Nghiên cứu chế tạo phụ gia chứa zeolit tổng hợp từ khoáng sét rẻ tiền và sẵn có tại việt nam

ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN LICMN Emxincbyt lũngbit nsõusccamỡnhnTinsT Ngcụn, ngithyótntỡnhhngdn,giỳp vngviờnemtrongsutquỏtrỡnh nghiờncuvthchinỏnttnghip EmcngxinchõnthnhcmnksTrnhXuõnBỏi,KsNinhThPhng ótntỡnhhngdnvngviờnemtrongquỏtrỡnhlmỏn EmcngxinchõnthnhcmncỏcthycụgiỏothucBmụnHoỏhuc,cỏc thycụgiỏothucB mụnCụngngh huc hoỏdu,trngihcBỏch KhoaHNiótomiiukinthunligiỳpemthchinkhochhctp vnghiờncu ngthi,emcngxinchõnthnhcmncỏccụchỳthucTrungtõmphõntớch thớnghimachtvkhoỏngsnVitNam,cỏccụchỳthucTrungtõmkhoahc vtliu,trngihcKhoahctnhiờn,ihcqucgiaHNióphõntớch kpthicỏcmuthớnghimphcvkhochnghiờncu Cuicựng,emxincm ngiaỡnhvbnbốógiỳp,ngviờnemhon thnhkhoỏhc HNi,thỏng6nm2007 Sinhviờn DngThTho DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN MCLC MU Zeolitlvtliucúrtnhiu ngdngtrongcỏclnhvckhỏcnhau,k c trongnụngnghipdozeolitcúkhnnghpphnhngctcúhivNH 4+,tng DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN cngkh nngnghintrongd dy,giỳpconvthpth chtdinhdngtt hn. cỏcnccúnnnụngnghipphỏttrin(M,Canada,ThỏiLan,TrungQuc, ),zeolitt nhiờnócs dngvchoktqu rtkh quan.Tuynhiờn,cho nnay, VitNamvnchatỡmthyzeolitt nhiờncngnh chas dng zeolitt nhiờnlmph giathcnchnnuụi.Trongkhiú,ngnhchnnuụiVit Namangcnhncutiờnphỏttrin,nnm2010t35triuconln,380 triucongiacmv12triuigiasỳc.Vỡvy,vn nghiờncuch toph giachazeolittnghpt khoỏngsộtr tinvsncútiVitnamnhmmc ớchsdngtrongngnhchnnuụinctalvnkhụngchcúýnghavmt khoahcmcũncúýnghavmtthctinvụcựngtoln Kthanhngktquótctronglnhvcnghiờncutnghpzeolit t caolanh, ỏnnytptrungnghiờncutnghpzeolitXlnP1vithigian ngthvkttinhngn;chtophgiachazeolittnghpphcvmcớch sdnglmphgiathcnchnnuụi Chng1 DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN TNGQUANTILIU I GIITHIUVKHONGSẫTTNHIấN I.1.Thnhphncakhoỏngsộttnhiờn Khoỏngsộtlmtloisilicatcúcutrỳclp,chỡnhthnhtcỏctdin oxytsilicspxpthnhmnghỡnhlcgiỏc,liờnktvicỏcmngbỏtdin.Htsột cúkớchthcrtnh,khitỏcdngvinctothnhvtliudo.Khoỏngsột chachyucỏcnguyờntsilic(Si)vnhụm(Al),nhnghmlngAlớthnSi. Ngoiranúcũnchacỏcnguyờntkhỏcnhst(Fe),magie(Mg),kali(K),natri (Na),canxi(Ca)Tựytheohmlngcúmtcachỳngmphõnbitcỏcloi khoỏngsộtkhỏcnhau I.2.Cutrỳccakhoỏngsộttnhiờn Khoỏngsộttnhiờncúcutrỳclphaichiu.Cỏclptrongcutrỳccakhoỏng sộtchỡnhthnht hainv cutrỳcc bn:T dinSiO 4vbỏtdinMeO6 (Me:Al,Fe,Mg).CỏctdinSiO4liờnktvinhautomnglitdin(Hỡnh 1.1),cũncỏcbỏtdinliờnktvinhautomnglibỏtdin(hỡnh1.2).Cỏcnv cutrỳcc bncựngloiliờnktvinhauquanguyờnt oxytheokhụnggianhai chiu Mnglitdinvmnglibỏtdinliliờnktvinhauquanguyờnt oxynhtheonhngquylutnhtnh,toranhngkhoỏngsộtcúcutrỳckhỏc nhau:cutrỳc1:1,cutrỳc2:1vcutrỳc2:1+1 :Oxy; :Silic DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN a) b) Hỡnh1.1.nvcutrỳctdin(a)vmnglicutrỳctdin(b) :Hydroxyl:Me=Al,Fe,Mg, a)b) Hỡnh1.2.nvcutrỳcbỏtdin(a)vmnglicutrỳcbỏtdin(b) Trongnhúmkhoỏngsộtcúcutrỳc1:1,cutrỳclpc bngmmtmng litdinSiưOliờnktvimtmnglibỏtdinMeưO(Hỡnh1.3a,1.3b).i nhúmkhoỏngsột2:1,cutrỳclpc bngmmtmnglibỏtdinnmgia haimnglitdin(Hỡnh1.3c,1.3d).Cũntrongnhúmkhoỏngsột2:1+1thỡngoi cutrỳctngt nh nhúmcutrỳc2:1cúthờmmtmnglibỏtdin(Hỡnh 1.3e) Si 7,19 Mg Hydroxy l Si 7,21 Hydroxy l Al Hydroxy l Hydroxy l a)Cutrỳc1:1trioctab)Cutrỳc1:1diocta Si Si Mg, Fe2+ 9,3 Al 9,6 Si Si c)Cutrỳc2:1triocta d)Cutrỳc2:1diocta 2:1 14 +1 DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN e)Cutrỳc2:1+1 Hỡnh1.3.Cỏcloicutrỳccbncakhoỏngsộttnhiờn II.GIITHIUVCAOLANH II.1.Thnhphnhoỏhccacaolanh Caolanhlmtloikhoỏngsộtt nhiờnngmnccúthnhphnchớnhl kaolinit,cụngthchoỏhcnginlAl2O3.2SiO2.2H2O,cụngthclýtngl Al4(Si4O10)(OH)8 vihmlngSiO2 =46,54%;Al2O3 =39,5%vH2O=13,96% trnglng[2].Nhngthct rt ớtgpthnhphnlýtngnyvỡcaolanh thngxuyờncũncúmtFe2O3,TiO2,MgO,CaO,K2O,Na2Ovihmlngnh. Ngoi ra, cao lanh nguyờn khai cũn cha cỏc khoỏng khỏc nh haloysit, phlogopit,hydromica,felspat, ưquartz,rutil,pyritvihmlngkhụngỏngk Trongcỏckhoỏngsột,kaolinitcúhmlngAl2O3lnnht,thngt36,8% 40.22%,SiO2cúhmlngnhnht,t43,64% 46,90%;cỏcoxytkhỏcchimt 0,76% 3,93%;lngnchpphbmtvmtkhinungt12,79% 15,37%, ụikhibng10%.TsmolSi 2/R2O3(R:Ai,Fe)thayit1,85 2,94,trongút sSiO2/Al2O3thngt2,1 2,4vcỏbitcúthbng1,8 Thnhphnhoỏhccacaolanhcú nhhngtrctipncutrỳc,tớnh chtvkhnngsdngcanú.Vỡvy,cnxỏcnhthnhphnhoỏhccacao lanharahngsdnghplýnht II.2.Cutrỳccacaolanh Khoỏngvtchớnhtrongcaolanhlkaolinitcúcutrỳclp1:1,dngdiocta.Cu trỳctinhth cakaolinitchỡnhthnhdomtmnglit dinsilicliờnkt vimtmnglibỏtdinnhụmtonờnmtlpcutrỳc.Chiudycalpny daongtrongkhong7,10 7,21.Milpcutrỳc cphỏttrinliờntc DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN trongkhụnggiantheoh ngtr cavb.Cỏclpcutrỳc cxpchngsong songvinhauvtngtquóngtheohngtrcc(Hỡnh1.4) Cỏct dinuquaynhchungv phớamngbỏtdin. nhchungca tdinvbỏtdin,ionOH ưcabỏtdin cthaythbngionO 2ưcatdin. DoúmtchanhngionO 2ưnmcnhmtchanhngionOH ưvgiachỳng xuthinmtlcliờnkt(lcliờnkthydro)gi chtcỏclplmchomng tinhthkaolinititding,hpphncớtvkhụngtrngn intớchtrongcutrỳckaolinit ccõnbng,nghalkhụngcús tớch introngmngnờncúth cús thayth trongm ng.Doú,khiphõntớch mukaolinit,ngoithnhphnchớnhlSi,AlcũncúmtlngnhFe,Ti.Trong cutrỳcKaolinit, mnglibỏtdin,cbavtrớtõmbỏtdinthỡcúhaiv trớb c = 7,15 chimgibiAl3+,cũnmtvtrớbbtrng.Vykaolinitthucphõnnhúmdiocta c a :Oxy :Hydroxyl Silic b :Nhụm Hỡnh1.4.Skhụnggianmnglicutrỳckaolinit DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN II.3.Cỏctớnhchtcbncacaolanh Caolanhcúbatớnhchtc bnthngc cptiltớnhchttraoi cation,tớnhchthpphvtớnhchtxỳctỏc Kaolinitcúbmtriờngkhụngln(15 20m2/g)nờnkh nnghpph ca núkộm.Cutrỳclpkiu1:1lmkh nngtrngn cakaolinitkộm,khụngs dnglmxỳctỏccmchsdngnhchtnn Tớnhchttraoiioncakaolinitcquantõmhnc,cbitltớnhcht traoication,dokh nng ngdngcanúrnghnsovitraoianion.Cỏc cationtraoithnglCa2+,Mg2+,NH4+,Na+,K+.ilngctrngchotớnh chttraoicationldunglngtraoication(CEC),ctớnhbngmiling lng(meq)trờn1gamhoc100gmu.Dunglngtraoicationcakaolinitrt nh,chkhong3 15meq/100g,núphnỏnhhaitớnhchtquantrngl:dintớch bmtvintớchtrờndintớchbmty Bmtcakaolinitcchiathnhb mtngoivb mttrong.CEC b mtngoiphthucnhiuvosgyliờnktvstngkhuytttbmthays gimkớchthcht.CEC bmttrongphnỏnhtonb intớchõmchacõn bngtrongmnglicutrỳcvkh nnghpphcaKaolinit.Haydunglng traoiionnúichungvCECnúiriờngltớnhiuchobitsionhoccationbhp ph gi cỏclptrongcutrỳcvs ionhoccationhpph lờnb mtngoi kaolinit.Hỡnh1.5chothyrừcỏcv trớtraoiion bờntrongvbờnngoiht kaolinit Ht Kaolinit Vị trí trao đổi bề mặt Vị trí trao đổi bên Hỡnh1.5.Cỏcvtrớtraoiionkhỏcnhauivihtkaolinit DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN CECcakaolinitphthucnhiuvopHcamụitrngtraoivtngdn tmụitrngaxittimụitrngkim.Ngoira,CECcũnphthucvobncht cacỏccationtraoi:vicationtraoihoỏtrhaithngchoCEClnhnsovi cationtraoihoỏtrmt Straoicationtrongkaolinitcgõyrachyubibanguyờnnhõn: S phỏv liờnkttrờnb mtaluminosilicatlmtngintớchcha bóohovcnccõnbngbicỏccationhpph Trongmnglitinhth kaolinittnticỏcnhúmOH.Nguyờnt H trongnhúmnycngcúthbthaythbicỏccationcúkhnngtraoi.Mts nhúmOHbaoquanhbmtbphỏvcakaolinitótoiukinchocỏcnguyờn tHtrongnhúmnythchinphnngtraoi.õylnguyờnnhõntrctipgõy rastraoicationtrongkaolinit SthaythnghỡnhSi4+bngcỏcAl3+trongmnglitdinvAl3+ bngcỏccationhoỏtrthphn(thnglMg2+)trongmnglibỏtdinlmxut hin in tớch õm mng li cu trỳc, dn n s trao i cation kaolinit Nhỡnchung,kaolinitlaluminosilicatt nhiờncúdunglngtraoication nh,kh nnghpphkộmvhottớnhxỳctỏckhụngỏngk nờnớtcúgiỏtr s dnglmvtliutraoiion,chthpphvchtxỳctỏc.Nhngnúsrtcúgiỏ trnucchuynhoỏthnhzeolit,mtaluminosilicattinhth,cúdunglngtrao icationln,khnnghpphcaovhottớnhxỳctỏctt III.GIITHIUVZEOLIT III.1.Khỏinimvphõnloi Zeolitlcỏcaluminosilicattinhthcúcutrỳckhụnggianbachiu,hthngl xpnguvrttrtt,chophộpchỳngcúthphõnchiacỏcphõnt theohỡnh DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN dỏngvkớchthcxỏcnh.Doúchỳngcũncgilrõyphõnt.H mao quntrongzeolitcúkớchthccphõnt,daongtrongkhong3 12 Cụngthchoỏhccazeolitthng cbiudindidng: Mx/n.[(AlO2)x(SiO2)y].zH2O[2] Trongú:Mlcationbựtr intớchkhungcúhoỏtr n;xvyls t din nhụmvsilic,thụngthngy/x 1vthayitu theotngloizeolit;zls phõntnckttinh.Kýhiutrongdumúc[]lthnhphncamtụmngc s Zeolitcúth cphõnloidavongungc,ngkớnhmaoqun,thnh phnhoỏhc o Theongungc:Zeolitcphõnthnhzeolittnhiờnvzeolittnghp Zeolittnhiờnkộmbn,tinhkhitkhụngcao,luụncúxuhngchuynsangcỏc phakhỏcbnhnnhanalcimehayfelspatnờnchỳngớtcúkhnngngdngtrong thct.Zeolittnghp,nh zeolitA,X,P 1,ZSMư5,cúcutrỳcngu,tinh khit,adngv chngloivỏp ngkhỏttchonhucunghiờncuv ng dngtrongcụngnghip o Theongkớnhmaoqun:zeolitcphõnthnhbaloichớnh:loicú maoqunnh (ngkớnh7 nhzeolitX,Y) o Theothnhphnhoỏhczeolitcchiathnh5loichớnh: Zeolitnghốosilic(tlSi/Al 1nhA,P1,X) Zeolit trung bỡnh silic (t l Si/Al 1,5 nh zeolit Y, mordenit) DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 10 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN Zeolitgiusilic(tlSi/Al 10nhzeolitZSMư5) Rõyphõntsilic:lloivtliucúcutrỳctngtcỏc aluminosilicattinhthnhnghontonkhụngchanhụm,vtliunykncv hontonkhụngchacỏccationbựtrintớch Zeolitbintớnh:lzeolitsaukhitnghpcbini thnhphnbngcỏcphngphỏpbintớnh.Vớd loinhụmrakhimngli tinhthcazeolitvthayvoúlsilichoccỏcnguyờnt hoỏtr 3hoc4khỏc, gilphngphỏploinhụm TheoquytcLoewenstein,hainguyờntAlkhụngthtntilõncnnhau,hay trongcutrỳczeolitkhụngtnticỏcliờnktAlưOưAlmch tnticỏcliờnkt AlưOưSivSiưOưSi.Dovy,tsSi/Al=1lgiihndi.Tuynhiờn,trongthc tvncúzeolitcútsSi/Albng0,925v0,94 VicphõnchiazeolittheotsSi/Alccoilmtctrngquantrng,cú nhhngtrctipncutrỳcvtớnhchthoỏlýcazeolit.KhitsSi/Altng t1 thỡsbinicutrỳcvtớnhchtcazeolitnhsau: ưTớnhchtbnnhittngt700 13000C ưCutrỳcthayiviSBU(Secondarybuildingunit:nv cutrỳcth cp) tvũng4,6,8nvũng5,3 Tớnhchtbmttancnknc Stõmaxitgimnhnglcaxittrờntngtõmtng Dunglngtraoicationgim Ngoira,trongcựngmtmtcutrỳc,khitngtsSi/Alsdnn:bn thunhittng,kớchthcụmngcsgim II.2.Cutrỳctinhthcazeolit DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 11 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN Cỏczeolittnhiờncngnhzeolittnghpucúcutrỳckhụnggianbachiu chỡnhthnht cỏcnv s cplcỏct dinTO 4(T:Al,Si).Trongmit dinTO4,cationTn+cbaoquanhbi4ionO 2ưvmit dinliờnktvi4t dinquanhnúbngcỏchdựngchungcỏcnguyờnt oxy nh.NuTlSithỡt dinSiO4 trunghov in,nuTlAl(hocionhoỏtr ba)thỡt dinAlO4cũn dmtintớchõm.intớchnycnctrunghobicỏccatonMn+nmngoi mng,gilcỏccationbựtrintớch.CỏccationMn+nythnglcỏccationkim loithucnhúmIhocnhúmIItrongbngtunhoncỏcnguyờnthoỏhc O2ư2 O2ư Si4+ O2ư2 O O2ư2 ư ; O2ư O2ư2 O2ư a) O2ư Al3+ b) Hỡnh1.6.Cỏcnvcutrỳcscpcazeolit:tdinSiO4(a),AlO4(b) CỏctdinTO4sliờnktvinhautheomttrttnhtnhtoracỏcSBU khỏcnhau.Hỡnh1.7mụt 16loiSBUmmicnhtrongSBUbiuth mtliờn ktcuTưOưT.CỏcSBUnyliliờnktvinhautonờncỏchzeolitvi85loi cutrỳcthucbynhúmvcỏchthngmaoqunkhỏcnhau. DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 12 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN Hỡnh1.7.Cỏcnvcutrỳcthcp(SBU)trongzeolit Cỏcnhúmcutrỳcthcpcazeolitctrỡnhbytrongbng1.1 Bng1.1.Cỏcnhúmcutrỳcthcp Nhúm nvcutrỳcthcp Vũng4cnhn,S4R Vũng6cnhn,S6R Vũng4cnhkộp,D4R Vũng6cnhkộp,D6R Thp4ư1,nvT5O10 Thp5ư1,nvT8O16 Thp4ư4ư1,nvT10O20 Cỏcdliucutrỳccbncamtszeolitctrỡnhbytrongbng1.2 Bng1.2.Dliucutrỳccbncamtszeolitthụngdng Zeolit Nhúm SBU Kiui xng Nhúm khụnggian ngkớnh maoqun, NaưA 4ư4(*),4,8,6ư2 Cubic Fm3C 4,1;2,3(**) NaưP1 4(*),8 Tetragonal I4 3,1x4,5; 2,8x4,8 DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 13 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN NaưX(Y) 6ư6(*),4,6,6ư2 Cubic Fd3m 7,4;2,2(**) Mordenit 5ư1 Orthorhombi c Cmcm 6,5x7,0; Orthorhombi c Pnma ZSMư5 5ư1 2,6x5,7 5,3x5,6; 5,1x5,5 III.3.Cỏctớnhchtcbncazeolit Zeolitcúrtnhiucỏctớnhchtquýgiỏ,nhngcúmtstớnhchtcbnvcú nhiu ngdngltớnhchttraoication,tớnhchthpph,tớnhcht nnh, tớnhchtxỳctỏc III.3.1.Tớnhchttraoication Tớnhchttraoicationdokhungintớchõmcazeolit.Trongzeolit,vic thaythnghỡnhcationSi4+bngcationAl3+trongtdinTO4ólmdintớch õmvũihiphicúcationkimloibựtr intớchú.Cỏccationnytnti trongkhungcutrỳczeolitnhngkhụngthamgiavomngtinhth nờnzeolitcú khnngtraoicationddng Trongquỏtrỡnhtraoication,khnngtraoiioncazeolitphthucnhiu yutnhngchyuphthuccỏcyutsau: o Bnchtcationtraoi:intớch,kớchthccation trngthỏihydrat hoỏvdehydrathoỏ; o Nngcationtrongdungdch; o Bnchtcaanionkthpvicationtrongdungdch; o Dungmụihotancation(thụngthngldungmụinc,ụikhildung mụihuc); o Cutrỳccazeolit; DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 14 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN o pHcadungdchtraoi; o Nhitcamụitrngtraoi. S traoicationtrongzeolitldotrongcutrỳccachỳngcúcỏct din AlO4ưnờnkhizeolitcúngkớnhmaoqunlnhnkớchthccationtraoithỡ t s SiO2/Al2O3 ca zeolit cú nh hng ln n dung lng trao i Thụng thng,tsSiO2/Al2O3cngthpthỡdunglngtraoicationcnglnvngc li. Bờncnhdunglngtraoication,vntctraoicationcngphthucvo ngkớnhmaoqunvkớchthccỏccation:vntctraoicnglnkhikớch thccationcngnh vngkớnhmaoquncazeolitcngln.Khicationcú kớchthclnhnngkớnhmaoqunthỡstraoidinrachmtrờnb mt zeolit Nguyờntctraoicationldavohintngtraoithunnghchhpthc giacỏccationtrongdungdchvcỏccationbựtr intớchõmtrongkhungmng zeolit.S traoinytuõntheoquylutt lnghaylquyluttraoitng ng1ư1theohoỏtr.Quỏtrỡnhtraoicationcúthvitdidng: n A B(nZB) nB A (nSA) n A B(nSB) nB A (nZA) Trongú:nAvnBlintớchcacationtraoiAvB; (Z)v(S)lcỏcchstngngvizeolitvdungdchtraoi Phngtrỡnhcõnbngcacationtraoitrongdungdchvzeolitcxỏc nhtheocụngthc: A (S) nA mSA nA mSA nB mSB Vi:mSA vmSB ls moltng ngcacationAvBtrongdungdchcõn bng:AS+BS=1vAZ+BZ=1 DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 15 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN AZ Scationtraoitrngthỏicõn bng = Tngscationtrongzeolit Trongquỏtrỡnhtraoi,cỏcthụngsmngkhụngbthayi,khungmngzeolit khụngbtrngnnhngngkớnhtrungbỡnhcacỏcmaoqunsthayi[2] S tngkớchthcxyrakhiquỏtrỡnhtraoilmgims lngcation(vớd: thayth 2Na+bng1Ca2+)hoclmgimkớchthccationtraoi(vớd:thay th 1Na+bng1H+),kớchthcmaoqunsaukhitraois giminucation thayth cúkớchthclnhnkớchthccacationbanu(vớd:thayth Na + bngK+). Bng1.3.Dunglngtraoicationcamtszeolitphthuckớch thcmaoqunvtlSiO2/Al2O3 Tờn Kớchthcmao Tsmol CEC,meq zeolit qun, SiO2/Al2O3 Na+/g 4A 4,2v2,2 7,0 X 7,4 2,5 6,4 Y 7,4 4,4 Davokhnngtraoication,cỏczeolitócsdngtrongcụngnghip snxutchttyra,xlýncthicụngnghipchacỏckimloinng.Ngy nay,cỏczeolitangctiptcnghiờncu ngdnglmph giathcnchn nuụidonúcúkh nngtraoicationvicỏckimloinngvNH4+,trongrut ngvt,giỳpvtnuụikhomnhvtngtrngnhanh III.3.2.Tớnhchthpph DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 16 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN Khỏcvithanhottớnh,silicagelvcỏcchthpph vục khỏc,zeolitcúcu trỳctinhth vih thụngl xpcúkớchc phõnt vrtngu,nờncúkh nnghpphchnlcvidunglnghpphln. Bnchtquỏtrỡnhhpphcazeolitlquỏtrỡnhthugomdndncỏcchtb hpph lpycỏckờnhrónh,khoangtrongtinhth zeolit.Cỏccas nm ngoibmtzeolitthỡtptrungmtint(dochanhiunguyờntoxytrong khụnggianbộ),cỏccationSi4+,Al3+nmsõutrongkhungzeolittochobmtcúcỏc tngtỏctnhinvicỏcchtbhpph.Doú,cõnbnghpphcxỏcnh bilctnhinvlcphõntỏn. Docúcutrỳcmnglitinhth cbit,zeolitcúmth thngcỏckờnh rónhhỡnhthnhliờntctrongtinhth,tonờncỏcmaoqunrtbộvcỏccal maoqunlcỏcvũngcutocbitdooxytonờn.Cỏcmaoquntrongzeolitcú kớchthcphõnt vrtngulmchozeolitcúkh nnghpph chnlc cao.Ngoira,docútớnhchtphõncc,zeolitcúkh nnghpph mtlngrt lncỏcchtbhpph,chaytronghthngkờnhrónhvcỏckhoang Cỏczeolitcúdintớchbmtngoinhhnrtnhiusovibmttrongnờn quỏtrỡnhhpphcazeolitchyuxyrabờntrongcỏcmaoqun.Haythc hinquỏtrỡnhhpph cỏcchthpph phikhuchtỏnvotrongcỏcmaoqun cazeolit.Doú,khnnghpphcazeolitkhụngnhngphthucvobncht caphõntchtbhpphvhthngmaoquncazeolitmcũnphthucvo nhiuyut khỏcnh ỏpsut,nhit,bnchtcamiloizeolitShp phtrờnzeolitcũnphthucvonhitvchhothoỏzeolit.Mcớchca vichothoỏlloinchpph trờnb mtzeolit lmtng hpph, nhngnuhothoỏ nhit caoquỏthỡcúth dntis phỏv cutrỳctinh thzeolit DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 17 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN V mtlýthuyt,zeolitcúth hpph ttnhtcỏcchtkhimaoqunca zeolitcúngkớnhnghckhụngnh hnngkớnhnghccaphõnt chtbhpph.Tuynhiờn,trongthct,khnnghpphttnhtkhicỏcng kớnhnghcnyxpxnhau Bng1.4.Kớchthcmaoqun,ngkớnhnghcvkhnnghp phcỏcchtttnhtimtszeolitthụngdng Zeolit Kớchthcmaoqun, ngkớnhnghc, Hpphtt nht NaA 4,1;2,1 3,9;3,5 C2H4,O2 NaP1= 3,2x4,5;2,8x4,8 2,6 NH3,H2O NaX 7,4(vũng12oxy) 8,1 (C4H9)3N NaY 7,4(vũng12oxy) 8,1 (C4H9)3N Bng1.5.Kớchthcphõntvngkớnhnghccamtsphõnt chtbhpphquantrng Hpcht Kớchthc ngkớnh Hpcht Kớchthc ngkớnh phõnt, nghc, phõnt, nghc, H2 3,1x2,4 2,89 CH4 4,2 3,8 O2 3,9x2,8 3,46 C2H2 5,7x3,7 3,3 N2 4,1x3,0 3,64 C2H4 5,0x4,4 3,9 CO 4,2x3,7 3,76 C3H6 4,5 CO2 5,1x3,7 3,30 C3H8 6,5x4,9 4,3 H2 O 3,9x3,15 2,65 nưC4H10 4,9 4,3 NH3 4,1x3,8 2,60 iưC4H10 5,6 5,0 SO2 5,28x4,0 3,60 C6H6 6,6 5,85 H2S 4,36x4,0 3,60 (C4H9)3N 8,1 DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 18 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN T cỏcs liutrongbng1.4,1.5,cúth thyzeolitP 1rtthớchhpchohp ph NH3trongrutgiasỳc,vỡngkớnhnghccachỳngtngngnhau; zeolitXcúngkớnhlnhncúkh nnghpph cỏcphõnt hpchthuc cúngkớnhlnhnnh(C4H9)3N.Hnnachỳngcũncúkhnnghpphc nhnghpchthuc cúcutrỳccngknhdochỳngkhụngch hpph vo trongmaoqunmcũnhpphctrờnbmt.Doú,cúthsdngzeolitXln P1traoidinhdngvhpphchtctrongquỏtrỡnhtiờuhoỏcagiasỳc, giỳpgiasỳckhomnh,tngtrngnhanh III.3.3.Tớnhchtnnh Tớnhnnhcazeolitthngcxộttrongmụitrngaxit,mụitrngkim vnhitcao bncazeolittrongmụitrngaxitthngrtkộm.Khizeolittipxỳcvi mụitrngaxitthngxyrasbinicutrỳchocphỏv cutrỳctinhth Cỏcloizeolitkhỏcnhau,khnngbnvngtrongmụitrngaxitcngkhỏcnhau. ZeolitcútsSi/Alcngcaocngbnvngtrongmụitrngaxit.Theo[2],nhng zeolitcút l SiO2/Al2O3 thp,2 6khụngbntrongmụitrngaxitcúpH 4. cbitzeolitA(cút l SiO2/Al2O3 1,2[23])khụngcúkh nngtraoi iontrongmụitrngaxitvỡchỳngbphỏvhontoncutrỳctrongmụitrngaxit mnh Trongmụitrngkim,pHkhỏcnhaucngcúnhhngkhỏcnhaulờnzeolit: khitipxỳcvikimloóngthỡcutrỳctinhthcazeolitbbininh,nng dungdchkimtngthỡcutrỳctinhth b binimnhhnchotikhib ho tan.Vớd,zeolitAngõmtrongdungdchNaOHloóngthỡcutrỳccazeolitA chuynsangmtphakhỏcgilGismondine,cũnngõmlõutrongdungdchNaOH cthỡnúbhotan Theo[22],zeolitrtbnnhitv bnnhitthayitheocutrỳc,t s Si/Alvbnchtcacationtraoitrongzeolit.Vớd,zeolitNaXvzeolitNaYcú DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 19 ỏnttnghipKhoaCNHoỏHcưHBKHN cựngcutrỳcnhngNaX(SiO2/Al2O3=2,5)cutrỳcbphỏvtrờn6600CcũnNaY (SiO2/Al2O3=5,0)cutrỳcchbphỏvkhinhitlờntrờn7000C.ivizeolitY óctỏchbtnhụmthỡcutrỳcchbphỏvkhinhitlờntrờn10000C[22] Zeolittuykộmbntrongmụitrngaxitcvmụitrngkimcnhng bntrongrutgiasỳcvỡmụitrngaxittrongrutgiasỳcchamnhphỏv cutrỳccazeolit.Ngoirazeolitcngrtbnc,nhitnờncutrỳckhụngbphỏ v trongquỏtrỡnhtiờuhoỏthcncangvt.Vỡvy,tacúth s dngzeolit lmphgiathcnchnnuụimkhụngscutrỳccanúbphỏvtrongquỏtrỡnh tiờuhoỏcagiasỳc,giacm III.3.4.Tớnhchtxỳctỏc Tớnhchtxỳctỏccazeolitbaogmtớnhaxitbmtvtớnhchtchnlchỡnh dỏng Tớnhchtaxitbtnguntcimcutrỳcvthnhphnhoỏhccami loizeolit.KhiótraoiNa+viH+,zeolitcúhailoitõmaxit:tõmbronstedvtõm Lewis.TõmLewislnhngtõmthiuelectroncaAl(3s 23p1),donhụmcúkhuynh hngnhnthờmint lpycỏcqu otrngcanú.Doú,s lng tõmLewisph thucvohmlngAl.TõmLewiscúvaitrũrtquantrngtrong cỏcquỏtrỡnhxỳctỏc,cbitnhitcao axitcazeolitchu nhhngcanhiuyutnh:cutrỳctinhthca zeolit(sthayigúcliờnktSiOAl),thnhphncazeolit,bnchtvhm lngcacỏccationtraoi,cỏciukinxlýnhit Tớnhchtchnlchỡnhdỏngcazeolitcúliờnquanchtchvitỏcdngrõy phõntvltớnhchtcbitquantrngcazeolitkhis dnglmxỳctỏc. Chnlchỡnhdỏngls iukhinkớchcvhỡnhdngcacỏcphõnt khuch tỏnvovrakhihthngmaoqun,lmnhhngnhottớnhvchnlc caxỳctỏc[2] DngthThoưLpHoỏdu1ưk47 20 [...]... mao quản là các vòng cấu tạo đặc biệt do oxy tạo nên. Các mao quản trong zeolit có kích thước phân tử và rất đồng đều làm cho zeolit có khả  năng hấp phụ  chọn lọc   cao. Ngoài ra, do có tính chất phân cực, zeolit có khả  năng hấp phụ  một lượng rất  lớn các chất bị hấp phụ, chứa đầy trong hệ thống kênh rãnh và các khoang Các zeolit có diện tích bề mặt ngoài nhỏ hơn rất nhiều so với bề mặt trong nên   quá trình hấp phụ của zeolit chủ yếu xảy ra ở bên trong các mao quản. Hay để thực ... Đồ án tốt nghiệp                                                                Khoa CN Hoá Học­ĐHBKHN Từ  các số  liệu trong bảng 1.4, 1.5, có thể  thấy zeolit P 1 rất thích hợp cho hấp  phụ  NH3 trong ruột gia súc, vì đường kính động học của chúng tương đương nhau;  zeolit X có đường kính lớn hơn có khả  năng hấp phụ  các phân tử hợp chất hữu cơ  có đường kính lớn hơn như (C4H9)3N. Hơn nữa chúng còn có khả năng hấp phụ cả  những hợp chất hữu cơ có cấu trúc cồng kềnh do chúng không chỉ  hấp phụ. .. quá trình hấp phụ của zeolit chủ yếu xảy ra ở bên trong các mao quản. Hay để thực  hiện quá trình hấp phụ  các chất hấp phụ  phải khuếch tán vào trong các mao quản   của zeolit.  Do đó, khả năng hấp phụ của zeolit không những phụ thuộc vào bản chất   của phân tử chất bị hấp phụ và hệ thống mao quản của zeolit mà còn phụ thuộc vào  nhiều yếu tố  khác như  áp suất, nhiệt độ, bản chất của mỗi loại zeolit … Sự hấp   phụ trên zeolit còn phụ thuộc vào nhiệt độ và chế độ hoạt hoá zeolit.  Mục đích của... Khác với than hoạt tính, silicagel và các chất hấp phụ  vô cơ  khác, zeolit có cấu  trúc tinh thể  với hệ  thông lỗ  xốp có kích cỡ  phân tử và rất đồng đều, nên có khả  năng hấp phụ chọn lọc với dung lượng hấp phụ lớn.  Bản chất quá trình hấp phụ của zeolit là quá trình thu gom dần dần các chất bị  hấp phụ  để  lấp đầy các kênh rãnh, khoang trong tinh thể zeolit.  Các cửa sổ  nằm   ngoài bề mặt zeolit thì tập trung mật độ điện tử (do chứa nhiều nguyên tử oxy trong ... ngoài bề mặt zeolit thì tập trung mật độ điện tử (do chứa nhiều nguyên tử oxy trong  không gian bé), các cation Si4+, Al3+ nằm sâu trong khung zeolit tạo cho bề mặt có các  tương tác tĩnh điện với các chất bị hấp phụ.  Do đó, cân bằng hấp phụ được xác định  bởi lực tĩnh điện và lực phân tán.  Do có cấu trúc mạng lưới tinh thể  đặc biệt, zeolit có một hệ  thống các kênh   rãnh hình thành liên tục trong tinh thể, tạo nên các mao quản rất bé và các cửa lỗ ...  trong quá trình tiêu hoá thức ăn của động vật. Vì vậy, ta có thể  sử  dụng zeolit làm phụ gia thức ăn chăn nuôi mà không sợ cấu trúc của nó bị phá vỡ trong quá trình   tiêu hoá của gia súc, gia cầm III.3.4. Tính chất xúc tác Tính chất xúc tác của zeolit bao gồm tính axit bề mặt và tính chất chọn lọc hình   dáng Tính chất axit bắt nguồn từ đặc điểm cấu trúc và thành phần hoá học của mỗi   loại zeolit.  Khi đã trao đổi Na+ với H+, zeolit có hai loại tâm axit: tâm bronsted và tâm ...  khác như  áp suất, nhiệt độ, bản chất của mỗi loại zeolit … Sự hấp   phụ trên zeolit còn phụ thuộc vào nhiệt độ và chế độ hoạt hoá zeolit.  Mục đích của   việc hoạt hoá là loại nước hấp phụ  trên bề  mặt zeolit để  làm tăng độ  hấp phụ,   nhưng nếu hoạt hoá  ở  nhiệt độ  cao quá thì có thể  dẫn tới sự  phá vỡ  cấu trúc tinh   thể zeolit Dương thị Thảo­Lớp Hoá dầu 1­k47                                                                                            ...  mặt lý thuyết, zeolit có thể  hấp phụ  tốt nhất các chất khi mao quản của   zeolit có đường kính động học không nhỏ  hơn đường kính động học của phân tử  chất bị hấp phụ.  Tuy nhiên, trong thực tế, khả năng hấp phụ tốt nhất khi các đường  kính động học này xấp xỉ nhau Bảng 1.4. Kích thước mao quản, đường kính động học và khả năng hấp  phụ các chất tốt nhất đối một số zeolit thông dụng Zeolit Kích thước mao quản, ... tinh thể của zeolit và thay vào đó là silic hoặc các nguyên tố  hoá trị  3 hoặc 4 khác,   gọi là phương pháp loại nhôm Theo quy tắc Loewenstein, hai nguyên tử Al không thể tồn tại lân cận nhau, hay   trong cấu trúc zeolit không tồn tại các liên kết Al­O­Al mà chỉ  tồn tại các liên kết  Al­O­Si và Si­O­Si. Do vậy, tỷ số Si/Al = 1 là giới hạn dưới. Tuy nhiên, trong thực  tế vẫn có zeolit có tỷ số Si/Al bằng 0,925 và 0,94... có cấu trúc cồng kềnh do chúng không chỉ  hấp phụ  vào   trong mao quản mà còn hấp phụ cả trên bề mặt. Do đó, có thể sử dụng zeolit X lẫn   P1 để trao đổi dinh dưỡng và hấp phụ chất độc trong quá trình tiêu hoá của gia súc,  giúp gia súc khoẻ mạnh, tăng trưởng nhanh III.3.3. Tính chất ổn định Tính ổn định của zeolit thường được xét trong môi trường axit, môi trường kiềm  và ở nhiệt độ cao Độ bền của zeolit trong môi trường axit thường rất kém. Khi zeolit tiếp xúc với