Zeolite và các ứng dụng vật liệu zeolite

BÁO CÁO CÁ NHÂN MÔN KỸ THUẬT TỔNG HỢP VẬT LIỆU VÔ CƠ ĐỀ TÀI: ZEOLITE VÀ CÁC ỨNG DỤNG VẬT LIỆU ZEOLITE GV hướng dẫn: NGUYỄN THỊ ÁNH NGA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021 I/ TỔNG QUAN 1. Khái niệm Zeolite là tên chung chỉ một họ vật liệu khoáng vô cơ có cùng thành phần là aluminosilicat. Nó có mạng lưới anion cứng chắc với các lỗ xốp và các kênh mao quản chạy khắp mạng lưới, giao nhau ở các khoang trống. Các khoang trống chứa các ion kim loại có thể trao đổi được (Na  ,K  ) với các phân tử bên ngoài xâm nhập vào. Các khoang trống này có kích thước khoảng 0,2 – 2 nm nên zeolite được xếp vào loại vật liệu vi mao quản. Công thức tổng quát của zeolite : Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].mH2O Hay dưới dạng hỗn hợp oxit : M2/nO.Al2O3.xSiO2.mH2O Với M là cation bù có hóa trị n, x là tỉ lệ giữa SiO2/Al2O3 và m là số mol nước Tên gọi zeolit được nhà khoáng vật học người Thụy Điển là Axel Fredrik Cronstedt nghĩ ra năm 1756, khi ông quan sát thấy khi nung nóng nhanh stilbit thì nó sinh ra một lượng lớn hơi nước bị vật liệu này hấp phụ trước đó. Hiện nay có khoảng 150 loại zeolit đã được tổng hợp và khoảng 48 loại có trong tự nhiên đã được biết đến. Zeolit có cấu trúc mở vì vậy nó có thể kết hợp với các ion kim loại khác nhau như Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Zeolit được dùng với nhiều mục đích khác nhau trong các lĩnh vực như công nghiệp hóa học, kỹ thuật môi trường như là các chất hấp phụ, xúc tác, chiết tách... 2. Phân loại Zeolite a. Theo nguồn gốc Zeolite được chia làm 2 loại chính : - Zeolite tự nhiên có 56 loại, có được do đá và các lớp tro núi lửa phản ứng với nước ngầm có tính kiềm. Những zeolite này được kết tinh và lắng đọng trong môi trường qua hàng ngàn, hàn triệu năm ở đại dương và các đoạn sông. Zeolite tự nhiên ít khi tinh khiết nên ít được ứng dụng thương mại, thường chỉ phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu khắt khe về chất lượng, chẳng hạn như dùng làm chất độn trong phân tử tẩy rửa, chất hấp phụ. - Zeolite tổng hợp có trên 200 loại, độ tinh khiết cao, thành phần đồng nhất nên rất phù hợp trong nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp. Hầu hết các zeolite đều được tổng hợp từ sự phân hủy các nguồn nhôm và silic trong dung dịch kiềm mạnh.