V. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÍ 1 Kết quả thí nghiệm
3. Tính chất hấp phụ
Zeolite X có khả năng hấp phụ nước rất lớn, đó là do tính chất phân cực và diện tích bề mặt riêng lớn của zeolite. Khả năng hấp phụ nước có thể được xác định thông qua phép đo phân tích nhiệt TGA và diện tích bề mặt riêng có thể được xác định bằng phép đo hấp phụ và khử hấp phụ N2 (BET).
Dựa vào tính chất hấp phụ của zeolite X, có thể xác định được đường kính mao quản trong zeolite X bằng cách thay đổi kích thước của các phân tử chất bị hấp phụ. Zeolite X có đường kính mao quản 7,4 Հ, nên những phân tử có
đường kính động học nhỏ hơn 7,4 Հ sẽ bị hấp phụ còn những phân tử có đường kính động học gần bằng hoặc lớn hơn 7,4 Հ sẽ khó bị hấp phụ. Tính chất hấp phụ chọn lọc các phân tử bởi kích thước mao quản làm cho zeolite còn có tên gọi khác là “vật liệu rây phân tử” (“molecular sieve”).
Trong bài thực hành này, zeolite X được tổng hợp ở dạng NaX và được đặc trưng bằng các phương pháp FT-IR, TGA và BET. Sau đó NaX được nghiên cứu tính chất trao đổi ion và tính chất hấp phụ. Ion Na+ sẽ được trao đổi với ion cobalt (Co) (II). Phương trình trao đổi ion có thể viết như sau:
NaxX + nCoCl2 ConNax–2nX + 2nNaCl
Theo đúng hệ số tỉ lượng thì cứ hai ion Na+ sẽ trao đổi với một ion Co2+ như ở phương trình trên nhưng thực tế, quá trình trao đổi theo đúng hệ số tỉ lượng thường rất ít xảy ra.
Tính chất vật liệu rây phân tử của zeolite được minh hoạ qua các thí nghiệm hấp phụ các phân tử có đường kính động học khác nhau. Bài thực hành này sẽ xác định khả năng hấp phụ nước (có đường kính động học 2,65 Հሻ và benzene (có đường kính động học 5,85 Հሻ của zeolite X.