Tiểu luận môn động học xúc tác tìm hiểu về zeolit zsm 5

Ví dụ như: tính chất trao đổi và tính chất xúc tác… Các tính chất vật lí như: cấu trúc tinh thể, thể tích mao quản, mật độ mạng…không phụ thuộc vào tỉ số Si/Al... Tính chất1 Tính chất tr

B I Ti U LU N À Ể Ậ Tìm hiểu về zeolit ZSM-5

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thanh Huyền

Sinh viên thực hiện :

Bùi Văn Đức 20125927

Phan Tiến Dũng 20125920

+ M+ là cation bù trừ điện tích khung

+ Z số phân tử nước kết tinh trong zeolit

I.Cấu trúc

 Zeolit ZSM-5 được các nhà nghiên cứu hãng Mobil

Oil tổng hợp đầu tiên năm 1972 công thức hóa học củaZSM-5 có dạng:

Nan.Aln.SiO96-nO192.16H2O (n ≤27)

 Mạng tinh thể của ZSM-5 chứa các tứ diện TO4 (trong

đó TO4 là các nguyên tố nằm ở tâm tứ diện, có thể là Si hoặc Al), các tứ diện đó liên kết với nhau thành các đơn

vị thứ cấp SBU (secondary unit building) dạng 5 cạnh:

II Cấu trúc

[1]

II Cấu trúc

[1]

(a) Cấu trúc đặc trưng của ZSM-5

(b) Chuỗi các đơn vị cấu trúc trong ZSM-5

(c) Nhìn từ mặt, sự mở của các mao quản thẳng song song

II Cấu trúc

Các SBU lại kết nối với nhau tạo ra hai hệ kênh mao quản giao nhau, với cửa sổ mao quản là vòng 10 cạnh.

Một hệ kênh mao quản song song với trục a của tinh thể

cơ sở octorhombic, có dạng ziczac với kích thước cửa sổ

gần tròn (5,4-5,6 A0 ), một hệ kênh khác, thẳng song song với trục với trục b, có dạng hình elip (5,1- 5,7 A0)

Hai hệ kênh này cắt nhau tạo ra một hốc rộng có kích

thước cỡ 9 A0 và là nơi định xứ các tâm axit mạnh đặc

trưng cho hoạt tính xúc tác của zeolit ZSM-5.

II Cấu trúc

[1] (d) Hệ thống mao quản của ZSM-5

III Tính chất

Nhiều tính chất của zeolit ZSM-5 thay đổi theo tỉ số Si/Al Ví dụ như: tính chất trao đổi và tính chất xúc tác… Các tính chất vật lí như: cấu trúc tinh thể, thể tích mao quản, mật độ mạng…không phụ thuộc vào tỉ số Si/Al

II Tính chất

1) Tính chất trao đổi ion

Các cation bù trừ điện tích trong zeolit rất linh động

vì vậy chúng có thể thay thế bởi các cation khác bằng

trao đổi ion

[4]

Yếu tố

Bản chất, kích thước trạng thái và điện tích cation

Nhiệt độ trao

đổi

Nồng độ loại cation trao đổi

Loại ion liên kết với cation Dung môi

2) Tính chất hấp phụ

- Do có cấu trúc xốp, hệ mao quản có kích thước đồng đều (3 A0 đến 10 A0 ), chỉ cho phép những phân tử có hình dạng, kích thước phù hợp đi qua, nên zeolit được

sử dụng để tách các hỗn hợp lỏng, khí và hơi

- Phần lớn khả năng hấp phụ là nhờ hệ thống mao

quản bề mặt ngoài của zeolit không lớn, nên khả năng hấp phụ là không đáng kể

II Tính chất

[1]

+ mỗi tâm tứ diện AlO4 mang một điện tích âm

được trung hòa bằng cation hóa trị 1 thường là Na+ + khi thay thế ion Na+ bằng cation khác sẽ làm xuất hiện proton trong zeolit

IV phương pháp điều chế

1) Tổng hợp ZSM-5 với chất tạo cấu trúc

Hầu hết các quy trình tổng hợp zeolit ZSM-5 đều sử dụng chất tạo cấu trúc dạng hữu cơ, hoặc một số quy trình áp dụng kĩ thuật gây mầm (trợ kết tinh)

chất tạo cấu trúc

IV phương pháp điều chế

Cơ chế tổng hợp:

Hiện nay có 2 cơ chế đưa ra để giải thích quá trình kết tinh của

zeolit là: kết tinh theo kiểu tạo nhân trong dd và kết tinh theo kiểu tạo nhân trong gel

[2]

IV phương pháp điều chế

Việc tổng hợp ZSM-5 còn phụ thuộc vào các yếu tố như: độ kiềm sự có mặt các ion khác, nồng độ chất phản ứng và bản chất của nguồn nhôm, silic

IV phương pháp điều chế

2) Tổng hợp ZSM-5 không sử dụng chất tạo cấu trúc

- Sản phẩm ZSM-5 tổng hợp không dùng chất tạo cấu trúc có các đặc trưng về phổ hồng ngoại (IR), giản đồ

nhiễu xạ Rownghen (XRD) tương tự như sản phẩm tổng hợp sử dụng chất tạo cấu trúc nhưng độ bền nhiệt kém hơn

- Để có thể tổng hợp được ZSM-5 có hàm lượng Si/Al cao cần có những nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng : nhiệt độ, thời gian kết tinh, nguồn nguyên liệu, thành phần gel ban đầu

VI Ứng dụng

ZSM-5 có độ axit bề mặt, tính bền nhiệt và khả năng chọn lọc hình dạng cao nên rây phân tử ZSM-5 được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học

Sử dụng trong công nghiệp để tổng hợp nhiên liệu: chuyển hóa metanol thành xăng, tinh chế dầu mỏ và trong hóa học dầu mỏ ( đồng phân hóa xylen, sản xuất etylbenzen)

Chất phụ trợ hiệu quả cho xúc tác FCC để làm gia

tăng giá trị octan của gasolin và olefin nhẹ, đặc biệt là propan

Xúc tác bảo vệ môi trường, dưới dạng Cu, Fe, Co,

Pt/ZSM-5 xúc tác cho phản ứng khử NOx, oxy hóa

hợp chất hữu cơ

[3]

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hồng Hóa học dầu mỏ Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ

thuật Hà Nội, 2014

Nghiên cứu tổng hợp zeolite ZSM-5 không sử dụng chất tạo cấu trúc và mầm trợ kết tinh Tạp chí khoa học và công nghệ, T.43(3), 2005

 [3] http

://vietnamese.alibaba.com/product-gs/zsm-5-zeolite-catalyst-manufacturer-in-low-price-798493251.htm

 [4] http://www.bza.org/zeolites/