shape, characteristics of standard zeolite 4A iii Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận văn hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận văn cấp khác Ký tên Võ Thị Tú Quyên Ngày: tháng năm 2013 iv Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT . II ABSTRACT III LỜI CAM ĐOAN . IV MỤC LỤC . V DANH MỤC HÌNH . VII DANH MỤC BẢNG VIII DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT IX CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1. Giới thiệu . 1.2. Sơ lược tình hình nghiên cứu . 1.3. Hướng nghiên cứu . CHƯƠNG TỔNG QUAN TAI LIÊU . 2.1. Tìm hiểu chung vật liệu zeolite . 2.1.1. Lịch sử phát triển vật liệu zeolite 2.1.2. Phân loại zeolite . 2.1.3. Cấu trúc zeolite 2.1.4. Tính chất hóa lí zeolite 10 2.1.5. ột số zeolite điển hình 18 2.2. Tổng hợp zeolite 23 2.2.1 Tổng hợp zeolite từ hai nguồn nguyên liệu Al, Si riêng biệt 23 2.2.2. Tổng hợp zeolite từ khoáng sét tự nhiên . 25 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp zeolite 26 2.3 Tổng hợp zeolite 4A từ kaolin 27 2.3.1. Giới thiệu zeolite 4A 27 2.3.2. Kaolin nguyên liệu . 29 CHƯƠNG 33 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 v Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 3.1 Dụng cụ va thiết bị 33 3.2 Hoá chất 33 3.3 Tổng hợp . 33 3.3.1 Tính toán thành phần 34 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl xử lí kaolin đến tổng hợp zeolite 4A . 34 3.3.4. Khảo sát ảnh hưởng thời gian làm già 36 3.3.5. Khảo sát ảnh hưởng lượng mầm zeolite 4A . 37 3.3.6. Tổng hợp zeolite 4A dựa điều kiện tối ưu38 3.4. Phương pháp phân tích hóa lí 38 3.4.3. Đo pH zeolite 4A . 41 CHƯƠNG 42 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 4.1 Kết phân tích hàm lượng Si Al(OH)3 kaolin . 42 4.2 Kết phân tích mẫu zeolite 4A tổng hợp . 42 4.2.1. Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl đến tổng hợp zeolite 4A 42 4.2.2. Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian làm già đến trình tổng hợp zeolite 4A . 44 4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng mầm lên trình tổng hợp zeolite 46 4.2.4 Kết tổng hợp zeolite 4A điều kiện tối ưu 46 CHƯƠNG 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 5.1. Kết đạt 51 5.2 Kiến nghị . 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 vi Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 3.3.5.1 Chu n kao in thành etakao in Chuẩn bị nguyên liệu metakaolin tương tự chuẩn bị nguyên liệu cho khảo sát ảnh hưởng thời gian làm già. Tức mẫu kaolin nguyên liệu nung 600 C để chuyển thành metakaolin. 3.3.5.2 Tạo ung h NaAlO2 Cân 21,0 g NaOH cho từ từ vào cố 250 mL có chứa s n 63 mL nước cất, dùng đũa thuỷ tinh khuấy nhẹ cho tan hoàn toàn, thu dung dịch NaOH 25 . Sau tiếp tục khuấy gia nhiệt dung dịch NaOH tới khoảng 70-80 C. Cân 2,7506 g Al(OH)3 cho từ từ vào cốc chứa dung dịch NaOH vừa pha trên. Khuấy cho tan hoàn toàn Al(OH)3, lọc thu lấy dung dịch suốt để nguội. Sau thêm nước cất để 142 ml dung dịch NaAlO2. Phương trình tổng hợp NaAlO2: Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O 3.3.5.3 Tạo ge k t tinh Cân 15 g metakaolin cân x gam zeolite 4A công nghiệp cho từ từ vào dung dịch NaAlO2 trên, khuấy mạnh khoảng tạo h n hợp gel đồng để già hoá ngày. Đun khuấy nhẹ gel già hoá 100C giờ. Sau ngừng đun ngừng khuấy h n hợp tách thành hai lớp: lớp lớp nước trong, lớp lớp bột. Để cho h n hợp nguội dần đến nhiệt độ ph ng. 3.3.5. Lọ , r a, kh ản hẩ Thực tương tự việc khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl. 3.3.6. Tổng h zeolite A ựa tr n u kiện t i ưu Dựa vào kết nghiên cứu trước thực nghiệm nghiên cứu chọn điều kiện tối ưu để tổng hợp zeolite 4A đạt hiệu suất cao, độ tinh khiết giá thành thấp. 3.4. Phương h h n tích hóa lí Các mẫu zeolite 4A tổng hợp xác định số tính chất hóa lí xác định hình ảnh điện tử quét SE , phương pháp nhiễu xạ tia đo pH. 38 Luận văn tốt nghiệp 3.4.1. Phương h Võ Thị Tú Quyên 2102290 nghi n u h nh th i t qua ảnh SEM Kính hiển vi điện tử quét công cụ mạnh để nghiên cứu hình thái bề mặt mẫu, dựa tượng phát xạ điện tử thứ cấp mẫu tương tác với điện tử có lượng cao. Chùm điện tử qua thấu kính điện từ tụ lại thành điểm nhỏ chiếu lên bề mặt mẫu cần nghiên cứu. Do đặc trưng lồi lõm mẫu mà điện tử thứ cấp phát mạnh ch mặt mẫu lồi phát yếu ch mặt mẫu lõm. ố trí cho chùm điện tử quét bề mặt mẫu đồng thời cho tia điện tử đèn hình quét hình, cách quét chùm tia điện tử hình đồng với cách quét với cách quét tia điện tử mẫu, có biên độ quét khác nhau: mẫu biên độ quét d, c n hình biên độ quét D. ố trí detector thu điện tử thứ cấp, chùm tia điện tử quét đến ch lồi nhiều điện tử thứ cấp phát ra, điểm tương ứng hình sáng, tia điện tử quét đến ch lõm mẫu điện tử thứ cấp phát ra, ch tương ứng hình tối. Như ch sáng tối hình ứng với ch lồi lõm bề mặt mẫu. Kích thước ảnh tạo hình lớn gấp D/d kích thước diện tích quét tương ứng mẫu, độ phóng đại ảnh thay đổi nhờ việc thay đổi biên độ quét hình[22]. 3.4.2. Phương h nhiễu xạ tia X XRD (X-ray diffraction) phương pháp hiệu để nghiên cứu cấu trúc tinh thể xác định kích thuớc tinh thể vật liệu. Ngu n tắ đo hổ nhiễu xạ tia X: Khi chùm tia Rontgen đơn sắc qua tinh thể bị tán xạ nguyên tử tinh thể. Các nguyên tử trở thành tâm phát sóng cầu, sóng giao thoa với nhau. Cấu trúc tinh thể định vị trí hình học cuờng độ cực đại giao thoa, nên m i cấu trúc có ảnh nhiễu xạ tia đặc trưng. Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể cấu tạo từ nguyên tử hay ion phân bố cách tuần hoàn không gian theo quy luật xác định thể mặt nguyên tử có khoảng cách định. Khoảng cách nguyên tử hay ion tinh thể cỡ vài Angstrom gần buớc sóng tia . 39 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 Hình 3. áy nhiễu xạ tia Tính kích thước tinh thể phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Hình 3. Phương pháp độ rộng vạch nhiễu xạ. Hình 3.2 a cho thấy vạch nhiễu xạ rộng có giảm kích thước; Hình 3.2 b cách xác định β. Độ rộng vạch nhiễu xạ mẫu nhiễu xạ tia X chịu phản ánh giảm kích thước tinh thể (crystalline size), khuyết tật ứng suất vi mô bên vùng chiếu xạ. Công thức tính toán: từ phương trình Scherrer 40 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 (3.2) Trong đó: β độ rộng vạch nhiễu xạ 1/2 cực đại vạch nhiễu xạ cao nhất. (rad), hình (b) BM. ς số, có giá trị 0.9 dc kích thước tinh thể (nm),   bước sóng tia X (nm) góc nhiễu xạ (rad)[23]. 3.4.3. Đo H zeolite 4A Đối với zeolite tổng hợp dùng bột giặt thường kiểm tra pH. pH zeolite xác định pH h n hợp zeolite 5%. Quy trình xác định sau. Quy trình thực Cân gam zeolite tổng hợp cho vào cốc 100ml sau thêm 38ml nước để dung dịch zeolite. Khuấy cho zeolite phân tán đều. Để yên khoảng 10 phút. Sau 10 phút tiếp tục khuấy đo pH máy đo pH. 41 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .1 K t h n tí h hà ng Si A (OH)3 kaolin Thành phần Si Al(OH)3 hai mẫu kaolin TLP132-BD TLP131- L phân tích Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm thành phố Hồ Chí Minh). ảng 4. Kết phân tích mẫu laolin TLP132-BD Thành phần Si Phần trăm khối lượng 32.2 Tỉ số mol Si/Al 2.5875 ảng 4. Kết phân tích mẫu kaolin TP131-BL Thành phần Si Phần trăm khối lượng 29.5 Tỉ số mol Si/Al 1.5130 Al 12 Al 18.8 Quan sát kết phân tích Bảng 4.1 Bảng 4.2, nhận thấy hai mẫu có hàm lượng Si cao hàm lượng Al(OH)3. Nếu sử dụng hai mẫu kaolin cho tổng hợp zeolite 4A cần phải bổ sung thêm Al(OH)3 theo tính toán thành phần chất phản ứng tỉ số mol Si Al(OH)3 h n hợp phản ứng phải nhỏ hay xấp xỉ tứ Si/Al ≤1. Từ kết phân tích ta thấy mẫu TLP132-BD có tỉ số mol Si/Al(OH)3 = 2.58 5, TLP131-BD có tỉ số mol Si/Al(OH)3 1.51. Do đó, hai mẫu kaolin này, chọn mẫu TLP131-BL làm nguyên liệu cho tổng hợp zeolite 4A thích hợp giảm lượng Al(OH)3 cần bổ sung, góp phần giảm chi phí nguyên liệu ban đầu[12]. .2 K t h n tí h 4.2.1. K t khảo zeolite 4A ẫu zeolite A tổng h t ảnh hư ng nồng độ HC đ n tổng h Do zeolite tổng hợp c n tạp chất nên sản phẩm có màu đỏ. Vì vậy, cần dùng acid để loại bỏ tạp chất này. HCl acid dùng phổ biến. lí mẫu kaolin dung dịch HCl có nồng độ khác có ảnh hưởng đến độ tinh khiết sản phẩm. 42 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 Hình 4. Ảnh hưởng nồng độ HCl đến tổng hợp zeolite 4A (1) Zeolite 4A không qua xử lí kaolin (2) Zeolite 4A xử lí kaolin HCl N (3) Zeolite 4A xử lí kaolin HCl N (4) Zeolite 4A xử lí kaolin HCl 12 N Hiệu suất trình tổng hợp zeolite 4A: m = x 100% (4.1) Khối lượng lí thuyết 50,9g 43 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 ảng 4. Ảnh hưởng nồng độ HCl lên hiệu suất tổng hợp zeolite 4A Nồng độ HCl (N) Khối lượng thực tế (g) Hiệu suất tổng hợp(%) 12 46,83 45,81 44,58 40,87 92 90 89 80 Kết thực nghiệm cho thấy nồng độ HCl xử lí kaolin có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất trình tổng hợp zeolite. Kaolin xử lí với HCl nồng độ lớn sản phẩm đạt độ tinh khiết cao. Nghiên cứu cho thấy chọn nồng độ HCl thích hợp N, chọn nồng độ HCl N cho hiệu suất cao sản phẩm không đạt độ tinh khiết cao, c n chọn nồng độ HCl 12 N đạt độ tinh khiết cao tốn hiệu suất thấp. Tại nồng độ HCl N cho sản phẩm đạt độ tinh khiết tương đối cao, tiết kiệm chi phí, hiệu suất tổng hợp đạt đến 89 . 4.2.2. K t khảo t ảnh hư ng thời gian tr nh tổng h eo ite A già đ n qu Hiệu suất tổng hợp zeolite 4A Khi thời gian làm già thay đổi hiệu suất trình tổng hợp có thay đổi rõ rệt ảng 4. Ảnh hưởng thời gian làm già lên hiệu suất trình tổng hợp zeolite Thời gian làm già (ngày) Khối lượng sản phẩm (g) 46,83 45,81 42,25 35,63 Hiệu suất tổng hợp(%) 92 90 83 70 Theo phần trăm khối lượng SiO2 chiếm 9,63g 15g kaolin Phương trình tổng hợp Al(OH)3 + Na12[AlO2.SiO2]1227H2O Al2O3.3SiO2 + 12 NaOH + 15 H 2O = Dựa vào phương trình phản ứng Al(OH)3 SiO2 phản ứng vừa đủ c n NaOH dư 25,288g Vậy nên hiệu suất tổng hợp zeolite hiệu suất phản ứng SiO2. 44 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 Lượng SiO2 nước rửa: m= (4.2) Lượng dư NaOH nước rửa m = 25,288+ (4.3) Từ suy ảng 4. Hàm lượng SiO2 nước rửa: Thời gian làm già (ngày) Hiệu suất tổng hợp (%) SiO2 ban đầu (g) SiO2 lại (g) 70 83 90 92 9,63 9,63 9,63 9,63 2,89 1,63 0,96 0,77 ảng 4. Hàm lượng NaOH nước rửa: Thời gian làm già Hiệu suất NaOH ban đầu (ngày) tổng hợp(%) (g) 70 31,75 83 31,75 90 31,75 92 31,75 NaOH lại (g) 27,23 26,37 25,93 25,80 Qua kết thực nghiệm thấy thời gian làm già lâu hiệu suất tổng hợp tăng. Điều giải thích sau: thời gian làm già ngắn nhân tinh thể tạo thành có kích thước nhỏ số lượng tiểu phân aluminosilicate tạo thành tức lượng SiO2 Al2O3 dung dịch c n dư nhiều. Với thời gian kết tinh tốc độ phát triển tinh thể mẫu làm già ngắn ngày chậm hơn, hiệu suất thấp “vật chất” không đủ cho phát triển tinh thể. Tuy nhiên hiệu suất tổng hợp thời gian già hóa ngày ngày 2% nên ta nên lựa chọ thời gian già hóa thích hợp cho việc tổng hợp ngày, tiết kiệm thời gian tổng hợp. Tuy nhiên lượng SiO2 lượng NaOH c n dư nước rửa nhiều. Vì cần có biện pháp tái sử dụng làm nguyên liệu vừa tiết kiệm vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 45 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 4.2.3. Khảo sát ảnh hư ng mầm lên trình tổng h p zeolite Hiệu suất tổng hợp zeolite 4A Với lượng mầm thay đổi có ảnh hưởng tới hiệu suất tổng hợp ảng 4. Ảnh hưởng mầm đến hiệu suất tổng hợp Lượng mầm thêm Khối lượng sản phẩm Hiệu suất tổng hợp(%) vào (g) (g) 0,0965 39,57 79 0,1931 41,57 83 0,3862 43,57 87 0,5793 45,81 90 Khi lượng mầm thêm vào tăng hiệu suất tổng hợp zeolite 4A đồng thời tăng theo. Do lượng tinh thể mầm bổ sung nhiều số nhân tinh thể tạo thành nhiều, số tiểu phân aluminosilicate tạo thành nhiều, nên kết tinh đủ vật chất cho tinh thể lớn lên tạo tinh thể kích thước lớn dẫn đến hiệu suất tổng hợp cao hơn. Theo kết thực nghiệm cho thấy lượng mầm thêm vào thích hợp cho trình tổng hợp 0,5793g. Kết hợp thực nghiệm vừa nghiên cứu nghiên cứu trước tiến hành tổng hợp zeolite 4A điều kiện tối ưu nhất. 4.2.4 K t tổng h p zeolite 4A u kiện t i ưu nh t Tổng hợp zeolite 4A tiêu nghiên cứu trước ba tiêu vừa nghiên cứu: Xử lí kaolin HCl nồng độ N, thời gian già hóa ngày lượng mầm zeolite thêm vào 0,5793g. Hình dạng kích thước tinh thể mẫu tổng hợp xác định phương pháp ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) phòng thí nghiệm chuyên sâu trường Đại học Cần Thơ. Cấu trúc tinh thể kích thước hạt xác định phương pháp đo nhiễu xạ tia tiến hành đo trường Đại học bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh. Kết đo pH đo phòng thí nghiệm Hữu khoa Công nghệ trường Đại học Cần thơ. Hình 4.2 4.3 hình ảnh đối chiếu mẫu zeolite 4A công nghiệp zeolite 4A tổng hợp được. 46 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 Hình 4. Mẫu zeolite 4A công nghiệp Hình 4. Mẫu zeolite 4A tổng hợp 47 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 So với mẫu zeolite 4A công nghiệp mẫu tổng hợp sản phẩm bột mịn, không tan nước, có độ trắng sáng gần với mẫu công nghiệp. 4.2.4.1. K t chụp ảnh SEM Hình 4. Ảnh SEM zeolite 4A công nghiệp Hình 4. Ảnh SEM mẫu zeolite 4A tổng hợp 48 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 Tinh thể zeolite 4A công nghiệp dạng khối lập phương với góc bo tròn. Bên cạnh đó, mẫu zeolite 4A công nghiệp có tồn nhiều tinh thể nhỏ có hình hạt đậu khối đa diện phức tạp với kích thước trung bình vào khoảng 0,8 µm. Các tinh thể tinh thể nhôm oxit dư. Qua kết luận mẫu zeolite 4A công nghiệp có độ tinh khiết không cao[12]. Mẫu zeolite 4A tổng hợp có kích thước tinh thể trung bình khoảng µm, có nhiều tinh thể lập phương với kích thước đồng góc cạnh so với mẫu công nghiệp. Hạt zeolite 4A tổng hợp có kích thước đồng với đường kính µm có ý nghĩa việc ứng dụng làm chất phụ gia. 4.2.4.2. K t đo nhiễu xạ tia X (XRD) Dựa vào giản đồ nhiễu xạ tia X thấy đỉnh nhiễu nhiễu xạ xuất đặc trưng cho cấu trúc tinh thể zeolite 4A với cường độ lớn, đỉnh tương đối nhọn sắc nét chứng tỏ tinh thể kết tinh tốt. Vị trí cường độ đỉnh đặc trưng zeolite 4A trình bày bảng : ảng 4. Cường độ đỉnh đặc trưng zeolite 4A Đỉnh 2 (độ) Cường độ (đvty) 7,20 73 10,20 62 12,48 74 16,15 71 24,05 86 Ngoài giản đồ xuất số đỉnh khác tạp chất mà lại bỏ trình điều chế. 49 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 Hình 4. Giản đồ nhiễu xạ tia mẫu zeolite 4A tổng hợp Từ giản đồ thấy xuất đỉnh đặc trưng zeolite 4A mẫu tổng hợp có kích thước mao quản đồng trật tự tương đối cao. .2. .3. K t đo H Kết đo pH mẫu zeolite 4A tổng hợp điều kiện tối ưu: pH mẫu tổng hợp 11,3. Kết cho thấy pH sản phẩm tổng hợp thích hợp với yêu cầu vừa phù hợp sử dụng bột giặt lại tiết kiệm lượng nước rửa. Đề tài tổng hợp thành công zeolite 4A từ kaolin Việt Nam. Kết phân tích SE RD cho thấy zeolite 4A tổng hợp tốt zeolite 4A công nghiệp. 50 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. K t đạt đư Đã tổng hợp thành công zeolit 4A phương pháp thủy nhiệt từ kaolin nước, có bổ sung nhôm dạng sodium aluminat. Tuy nhiên sản phẩm tổng hợp chưa có độ trắng sáng cao mẫu zeolite 4A công nghiệp. Ngoài khảo sát ảnh hưởng nồng độ HCl, thời gian làm già lượng mầm zeolite đến hình dạng, kích thước, độ pH, màu sắc, hiệu suất trình tổng hợp zeolite 4A. Qua nghiên cứu cho thấy điều kiện tối ưu để tổng hợp zeolite 4A là: nồng độ HCl cần dùng để xử lí kaolin nguyên liệu 6N, thời gian làm già ngày đêm lượng mầm zeolite bổ sung vào (tính theo khối lượng zeolite khô lí thuyết). 5.2 Ki n ngh So với đề cương đăng kí, luận văn hoàn thành: điều kiện tối ưu để tổng hợp zeolite 4A, mẫu tổng hợp phù hợp để ứng dụng sản xuất bột giặt. Tuy nhiên mẫu tổng hợp đươc chưa đạt độ tinh khiết cao. Vì để tiến hành tổng hợp với quy mô lớn tiến tới sản xuất công nghiệp cần có nghiên cứu thời gian tới. Cần tái sử dụng phần nước rửa zeolite để tiết kiệm chi phí sản xuất đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu tổng hợp zeolite 4A từ nhiều nguồn kaolin khác nước để chọn loại kaolin phù hợp nhất. Cần có hướng nghiên cứu tổng hợp zeolite 4A từ nguồn phế thải, vừa tiết kiệm chi phí vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Khảo sát yếu tố như: thời gian gel hóa, nhiệt độ, thời gian kết tinh lên hiệu suất kết tinh, kích thước tinh thể zeolite 4A tổng hợp từ kaolin để tìm thông số thích hợp ứng dụng vào thực tế. Nghiên cứu phương pháp cải thiện màu sắc sản phẩm để đáp ứng yêu cầu ứng dụng bột giặt. Không dừng lại ứng dụng bột giặt mà c n nhiều lĩnh vực ứng dụng zeolite 4A. 51 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Louis Hồ Tấn Tài. 2004. Các sản phẩm tẩy rửa chăm sóc cá nhân. Lý thuyết ứng dụng (trang 9-15). [2] Seyedali Hosseini, Dariush, Alogoli Neaei, Elham Shahryan , 2012. Optimization of synthesis conditions of 4A nano zeolite. University of Tabris, Iran (pp. 7, 24, 35). [3] Nguyễn Hữu Phú, 2005. Nghiên cứu tổng hợp zeolte A từ nguồn nguyên liệu khác nhau. N Khoa học-Kỹ thuật Hà Nội (trang 3-11). [4] Mahir Alkan, Cigdem Hopa, Zurriey Yilmaz, Hatil Guler, 2005. The effect of alkali concentration and solid/liquid ratio on the hydrothermal synthesis of zeolite NaA from natural kaolin .Elsevier (pp. 6, 13, 24) . [5] K.S. Hui, C.Y.H. Chao,2006. The effect step-change of synthesis temperature of sythesis of zeolite 4A from coal fly ash. Elsevier (pp. 45-48). [6] Yuelin Zhu, Zenghua Chang, Juan Pang, Changjian Xiong, 2011. Synthesis of zeolite 4A from kaolin anh by alkaline fusion at low temperature. Materials Science Forum (pp. 5,34, 36, 41). [7] Oghenejboh, Ohimor, 2011. Effect of Sodium hydroxide concentration on physical properties of zeolite produced from local clay found in Nigeria’s Niger delta. European Journal of Scientific Research (pp. 10-15). [8] Lê Thanh Phước, La Văn Thái, 2012. Tổng hợp zeolite A từ kaolin phương pháp thuỷ nhiệt. Tạp chí khoa học. [9]Nguyễn Thanh Hương, 2013. Mầm trình phát triển sodalite cancrinite từ kaolin, luận án cao học (trang 33-40). [10] S. Chandrasekhar, 1996. Influence of metakaolination temperature on the information of zeolite 4A from kaolin. Clay Mineralz (pp. 46, 49, 54) . [11] Phan Thị ình inh,2005. Luận văn tốt nghiệp tổng hợp zeolite. Đại học Cần Thơ (trang 17- 25). [12] Huỳnh Văn Đông, 2013. Luận văn tốt nghiêp tổng hợp zeolite từ kaolin nước. Đại học Cần Thơ (trang 47, 54-57). [13] Ý Thị ỹ Nhân, 2006. Luận văn tốt nghiệp tổng hợp zeolite A. Đại học Cần Thơ (trang 20- 25, 33). 52 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 [14] Phạm Hoàn Thuấn, 2009. Luận văn tốt nghiệp Tổng hợp khảo sát khả hấp phụ zeolit ZSM. Đại học Cần Thơ (trang 8, 45, 52). [15] K. Shams. S.J Mirmohammadi, 2007. Prepareation of 5a zeolite monolith granular extrudates using kaolin: Investigation of the effect of binder on sieving/adsorption properties using a mixture of linear and brandched paraffin hydrocaro. Elsiver (pp. 12, 17, 18). [16] K. Byrappa, Masahiro Yoshimura, 2001. Handbook of Hydrothermal Technolygy (pp. 3-8, 15). [17] Tejinder Brar, 2000. Novel ways of synthesizing zeolte A. University of Cincinnati (pp. 17, 18, 25). . [18] Boris Subotic and Josip Bronic, 1999. Theoretical and Practical Aspects of Zeolite Crystal Growth. Ruder Boskovic Institute, Zagreb, Coatia (pp. 5, 9, 15). [19] Masaru Ogura, Yasuyuki Kawazu, Hiroshi Takahashi, and Tatsuya Okubo, 2003. Aluminosilicate Species in the Hydrogel Phase Formed during the Aging Process for the Crystallization of FAU Zeolite Chem Mater (pp. 16, 27). [20] Ugal Jailil, Hassan Karim, Ali Inam.H, 2010. Preparation of Type 4A zeolite from Iraqi kaolin anh Characterization anh properties measurement. Journal of Association of Arab Universities for basic anf applied (pp. 25-29, 44). [21] M. Murat, A. Amokrane. J.P. Bastide and L. Montanaro, 1992. The synthesis of 4A zeolite from thermally activated kaolin, some observations on nucleation and growth. Clay Minerals (pp. 5, 16, 29). [22]Chandrasekhar S, 2012. The SEM of zeolite A. Pelagia Research Library – SEM [23] Treacy M. M. J, and Higgins J. B, 2007. Collections of simulated XRD powered patterns for zeolites Commission of the international zeolite Association. Linde Type A dehydrated pp (pp. 3746-3754) 53 [...]... tổng hợp zeolite 4A từ kaolin đã được công bố trên thế giới và so sánh, chọn ra điều kiện thích hợp nhất để tổng hợp zeolite 4A từ nguồn kaolin trong nước Chọn ra thời gian làm già thích hợp, lượng mầm tinh thể tối ưu, xử lí tạp chất trong kaolin nguyên liệu là cần thiết trong tổng hợp zeolite 4A Do đó, trong luận văn này sẽ tiến hành các thí nghiệm tổng hợp để khảo sát ảnh hưởng của 3 yếu tố này Từ. .. độ HCl đến tổng hợp zeolite 4A 43 Hình 4 2 Mẫu zeolite 4A công nghiệp 47 Hình 4 3 Mẫu zeolite 4A tổng hợp 47 Hình 4 4 Ảnh SEM zeolite 4A công nghiệp 48 Hình 4 5 Ảnh SEM mẫu zeolite 4A tổng hợp 48 Hình 4 6 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu zeolite 4A tổng hợp 50 vii Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 DANH MỤC BẢNG Bảng 2 1 Sự biến đổi tính chất của Zeolite khi... a Zeolite tự nhiên Zeolite tự nhiên thường kém bền và do thành phần hoá học biến đổi đáng kể nên chỉ có một vài loại Zeolite tự nhiên có khả năng ứng dụng thực tế như: Analcime, chabazite, hurdenite, clinoptilonit và chúng chỉ phù hợp với những ứng dụng mà không yêu cầu tinh khiết cao[15] b Zeolite tổng hợp Zeolite tổng hợp như: Zeolite A, Zeolite X, Zeolite Y, Zeolite ZSM-5, ZSM-11 Zeolite tổng hợp. .. trúc tinh thể của Zeolite X và Zeolite Y[18] 18 Hình 2 13ZSM-5[2] 19 Hình 2 14 Zeolite Mordenite[12] 20 Hình 2 15 Sự hình thành AlPO5-[11] 21 Hình 2 16 Chuyển hóa từ AlPO thành SAPO[18] 21 Hình 2 1 Quá trình tổng hợp zeolite từ Si và Al riêng lẻ[12] 24 Hình 2 18 Tinh thể zeolite 4A[ 13] 28 Hình 2 19 Quy trình tổng hợp zeolite 4A từ kaolin 30 Hình... trọng 2.2 Tổng h zeolite Zeolite tự nhiên có hoạt tính không cao, không tinh khiết và thành phần không đồng đều như zeolite tổng hợp, mặt khác số lượng và chủng loại của zeolite tự nhiên cũng không nhiều Vì vậy cần tổng hợp zeolite để phục vụ đời sống và sản xuất[14] 2.2.1 Tổng h eo ite t hai nguồn ngu n iệu A , Si ri ng iệt Quá trình tổng hợp zeolite là sự chuyển hoá của một h n hợp gồm các hợp chất... nghiên cứu tổng hợp zeolite 4A từ kaolin và bauxite trong kiềm nấu chảy ở nhiệt độ thấp Các nhà 1 Luận văn tốt nghiệp Võ Thị Tú Quyên 2102290 hóa học này đã tìm ra được nhiệt độ thích hợp để nấu chảy kiềm là 600oC trong 2 giờ, tỉ số mol thích hợp của h n hợp phản ứng cũng được tìm ra[6] Cũng trong năm 2011, Onghene oboh đã khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NaOH lên quá trình tổng hợp zeolite 4A từ kaolin. .. công trình nghiên cứu tổng hợp zeolite A Tiến sĩ Lê Thanh Phước – Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu tổng hợp zeolite A từ kaolin Trung Quốc bằng phương pháp thủy nhiệt, bổ sung nhôm dưới dạng aluminate Kết quả nghiên cứu chỉ ra được điều kiện thích hợp để tổng hợp zeolite A: nồng độ NaOH là 4 , nhiệt độ kết tinh là 100 oC, thời gian kết tinh là 4 giờ, lượng nhôm bổ sung tương đương lượng kaolin[ 8] Lược qua... zeolite 4A phải nhập khẩu từ Trung Quốc với giá thành cao Vì vậy, chúng ta cần có giải pháp để tổng hợp zeolite 4A kinh tế hơn[2] 1.2 Sơ ư t nh h nh nghi n u Trong gần 2 thập kỉ qua, thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp zeolite 4A Nhiều yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp đã được các nhà khoa học nghiên cứu[3] Năm 1996, S Chandrasekhar đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung kaolin. .. cấp zeolite 4A, tháng 5 năm 2011 nhà máy sản xuất zeolite 4A đầu tiên ở nước ta tại Cần Thơ đã đi vào hoạt động với công suất hơn 20.000 tấn/năm Zeolite 4A tổng hợp từ nhà máy có chất lượng không kém hàng ngọai nhập Tuy nhiên lượng sử dụng vẫn c n hạn chế do giá thành cao hơn so với mặt hàng nhập khẩu Nguyên nhân chính là do nguồn nguyên liệu (NaOH, Al(OH)3 và thủy tinh lỏng) cung cấp cho tổng hợp zeolite. .. Chandrasekhar đã khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung kaolin đến quá trình tổng hợp zeolite 4A từ kaolin Năm 2005 nhà nghiên cứu người Thổ Nhĩ Kì cũng nghiên cứu tương tự Cả hai nghiên cứu trên đều chỉ ra được nhiệt độ để hoạt hóa kaolin là khoảng 600oC[4] Năm 2006, K.S Hui và C .H Chao đã khảo sát nhiệt độ kết tinh lên quá trình tổng hợp zeolite 4A từ tro bay- chất thải nhà máy nhiệt điện, nghiên cứu cho thấy . 4.2.3. Kho sát ng ca mm lên quá trình tng hp zeolite 46 4.2.4 Kt qu tng hp zeolite 4A  u kin tt 46  5 51   VÀ   51 5.1. K.  [4] 14  [17] 15 Hình 2. 10 Chn lc trng thái trung gian [17] 16 Hình 2. 11Chn lc sn phm to thành [17] 17 Hình 2. 12Cu trúc. 18 Hình 2. 13ZSM-5 [2] 19 Hình 2. 14 Zeolite Mordenite [12] 20 Hình 2. 15 S 5-[11] 21 Hình 2. 16 C [18] 21  [12]