6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 C c thuø tinh C c s Bình đˇnh m c 100 mL Cân đi¸ n tæ 4 s ng đong Pipette
˚a thuø tinh Bˆ p khu' y t Cá t Tº nung Tº s' y Nhi¸ t kˆ Buret 25 mL L c chân không pH đi ¸ n cı c 8 4 1 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 3.2 Ho h t
Kaolin Vi¸t Nam NaOH khan Al(OH)3 bt khan …m zeolite 4A HCl 36% Nãc c't Gi'y qu tím 3.3 Tổng h
Zeolite 4A đãc tng hp theo phãâng pháp thuø nhi¸t bng cách khu'y trn metakaolin trong dung dˇch ki¯m NaOH 4 t¥o hn hp gel đng nh't và đ˙ gìa hoá trong thÆi gian nh't đˇnh, sau đó đun cách thuø khu'y nh‰ ª 100C trong 4 giÆ. Các thí nghi¸m đãc thıc hi¸n gm chuy˙n hoá kaolin thành metakaolin, tng hp NaAlO2, t¥o gel, làm già và kˆt tinh t¥o tinh th˙ zeolite.
34
3.3.1 Tính to n thành hần
Phãâng trình tng hp
4 Al(OH)3 + 4 Al2O3.3SiO2 + 12 NaOH + 15 H2O = Na12[AlO2.SiO2]1227H2O
Thành ph…n cºa các ch't trong hn hp ph§n ng quyˆt đˇnh lo¥i zeolite t¥o thành. Thành ph…n cºa các ch't ph§n ng đãc quy ra dãi d¥ng oxide cºa chúng[21].
i vi zeolite A theo K. Sham và S.J. irmohammadit thì t˝ s mol các ch't ph§n ng trong hn hp đãc cho nhã sau:
§ng 3. 2 T˝ s mol các ch't ph§n ng t¥o zeolite 4A
T˝ l¸ mol Kho§ng giá trˇ b“t bu c Giá trˇ đã c ch n SiO2/Al2O3 Na2O/SiO2 H2O/Na2O 1,6-2,2 1,8-2,8 30-50 2 2,5 30
3.3.2. Khảo t ảnh hư ng ủa nồng độ HC x í kao in đ n tổng h eo ite A
3.3.2.1. Pha HCl ới nồng độ 3 N, 6 N, 12 N
HCl đ–m đ»c có C N = 12N
Công thc C1 x V1 = C2 xV2 (3.1)
Pha HCl 3 N: dùng pipet hút chính xác 25ml dd HCl đ–m đ»c cho vào bình đˇnh mc 100ml, thêm nãc c't đˆn v¥ch s` đãc dd HCl 3N.
Pha HCl 6 N: dùng pipet hút chính xác 50ml dd HCl đ–m đ»c cho vào bình đˇnh mc 100ml, thêm nãc c't đˆn v¥ch s` đãc dd HCl 6 N.
3.3.2.2. X í kao in ngu n iệu ằng HC
Thí nghi¸m đãc tiˆn hành trong tº hút: Cho vào 3 cc 250ml tãâng ng mi cc là 100ml dung dˇc h HCl 3 N, 6 N và 12 N, thêm vào mi cc 20 gam kaolin, khu'y đ¯u ri đ˙ trong mt ngày đêm. Sau đó mang đi lc và ræa bng nãc c't, s'y khô đãc kaolin đã qua xæ lí.
35
§ng 3. 3 i¯u ki¸n thí nghi¸m kh§o sát §nh hãªng cºa nng đ HCl
Thí nghi¸ m s 1 2 3 4
ThÆi gian t¥o gel (giÆ) ThÆi gian làm già (ngày) Nhi¸ t đ kˆ t tinh (C) ThÆi gian kˆ t tinh (giÆ) Metakaolin (g) Al(OH)3 (g) NaOH (g) Nã c (g) 3 1 100 4 15(A) 4,1801 31,7508 213 3 1 100 4 15(B) 4,1801 31,7508 213 3 1 100 4 15(C) 4,1801 31,7508 213 3 1 100 4 15(D) 4,1801 31,7508 213
3.3.3.1 Chu n ho kao in thành etakao in
Nguyên li¸u đãc phân tích thành ph…n đ˙ xác đˇnh hàm lãng Si và Al
có trong kaolin nguyên li¸u. Do zeolite A có t˝ l¸ mol Si/Al 1 hay SiO2/Al2O3 2 nên ngun kaolin nguyên li¸u có thành ph…n Si/Al càng g…n 1 càng tt. H…u hˆt các ngun kaolin trên thˆ gii đ¯u có t˝ l¸ mol Si/Al 1. Do đó trong tng hp c…n b sung thêm lãng Al dãi d¥ng NaAlO2.
Cho 4 mflu kaolin (mflu chãa qua xæa lí, mflu xæ lí bng HCl 3 N, 6 N) vào 4 chén s và nung ª 600 -610 C trong 2 giÆ đ˙ chuy˙n hoá thành metakaolin. Tãâng ng s` đãc metakaolin mflu A, , C, D. Phãâng trình ph§n ng chuy˙n hoá kaolin thành metakaolin:
Al2O3.3SiO2.2H2O = Al2O3.3SiO2 + 2H2O
3.3.3.2 Tạo ung h NaA O2
Cân 31, 508 g NaOH và cho t t vào c 250 mL có cha s„n 95 mL
nãc c't, dùng đ˚a thuø tinh khu'y nh‰ cho tan hoàn toàn, thu đãc dung dˇch NaOH 25 . Sau đó tiˆp tØc khu'y và gia nhi¸t dung dˇch NaOH ti kho§ng
70-80 C.
Cân 4,1801 g Al(OH)3 và cho t t vào cc cha dung dich NaOH va
pha trên. Khu'y cho tan hoàn toàn Al(OH)3, lc thu l'y dung dˇch trong sut ri đ˙ ngui. Sau đó thêm nãc c't đ˙ đãc 213 mL dung dˇch NaAlO2.
Phãâng trình tng hp NaAlO2: Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + H2O
36
3.3.3.3 Tạo ge à k t tinh
Cân 15 g metakaolin(A, B, C, D), cho t t vào dung dˇch NaAlO 2 ª trên, khu'y m¥nh kho§ng 3 giÆ t¥o hn hp gel đng nh't và đ˙ già hoá trong 1 ngày.
un và khu'y nh‰ gel đã đãc già hoá ª 100 C trong 4 giÆ. Sau 4 giÆ ngng đun và ngng khu'y hn hp tách thành hai lp: lp trên là lp nãc trong, lp dãi là lp bt. ˙ cho hn hp ngui d…n.
3.3.3. Lọ , r a, kh ản hẩ
Hn hp sau khi đ˙ ngui thì đem lc chân không và ræa hn hp bng nãc c't đˆn pH 10 -12 thì đãc. Sau khi lc ta thu đãc lp bt nhão đem s'y ª nhi¸t đ 70C trong 2 giÆ đãc zeolite 4A.
3.3.4. Khảo t ảnh hư ng ủa thời gian à già
Kh§o sát §nh hãªng cºa thÆi gian làm già đãc tiˆn hành trong đi¯u ki¸n §ng 3. 4 i¯u ki¸n thí nghi¸m kh§o sát §nh hãªng thÆi gian làm già
Thí nghi¸ m s 1 2 3 4
ThÆi gian t¥o gel (giÆ) ThÆi gian làm già (ngày) Nhi¸ t đ kˆ t tinh (C) ThÆi gian kˆ t tinh (giÆ) Metakaolin (g) Al(OH)3 (g) NaOH (g) Nã c (g) 3 1 100 4 15 4,1801 31,7508 213 3 2 100 4 15 4,1801 31,7508 213 3 3 100 4 15 4,1801 31,7508 213 3 4 100 4 15 4,1801 31,7508 213
3.3.4.1 Chu n ho kao in thành etakao in
Nguyên li¸u đãc phân tích thành ph…n đ˙ xác đˇnh hàm lãng Si và Al có trong kaolin nguyên li¸u. Do zeolite A có t˝ l¸ mol Si/Al 1 hay SiO2/ Al2O3 2 nên ngun kaolin nguyên li¸u có thành ph…n Si/Al càng g…n 1 càng tt. H…u hˆt các ngun kaolin trên thˆ gii đ¯u có t˝ l¸ mol Si/Al 1. Do đó
trong tng hp c…n b sung thêm lãng Al dãi d¥ng NaAlO2.
flu kaolin có thành ph…n thích hp đãc cho vào cc s và nung ª 600 -
610C trong 2 ngày đ˙ chuy˙n hoá thành metakaolin. Phãâng trình ph§n ng chuy˙n hoá kaolin thành metakaolin:
37
3.3.4.2 Tạo ung h NaA O2
Cân 31, 508 g NaOH và cho t t vào c 250 mL có cha s„n 95 m L
nãc c't, dùng đ˚a thuø tinh khu'y nh‰ cho tan hoàn toàn, thu đãc dung dˇch NaOH 25 . Sau đó tiˆp tØc khu'y và gia nhi¸t dung dˇch NaOH ti kho§ng
70-80 C.
Cân 4,1801 g Al(OH)3 và cho t t vào cc cha dung dich NaOH va
pha trên. Khu'y cho tan hoàn toàn Al(OH)3, lc thu l'y dung dˇch trong sut ri đ˙ ngui. Sau đó thêm nãc c't đ˙ đãc 213 mL dung dˇch NaAlO 2.
Phãâng trình tng hp NaAlO2: Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + H2O
Ho»c Al(OH) 3 + NaOH = Na+ + [Al(OH)4]-
3.3.4.3 Tạo ge à k t tinh
Cân 15 g metakaolin, cho t t vào dung dˇch NaAlO2 ª trên, khu'y m¥nh kho§ng 3 giÆ t¥o hn hp gel đng nh't và đ˙ già hoá trong x ngày (x=1;2;3;4).
un và khu' y nh‰ gel đã đãc già hoá ª 100 C trong 4 giÆ. Sau 4 giÆ ngng đun và ngng khu'y hn hp tách thành ha i lp: lp trên là lp nãc trong, lp dãi là lp bt. ˙ cho hn hp ngui d…n.
3.3.4. Lọ , r a, kh ản hẩ
Thıc hi¸n tãâng tı nhã vi¸c kh§o sát §nh hãªng nng đ HCl.
3.3.5. Khảo t ảnh hư ng ủa ư ng ầ eo ite A
˙ kh§o sát §nh hãªng cºa lãng m…m zeolite 4A đˆn quá trình tng hp zeolite tiˆn hành thí nghi¸m trong xã đi¯u ki¸n sau:
§ng 3. 5 i¯u ki¸n thí nghi¸m kh§o sát §nh hãªng lãng m…m đˆn quá trình tng hp
Thí nghi¸ m s 1 2 3 4
ThÆi gian t¥o gel (giÆ) ThÆi gian làm già (ngày) Nhi¸ t đ kˆ t tinh (C) ThÆi gian kˆ t tinh (giÆ) Metakaolin (g) Al(OH)3 (g) NaOH (g) Nã c (g) M…m zeolite 4A (g) 3 1 100 3 15 2,751 21,071 142 0,0965 3 1 100 3 15 2,751 21,071 142 0,1931 3 1 100 3 15 2,751 21,071 142 0,3862 3 1 100 3 15 2,751 21,071 142 0,5793
38
3.3.5.1 Chu n kao in thành etakao in
Chu›n bˇ nguyên li¸u metakaolin tãâng tı nhã chu›n bˇ nguyên li¸u cho kh§o sát §nh hãªng thÆi gian làm già. Tc là mflu kaolin nguyên li¸u c˚ng đãc nung ª 600 C trong 2 giÆ đ˙ chuy˙n thành metakaolin.
3.3.5.2 Tạo ung h NaAlO2
Cân 21,0 1 g NaOH và cho t t vào c 250 mL có cha s„n 63 mL
nãc c't, dùng đ˚a thuø tinh khu'y nh‰ cho tan hoàn toàn, thu đãc dung dˇch NaOH 25 . Sau đó tiˆp tØc khu'y và gia nhi¸t dung dˇch NaOH ti kho§ng
70-80 C.
Cân 2,7506 g Al(OH)3 và cho t t vào cc cha dung d ˇch NaOH va
pha trên. Khu'y cho tan hoàn toàn Al(OH)3, lc thu l'y dung dˇch trong sut ri đ˙ ngui. Sau đó thêm nãc c't đ˙ đãc 142 ml dung dˇch NaAlO2.
Phãâng trình tng hp NaAlO2: Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O
3.3.5.3 Tạo ge à k t tinh
Cân 15 g metakaolin và cân x gam zeolite 4A công nghi¸p cho t t vào dung dˇch NaAlO2 ª trên, khu'y m¥nh kho§ng 3 giÆ t¥o hn hp gel đng nh't và đ˙ già hoá trong 1 ngày.
un và khu' y nh‰ gel đã đãc già hoá ª 100 C trong 3 giÆ. Sau 3 giÆ ngn g đun và ngng khu'y hn hp tách thành hai lp: lp trên là lp nãc trong, lp dãi là lp bt. ˙ cho hn hp ngui d…n đˆn nhi¸t đ ph ng .
3.3.5. Lọ , r a, kh ản hẩ
Thıc hi¸n tãâng tı nhã vi¸c kh§o sát §nh hãªng nng đ HCl.
3.3.6. Tổng h zeolite A ựa tr n đi u kiện t i ưu
Dıa vào các kˆt qu§ nghiên cu trãc đó và thıc nghi¸m trong nghiên cu này chn ra đi¯u ki¸n ti ãu nh't đ˙ tng hp zeolite 4A đ¥t hi¸u su't cao, đ tinh khiˆt c˚ng nhã giá thành th'p.
3.4. Phương h h n tích hóa lí
Các mflu zeolite 4A tng hp đãc s` đãc xác đˇnh mt s tính ch't hóa lí nhã xác đˇnh hình §nh đi¸n tæ quét SE , phãâng pháp nhiu x¥ tia và đo pH.
39
3.4.1. Phương h nghi n u h nh th i t qua ảnh SEM
Kính hi˙n vi đi¸n tæ quét là mt công cØ r't m¥nh đ˙ nghiên cu hình thái b¯ m»t cºa mflu, dıa trên hi¸n tãng phát x¥ các đi¸n tæ th c'p khi mflu tãâng tác vi đi¸n tæ có n ng lãng cao. Chùm đi¸n tæ đi qua các th'u kính đi¸n t tØ l¥i thành mt đi˙m r't nh chiˆu lên b¯ m»t mflu c…n nghiên cu . Do đ»c trãng li lõm cºa mflu mà đi¸n tæ th c'p phát ra m¥nh ª ch m»t mflu li và phát ra yˆu hân ª ch m»t mflu lõm. trí cho chùm đi¸n tæ quét trên b¯
m»t mflu và đng thÆi cho tia đi¸n tæ ª đèn hình quét trên màn hình, cách quét cºa chùm tia đi¸n tæ trên màn hình r't đng b vi cách quét vi cách quét cºa tia đi¸n tæ trên mflu, ch˝ có biên đ quét là khác nhau: mflu biên đ quét là d,
c n ª màn hình biên đ quét là D. trí detector thu đi¸n tæ th c'p, khi chùm tia đi¸n tæ quét đˆn ch li thì nhi¯u đi¸n tæ th c'p phát ra, đi˙m tãâng ng trên màn hình là sáng, khi tia đi¸n tæ quét đˆn ch lõm trên mflu thì ít đi¸n tæ th c'p phát ra, ch tãâng ng trên màn hình là ti. Nhã v–y ch sáng ti trên màn hình ng vi ch li lõm trên b¯ m»t mflu. Kích thãc §nh t¥o ra trên màn hình ln g'p D/d kích thãc di¸n tích quét tãâng ng trên mflu, đ phóng đ¥i cºa §nh có th˙ thay đi nhÆ vi¸c thay đi biên đ quét trên màn hình[22].
3.4.2. Phương h nhiễu xạ tia X
XRD (X-ray diffraction) là phãâng pháp r' t hi¸ u qu§ đ ˙ nghiên c u c' u trúc tinh th˙ và xác đ ˇnh kích thu c tinh th˙ cº a v–t li¸ u.
Ngu n tắ đo hổ nhiễu xạ tia X: Khi chùm tia Rontgen đân s“c đi
qua tinh th˙ s` bˇ tán x¥ bªi các nguyên tæ trong tinh th˙. Các nguyên tæ trª thành các tâm phát sóng c…u, các sóng này giao thoa vi nhau. C'u trúc tinh
th˙ s` quyˆt đˇnh vˇ trí hình hc c˚ng nhã cuÆng đ cºa các cıc đ¥i giao thoa, nên mi c'u trúc s` có mt §nh nhiu x¥ tia đ»c trãng. Theo lý thuyˆt c'u t¥o tinh th˙, m¥ng tinh th˙ c'u t¥o t nhng nguyên tæ hay ion phân b mt cách tu…n hoàn trong không gian theo quy lu–t xác đˇnh th˙ hi¸n ª các m»t nguyên tæ có các kho§ng cách nh't đˇnh. Kho§ng cách gia các nguyên tæ hay ion trong tinh th˙ c vài Angstrom g…n bng buc sóng tia .
40
Hình 3. 1 áy nhiu x¥ tia
Tính kích thãc tinh th˙ b ng phãâng pháp nhiu x¥ tia X (XRD)
Hình 3. 2 Phãâng pháp đ rng v¥ch nhiu x¥.
Hình 3.2 a cho th'y v¥ch nhiu x¥ càng r ng càng có sı gi§m kích thãc; Hình 3.2 b là cách xác đˇnh 2.
r ng v¥ch nhi u x¥ trong mflu nhi u x¥ tia X chˇu ph§n ánh sı gi§m kích thãc tinh th˙ (crystalline size), khuyˆ t t–t và ng su' t vi mô bên trong vùng chiˆ u x¥.
Lu–n v n tt nghi¸p Võ Thˇ Tú Quyên 2102290
41
(3.2) Trong đó:
2 là đ r ng v¥ch nhi u x¥ t¥i 1/2 cı c đ ¥i v¥ch nhi u x¥ cao nh' t. (rad), hình (b) là BM.
ς là h ng s , có giá trˇ 0.9
dc là kích thãc tinh th˙ (nm), và là bã c sóng tia X (nm) và góc nhi u x¥ (rad)[23].
3.4.3. Đo H zeolite 4A
i vi zeolite tng hp dùng trong bt gi»t thãÆng đãc ki˙m tra pH. pH cºa zeolite đãc xác đˇnh là pH cºa hn h p zeolite 5%. Quy trình xác đˇnh nhã sau.
Quy trình thıc hi¸n
Cân 2 gam zeolite tng hp cho vào cc 100ml sau đó thêm 38ml nãc đ˙ đãc dung dˇch 5 zeolite. Khu'y cho zeolite phân tán đ¯u. ˙ yên kho§ng 10 phút. Sau 10 phút tiˆp tØc khu'y và đo pH bng máy đo pH.
42
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
.1 K t quả h n tí h hà ư ng Si à A (OH)3 trong kaolin
Thành ph…n Si và Al(OH)3 cº a hai mflu kaolin TLP132-BD và TLP131- L đã c phân tích bª i Trung tâm dˇch vØ phân tích thí nghi¸ m thành ph H Chí Minh).
§ng 4. 1 Kˆ t qu§ phân tích mflu laolin TLP132-BD
Thành ph…n Si Al
Ph…n tr m khi lãng 32.2 12
T˝ s mol Si/Al 2.5875
§ng 4. 2 Kˆ t qu§ phân tích mflu kaolin TP131-BL
Thành ph…n Si Al
Ph…n tr m khi lãng 29.5 18.8
T˝ s mol Si/Al 1.5130
Quan sát kˆ t qu§ phân tích ª B§ng 4.1 và B§ng 4.2, nh–n th' y hai mflu đ ¯ u có hàm lã ng Si cao hân hàm lãng Al(OH)3. Nˆ u sæ dØng hai mflu kaolin này cho t ng h p zeolite 4A thì c…n ph§i b sung thêm Al(OH)3 vì theo tính toán thành ph…n các ch' t ph§n ng thì t˝ s mol cº a Si và Al(OH)3 trong h n h p ph§n ng ph§i nh hân hay x' p x˝ b ng 1 t là Si/Al ≤1.
T kˆ t qu§ phân tích ta th' y mflu TLP132-BD có t˝ s mol Si/Al(OH)3 = 2.58 5, trong khi đó TLP131 -BD có t˝ s mol Si/Al(OH)3 1.51. Do đó, trong
hai mflu kaolin này, ch n mflu TLP131-BL làm nguyên li¸ u cho t ng h p zeolite 4A là thích h p vì gi§m đã c lãng Al(OH)3 c…n b sung, góp ph…n gi§m chi phí nguyên li¸ u ban đ …u[12].
.2 K t quả h n tí h ẫu zeolite A tổng h
4.2.1. K t quả khảo t ảnh hư ng ủa nồng độ HC đ n tổng h zeolite 4A
Do zeolite tng hp c n t¥p ch't nên s§n ph›m có màu đ. Vì v–y, c…n dùng acid đ˙ lo¥i b t¥p ch't này. HCl là mt acid đãc dùng ph biˆn .
æ lí mflu kaolin bªi dung dˇch HCl có nng đ khác nhau có §nh hãªng đˆn đ tinh khiˆt cºa s§n ph›m.
43 m = x 100% 1 2 3 4 Hình 4. 1 ƒ nh hãªng cºa nng đ HCl đˆn tng hp zeolite 4A (1) Zeolite 4A không qua xæ lí kaolin
(2) Zeolite 4A xæ lí kaolin b ng HCl 3 N (3) Zeolite 4A xæ lí kaolin b ng HCl 6 N (4) Zeolite 4A xæ lí kaolin b ng HCl 12 N
Hi¸u su't cºa quá trình tng hp zeolite 4A:
(4.1)
44
§ng 4. 3 ƒnh hãªng nng đ HCl lên hi¸u su't tng hp zeolite 4A
N ng đ HCl (N) Kh i lãng thı c tˆ (g) Hi¸ u su' t t ng h p(%)
0 46,83 92
3 45,81 90
6 44,58 89
12 40,87 80
Kˆt qu§ thıc nghi¸m cho th'y nng đ HCl xæ lí kaolin có §nh hãªng r't ln đˆn hi¸u su't quá trình tng hp zeolite. Kaolin xæ lí vi HCl nng đ càng ln thì s§n ph›m đ¥t đ tinh khiˆt càng cao. Nghiên cu cho th'y chn nng đ HCl thích hp là 6 N, vì nˆu chn nng đ HCl 0 N tuy cho hi¸u su't cao nhãng s§n ph›m không đ¥t đ tinh khiˆt cao, c n chn nng đ HCl là
12 N tuy đ¥t đ tinh khiˆt cao nh't nhãng r't tn kém và hi¸u su't th'p. T¥i nng đ HCl là 6 N cho s§n ph›m đ¥t đ tinh khiˆt tãâng đi cao, tiˆt ki¸m chi phí, hi¸u su't tng hp đ¥t đˆn 89 .
4.2.2. K t quả khảo t ảnh hư ng ủa thời gian à già đ n qu tr nh tổng h eo ite A
Hi¸u su't tng hp zeolite 4A
Khi thÆi gian làm già thay đi thì hi¸u su't cºa quá trình tng hp có sı thay đi rõ r¸t
§ng 4. 4 ƒnh hãªng thÆi gian làm già lên hi¸u su't quá trình tng hp zeolite
Theo ph…n tr m khi lãng thì SiO2 chiˆm 9,63g trong 15g kaolin Phãâng trình tng hp
4 Al(OH)3 + 4 Al2O3.3SiO2 + 12 NaOH + 15 H2O = Na12[AlO2.SiO2]1227H2O
Dıa vào p hãâng trình ph§n ng thì Al(OH)3 và SiO2 ph§n ng va đº c n NaOH thì dã 25,288g
V–y nên hi¸u su't tng hp zeolite s` là hi¸u su't ph§n ng cºa SiO2. ThÆi gian làm già
(ngày) Kh i lãng s§n ph› m (g) Hi¸ u su' t t ng h p(%) 4 46,83 92 3 45,81 90 2 42,25 83 1 35,63 70
45 m =
m = 25,288+
Lãng SiO2 trong nãc ræa:
(4.2) Lãng dã NaOH trong nãc ræa là
(4.3) T đó suy ra
§ng 4. 5 Hàm lãng SiO2 trong nãc ræa: ThÆi gian làm già
(ngày)
Hi¸ u su' t t ng h p (%)
SiO2 ban đ …u (g) SiO2 còn l¥i (g) 1 70 9,63 2,89 2 83 9,63 1,63 3 90 9,63 0,96 4 92 9,63 0,77
§ng 4. 6 Hàm lãng NaOH trong nãc ræa: ThÆi gian làm già
(ngày)
Hi¸ u su' t t ng h p(%)
NaOH ban đ …u (g) NaOH còn l¥i (g) 1 70 31,75 27,23 2 83 31,75 26,37 3 90 31,75 25,93 4 92 31,75 25,80
Qua kˆ t qu§ thı c nghi¸ m th' y đã c khi thÆi gian làm già càng lâu thì hi¸ u su' t t ng h p càng t ng. i ¯ u này có th˙ gi§i thích nhã sau: khi thÆi gian làm già ng“n thì nhân tinh th˙ t¥o thành ít và có kích thãc nh và s lãng ti˙ u phân aluminosilicate t¥o thành c˚ng ít tc là lãng SiO2 và Al2O3 trong dung dˇch c n dã nhi¯ u. V i cùng thÆi gian kˆ t tinh thì t c đ phát tri˙ n tinh th˙ cº a mflu làm già ng“n ngày hân s` ch–m hân, hi¸ u su' t th' p hân do “v–t ch' t” không đ º cho sı phát tri˙ n cº a tinh th˙ . Tuy nhiên hi¸ u su' t t ng h p gi a thÆi gian già hóa 3 ngày và 4 ngày là ch˝ 2% nên ta nên lı a ch thÆi gian già hóa thích h p cho vi¸ c t ng h p là 3 ngày, s` tiˆ t ki¸ m đã c thÆi gian t ng h p. Tuy nhiên lãng SiO2 và lãng NaOH vfln c n dã trong nãc ræa còn nhi¯ u. Vì v–y c…n có bi¸ n pháp tái sæ dØng làm nguyên li¸ u v a tiˆ t ki¸ m v a gi§m thi˙ u ô nhi m môi trãÆng.
46
4.2.3. Khảo sát ảnh hư ng của mầm lên quá trình tổng h p zeolite
Hi¸ u su' t t ng h p zeolite 4A
V i lãng m…m thay đ i có §nh h㪠ng t i hi¸ u su' t t ng h p §ng 4. 7 ƒ nh h㪠ng cº a m…m đ ˆ n hi¸ u su' t t ng h p Lã ng m…m thêm vào (g) Kh i lãng s§n ph› m (g) Hi¸ u su' t t ng h p(%) 0,0965 39,57 79 0,1931 41,57 83 0,3862 43,57 87 0,5793 45,81 90
Khi lãng m…m thêm vào càng t ng thì hi¸ u su' t t ng h p zeolite 4A đ ng thÆi t ng theo. Do lãng tinh th˙ m…m b sung nhi¯ u thì s nhân tinh th˙ t¥o thành c˚ng nhi¯ u, s ti˙ u phân aluminosilicate t¥o thành nhi¯ u, nên khi kˆ t tinh s` đ º v–t ch' t cho các tinh th˙ l n lên t¥o tinh th˙ kích thãc l n hân dfln đ ˆ n hi¸ u su' t t ng h p cao hân. T heo kˆ t qu§ thı c nghi¸ m cho th' y lã ng m…m thêm vào thích h p cho quá trình t ng h p là 0,5793g.
Kˆ t h p nh ng thı c nghi¸ m v a đã c nghiên c u và các nghiên c u trãc đó ti ˆ n hành t ng h p zeolite 4A ª đi ¯ u ki¸ n t i ãu nh' t.
4.2.4 K t quả tổng h p zeolite 4A đi u kiện t i ưu nh t
T ng h p zeolite 4A trên các ch˝ tiêu đã đã c nghiên c u trãc đó và nh ng ba ch˝ tiêu v a đã c nghiên c u: Xæ lí kaolin b ng HCl n ng đ 6 N, thÆi gian già hóa là 3 ngày và lã ng m…m zeolite thêm vào là 0,5793g.
Hình d¥ng và kích thãc tinh th˙ cº a mflu t ng h p đã c xác đ ˇnh b ng phãâng pháp §nh hi˙ n vi đi¸ n tæ quét (SEM) t¥i phòng thí nghi¸ m chuyên sâu trãÆng ¥i h c C…n Thâ.
C' u trúc tinh th˙ và kích thãc h¥t đã c xác đ ˇnh b ng phãâng pháp đo nhi u x¥ tia đã c tiˆ n hành đo t¥i trãÆng ¥i h c bách khoa Thành ph H Chí Minh.
Kˆ t qu§ đo pH đã c đo t¥i phòng thí nghi¸ m H u câ khoa Công ngh¸ trãÆng ¥i h c C…n thâ.
Hình 4.2 và 4.3 là hình §nh đ i chiˆ u gi a mflu zeolite 4A công nghi¸ p và zeolite 4A t ng h p đã c.
47
Hình 4. 2 Mflu zeolite 4A công nghi¸ p
48
So vi mflu zeolite 4A công nghi¸p thì mflu tng hp đãc c˚ng là s§n ph›m bt mˇn, không tan trong nãc, có đ tr“ng sáng g…n bng vi mflu công nghi¸p.
4.2.4.1. K t quả chụp ảnh SEM
Hình 4. 4 ƒ nh SEM zeolite 4A công nghi¸ p
49
Tinh th˙ zeolite 4A công nghi¸ p d¥ng kh i l–p phãâng v i các góc bo tròn. Bên c¥nh đó, trong mflu zeolite 4A công nghi¸ p c˚ng có s ı t n t¥i cº a nhi¯ u tinh th˙ nh hân có hình h¥t đ–u ho»c các kh i đa di¸ n ph c t¥p v i kích thãc trung bình ch˝ vào kho§ng 0,8 µm. Các tinh th˙ này có th˙ là tinh th˙ nhôm oxit dã. Qua đó có th˙ kˆ t lu–n r ng mflu zeolite 4A công nghi¸ p có đ tinh khiˆ t không cao[12].
Mflu zeolite 4A t ng h p đã c có kích thãc tinh th˙ trung bình kho§ng 5 µm, có nhi¯ u tinh th˙ l–p phãâng v i kích thãc đ ng đ ¯ u và góc c¥nh hân so v i mflu công nghi¸ p. H¥t zeolite 4A t ng h p đã c có kích thãc đ ng đ ¯ u v i đã Æng kính 5 µm r' t có ý ngh›a trong vi¸ c ng dØng làm ch' t phØ gia.
4.2.4.2. K t quả đo nhiễu xạ tia X (XRD)
Dı a vào gi§n đ nhi u x¥ tia X th' y đã c các đ ˝nh nhi u nhi u x¥ xu' t hi¸ n đ »c trãng cho c' u trúc tinh th˙ zeolite 4A vi cãÆng đ ln, các đ˝nh tãâng đi nhn và s“c nét chng t tinh th˙ kˆt tinh tt.
Vˇ trí và cãÆng đ các đ ˝nh đ »c trãng cº a zeolite 4A đãc trình bày trong b§ng : §ng 4. 8 CãÆng đ các đ ˝nh đ »c trãng cº a zeolite 4A ˝nh 2 (đ ) CãÆng đ (đvty) 1 7,20 73 2 10,20 62 3 12,48 74 4 16,15 71 5 24,05 86
Ngoài ra trên gi§n đ còn xu' t hi¸ n m t s đ ˝nh khác cº a các t¥p ch' t mà không th˙ l¥i b trong quá trình đi¯ u chˆ .
50
Hình 4. 6 Gi§n đ nhiu x¥ tia cºa mflu zeolite 4A tng hp
T gi§n đ trên th'y xu't hi¸n các đ˝nh đ»c trãng cºa zeolite 4A mflu tng hp đãc có kích thãc mao qu§n đng đ¯u và tr–t tı tãâng đi cao.
.2. .3. K t quả đo H
Kˆt qu§ đo pH cºa mflu zeolite 4A tng hp ª đi¯u ki¸n ti ãu: pH mflu tng hp đãc là 11,3.
Kˆt qu§ cho th'y pH cºa s§n ph›m tng hp đãc là thích hp vi y êu c…u vì va phù hp sæ dØng trong bt gi»t l¥i tiˆt ki¸m đãc lãng nãc ræa.
¯ tài đã tng hp thành công zeolite 4A t kaolin Vi¸t Nam. Kˆt qu§ phân tích SE và RD cho th'y zeolite 4A tng hp đãc tt hân zeolite 4A công nghi¸p.
51
CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. K t quả đạt đư
ã tng hp thành công zeolit 4A bng phãâng pháp thºy nhi¸t t kaolin trong nãc, có b sung nhôm dãi d¥ng sodium aluminat. Tuy nhiên s§n ph›m tng hp đãc vfln chãa có đ tr“ng sáng cao nhã mflu zeolite 4A công
nghi¸p. Ngoài ra c˚ng đã kh§o sát đãc §nh hãªng cºa nng đ HCl, thÆi gian làm già và lãng m…m zeolite đˆn hình d¥ng, kích thãc, đ pH, màu s“c, hi¸u su't cºa quá trình tng hp zeolite 4A.
Qua nghiên cu cho th'y đi¯u ki¸n ti ãu đ˙ tng hp zeolite 4A là : nng đ HCl c…n dùng đ˙ xæ lí kaolin nguyên li¸u là 6N, thÆi gian làm già là 3 ngày đêm và lãng m…m zeolite b sung vào là 3 (tính theo khi lãng zeolite khô lí thuyˆt).
5.2 Ki n ngh
So vi đ¯ cãâng đã đ ng kí, lu–n v n đã câ b§n hoàn thành: ch˝ ra đãc nhng đi¯u ki¸n ti ãu đ˙ tng hp zeolite 4A, mflu tng hp đãc phù hp đ˙
ng dØng trong s§n xu't bt gi»t. Tuy nhiên mflu tng hp đãâc vfln chãa đ¥t đ tinh khiˆt cao. Vì v–y đ˙ có th˙ tiˆn hành tng hp vi quy mô ln và tiˆn ti s§n xu't công nghi¸p thì c…n có nhng nghiên cu trong thÆi gian ti.
C…n tái sæ dØng ph…n nãc ræa zeolite đ˙ tiˆt ki¸m chi phí s§n xu't đng thÆi gi§m thi˙u ô nhim môi trãÆng.
Nghiên cu tng hp zeolite 4A t nhi¯u ngun kaolin khác trong nãc đ˙ chn ra lo¥i kaolin phù hp nh't. C…n có nhng hãng nghiên cu tng hp
zeolite 4A t nhng ngun phˆ th§i, va tiˆt ki¸m chi phí va gi§m thi˙u ô nhim môi trãÆng.
Kh§o sát các yˆu t nhã: thÆi gian gel hóa, nhi¸t đ, thÆi gian kˆt tinh lên hi¸u su't kˆt tinh, kích thãc tinh th˙ cºa zeolite 4A tng hp t kaolin đ˙ tìm ra các thông s thích hp có th˙ ng dØng vào thıc tˆ. Nghiên cu các phãâng pháp c§i thi¸n màu s“c s§n ph›m đ˙ đáp ng yêu c…u ng dØng trong bt gi»t.
Không dng l¥i ª ng dØng trong bt gi»t mà c n trong nhi¯u l›nh vıc ng dØng cºa zeolite 4A.
52
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Louis H T'n Tài. 2004. Các sản phẩm tẩy rửa và chăm sóc cá nhân. Lý thuyˆt và ng dØng(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] Nguyn Hu Phú, 2005. NghiŒncứu tổng hợp zeolte A từ các nguồn nguyên liệu khác nhau. N Khoa hc -Kß thu–t Hà Ni (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.