Vật liệu xúc tác Zeolite Y

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KĨ THUẬT HÓA HỌC Tiểu luận Động học xúc tác Đề tài: Tìm hiểu Zeolite Y GVHD: PGS TS Phạm Thanh Huyền SVTH: Nguyễn Văn Đạt Đặng Văn Tiến Trịnh Ngọc Linh Nội dung Giới thiệu chung Cấu trúc Tính chất Các phương pháp tổng hợp Phương pháp nghiên cứu đặc trưng I Giới thiệu chung Zeolite hợp chất vô dạng aluminosilicat tinh thể có cấu trúc khơng gian Zeolite ??? chiều, tạo nên hệ thống vi mao quản với cửa sổ đặn kích thước ph ân tử, có khả hấp phụ chọn lọc Nên gọi “Rây phân tử” [1] [1] PGS TS Tạ Ngọc Đôn Rây phân tử vật liệu hấp phụ NXB Bách Khoa Hà Nội(2015) Đặc tính trội Zeolite: Bề mặt riêng lớn Cấu trúc tinh thể xốp, kích thước mao quản đồng Khả biến tính tốt Có thể điều chỉnh độ axit Zeolite sử dụng rộng rãi CN Lọc Hóa-Dầu • Hiện có khoảng 150 loại zeolit e tổng hợp 48 loại có tự nhiên • Trong số có zeolite Y thành phần quan trọng xúc tác cracking • Theo dự báo kỷ 21, zeolite Y cấu tử hoạt động quan trọng xúc tác FCC mà chưa loại zeolite n thay được.[6] Ảnh: Phân Xưởng FCC nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất [6] C Marcilly Proceedings of ICZ Montperllier France (7/2006) Zeolite Y • • • Là zeolite tổng hợp thuộc họ Faujasite • Tỉ lệ Si/Al 1.5- Được Barrer tổng hợp đến năm 1964 Breck tổng hợp thương mại [3] Zeolite Y vật liệu vi mao quản, đường kính mao quản cỡ 7.4 Å, diện tích bề mặt riên g lớn [3] D W Breck Crystalline zeolite Y U.S Patent 3130007 -1964 So sánh zeolite X Y Zeolite X Zeolite Y - 1.5 1.5 - Tính bền nhiệt, bền thủy nhiệt Thấp Cao Tính chất bề mặt Ưa nước Ít ưa nước Số tâm axit Lớn Bé Lực axit/tâm Bé Lớn Ứng dụng Hấp phụ Xúc tác Tỷ lệ Si/Al Ứng Dụng Zeolite Y Chất xúc tác Hấp phụ Ứng dụng khác VD: Thành phần xúc tác FCC [2] GS TS Nguyễn Hữu Phú Cracking xúc tác NXB Khoa học kỹ thuật(2005) II Cấu trúc •Cơng thức tế bào đơn vị là: Na56[(AlO2)56(SiO2)136].250H2O •Có cấu trúc lập phương, nhóm đối xứng F d3m Khoảng cách mạng a= 24.7 Å • •Mật độ vật liệu thấp: 17.7 T/ 1000 Å3 ( số nguyên tử T tứ diện TO4 (T: Si, Al …) thể tích 1000 Å3 ) → Chứng tỏ Y zeolite “rỗng” [2] [2] GS TS Nguyễn Hữu Phú Cracking xúc tác NXB Khoa học kỹ thuật(2005) Tính chất trao đổi ion • Ngun tắc dựa q trình tra o đổi cation dung dịch với c ation bù trừ điện tích âm kh ung mạng Zeolite • Quy luật trao đổi “tương đương -1” theo hóa trị • Ví dụ: Trao đổi Na+ với H+ Na+ với La3+ Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level Tính chất hấp phụ • Zeolite Y hệ thống lỗ xốp có kích thước phân tử đồ ng đều, nên hấp phụ chọn lọc với dung lượng hấp phụ lớ n, độ chọn lọc cao • • Xảy bên mao quản VD: hấp phụ dung mơi, dioxin, Hg khí thải cơng nghiệp… Tính chất chọn lọc hình dáng Tính chất xúc tác Tính chất xúc tác Tâm axit Lewis IV Các phương pháp tổng hợp Từ Si Al riêng biệt Từ khoáng sét tự nhiên Nguyên liệu Đi từ nguồn Si Al riêng biệt Silicat natri Aluminosilicat NaOH Mầm NaY Trộn Gel Aluminosilicat natri Kết tinh NaY nước Lọc rửa với nước Zeolit NaY [2]GS TS Nguyễn Hữu Phú Cracking xúc tác NXB Khoa học kỹ thuật(2005) Biến tính Zeolite Y RE-USY   Zeolite NaY Trao đổi NH4 NH4NaY Na-USY      Trao đổi RE Rửa nước Xử lý với Axit Trao đổi RE Rửa nước RE-USY Trao đổi NH4 Rửa nước NH4-USY [2]GS TS Nguyễn Hữu Phú Cracking xúc tác NXB Khoa học kỹ thuật(2005) V Phương pháp nghiên cứu đặc trưng Phương pháp kính hiển vi điện tử quét ( SEM) a SEM image of nano NaY b SEM image of micro NaY [5] Ta Ngoc Don, Ta Ngoc Hung, Pham Thanh Huyen, Trinh Xuan Bai, Huynh Thi Thanh Huong, Nguyen Thi Linh, Le Van Duong, Minh- Hao Pham Synthesis, characterization and catalytic activity of nano- zeolite Y for the alkylation of benzene with isopropanol Indian journal of chemical Teachnology Vol 23(2016), pp 392-399 V Phương pháp nghiên cứu đặc trưng Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua( TEM) c TEM image of nano NaY [5] Ta Ngoc Don, Ta Ngoc Hung, Pham Thanh Huyen, Trinh Xuan Bai, Huynh Thi Thanh Huong, Nguyen Thi Linh, Le Van Duong, Minh- Hao Pham Synthesis, characterization and catalytic activity of nano- zeolite Y for the alkylation of benzene with isopropanol Indian journal of chemical Teachnology Vol 23(2016), pp 392-399 V Phương pháp nghiên cứu đặc trưng Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ- nhả hấp phụ nito ( BET) Đường cong hấp phụ nhả hấp phụ N2 77 K nano NaY(a) micro NaY(b) Sự phân bố mao quản nano NaY( c) micro NaY [5] [5] Ta Ngoc Don, Ta Ngoc Hung, Pham Thanh Huyen, Trinh Xuan Bai, Huynh Thi Thanh Huong, Nguyen Thi Linh, Le Van Duong, Minh- Hao Pham Synthesis, characterization and catalytic activity of nano- zeolite Y for the alkylation of benzene with isopropanol Indian journal of chemical Teachnology Vol 23(2016), pp 392-399 V Phương pháp nghiên cứu đặc trưng Phương pháp TPD- NH3 [5] Ta Ngoc Don, Ta Ngoc Hung, Pham Thanh Huyen, Trinh Xuan Bai, Huynh Thi Thanh Huong, Nguyen Thi Linh, Le Van Duong, Minh- Hao Pham Synthesis, characterization and catalytic activity of nano- zeolite Y for the alkylation of benzene with isopropanol Indian journal of chemical Teachnology Vol 23(2016), pp 392-399 Kết luận  Qua tiểu luận chúng em trình bày được: • Cấu trúc, tính chất, phương pháp tổng hợp phương pháp nghiên cứu đặc trưng Ze olite Y • Ứng dụng Zeolite Y, đặc biệt lọc hóa dầu Danh mục tài liệu tham khảo PGS TS Tạ Ngọc Đôn Rây phân tử vật liệu hấp phụ NXB Bách Khoa Hà Nội(2015) GS TS Nguyễn Hữu Phú Cracking xúc tác NXB Khoa học kỹ thuật(2005) D W Breck Crystalline zeolite Y U.S Patent 3130007 -1964 D W Breck Zeolite Molecular Sieves, A Wiley- Intersience publication(1974) Ta Ngoc Don, Ta Ngoc Hung, Pham Thanh Huyen, Trinh Xuan Bai, Huynh Thi Thanh Huong, Nguyen Thi Linh, Le Van Duong, Minh- Hao Pham Synthesis, ch aracterization and catalytic activity of nano- zeolite Y for the alkylation of benzene with isopropanol Indian journal of chemical Teachnology Vol 23(2016), pp 92-399 C Marcilly Proceedings of ICZ Montperllier France (7/2006) H Van Bekkum, E M Flanigen, P A Jacobs, J C Jansen Introduction to zeolite science and practice Elsevier science b.V (2001) Cảm ơn cô bạn lắng nghe !!!