CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2 Ứng dụng của zeolit
Từ những đặc tính zeolit đã trình bày như trên, zeolit đã được ứng dụng một cách rộng rãi và phổ biến trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, môi trường và y học [5]. Dưới đây là một vài ứng dụng của zeolit :
1.2.1. Ứng dụng làm vật liệu xử lý ô nhiễm mơi trường
- Xử lý khí thải: Sử dụng xúc tác Cu ZSM-5, hoặc zeolit trong bộ 3 lớp để đưa chất thải độc hại về dạng không độc: CO2, NO2. Ngồi ra cịn có zeolit Y cùng một số nguyên tố đất hiếm: Co, La, Nd mang trên zeolit cũng có khả năng xử lý chất thải.
- Xử lý nước thải: Do bề mặt riêng lớn của các zeolit tự nhiên như Mordenit, Clenoptilonit nên khả năng “giữ bẩn” của zeolit là lớn, clenoptilonit có thể lọc khơng những hạt huyền phù lớn mà cả hạt keo có nguồn gốc vơ cơ và hữu cơ - Clenoptilonit có thể lọc được nước có độ đục cao 30 – 70mg/l hoặc có thể tới 52mg/l. Ngồi ra cịn có thể lọc vi khuẩn.
- Xử lý các kim loại trong nước: Dựa vào đặc điểm của zeolit có khả năng trao đổi ion người ta sử dụng zeolit vào tự nhiên và zeolit tổng hợp để xử lý các cation độc hại trong nước như NH4+, Cu2+, Pb2+ , Zn2+, Cd2+ vì trong zeolit tổng hợp thường có chứa các kim loại kiềm (ví dụ Na+) dễ bị tách ra ngoài theo phản ứng [28]:
NanZ + mNH3+ → (NH3)nZ + nNA+ + (m - n) NH4+ (Với n < m; m, n là các số cation)
1.2.2. Ứng dụng trong công nghiệp
Ứng dụng trong cơng nghệ lọc hóa dầu: Zeolit là xúc tác cực kỳ quan
trọng trong cơng nghiệp lọc hố dầu do những ưu điểm sau [26]:
Zeolit có bề mặt riêng lớn do đó có khả năng hấp thụ cao, tính hấp thụ của zeolit có thể được khống chế và thay đổi tuỳ thuộc vào tính ưa nước hay kỵ nước của vật liệu.
Có thể điều chỉnh được lực axit và nồng độ tâm axit trong zeolit cho phù hợp với từng phản ứng cụ thể.
Kích thước của các mao quản của zeolit phù hợp với nhiều phân tử có kích cỡ từ 5Ao đến 12Ao. Mặt khác trong zeolit tồn tại điện trường mạch nên
các phân tử tham gia phản ứng được hoạt hoá trong mao quản tốc độ phản ứng sẽ nhanh.
Mặt khác như đã nói ở trên là zeolit có tính chọn lọc, có tính bền nhiệt và thuỷ nhiệt tốt.
Ví dụ : Zeolit trong phản ứng Cracking xúc tác. Xúc tác thường là zeolit Y siêu bền nhiệt (USY) kích thước lỗ xốp đủ lớn để các phân tử chui qua và xảy ra phản ứng, ngồi ra cịn có thể dùng các xúc tác zeolit X, ZSM-5, ZSM-11. Zeolit có ưu điểm là giá thành thấp dễ tái sinh.
Ứng dụng trong sản xuất chất giặt rửa: Ứng dụng zeolit trong sản xuất
chất giặt rửa chủ yếu là khai thác tính chất trao đổi cation của nó. Từ trước tới nay, các chất phụ gia trợ lực giặt thường được sử dụng là natri-tripolyphotphat, khi sử dụng chất phụ gia này, nước thải sau khi giặt rửa chứa một lượng lớn hợp chất photpho. Chất thải này gây ô nhiễm nguồn nước thải, làm hại môi trường sống của các sinh vật sống dưới nước và con người. Từ những năm 1980 trở lại đây người ta quyết định thay thế dần hoặc chuyển hẳn sang sử dụng zeolit thay thế cho việc dùng tripoly photphat. Zeolit có khả năng trao đổi ion gấp 2 lần khả năng tạo phức của natri-tripolyphotphat. Ngồi ra, trong thành phần của zeolit khơng chứa các nguyên tố dinh dưỡng nên không làm ảnh hưởng xấu đến môi trường nước thải khi giặt rửa.
Ứng dụng zeolit để điều chế cồn tuyệt đối và sản xuất nhiên liệu sạch: Có
thể sử dụng zeolit 3A làm chất hấp thụ chọn lọc nước để thu được cồn tuyệt đối từ cồn cơng nghiệp. Tính chất này của zeolit cũng có thể ứng dụng để sản xuất nhiên liệu sạch.
Ứng dụng zeolit trong q trình làm khơ: Nước bị hấp thụ trên zeolit dễ
dàng loại bỏ bằng cách đun nóng và vẫn có thể tái sử dụng nhiều lần.
Sử dụng zeolit trong tàng trữ nhiệt năng: Zeolit có thể hấp phụ một lượng
thời nhiệt năng được giữ lại trong zeolit, đó là q trình thu nhiệt. Khi zeolit hấp thụ lại nước, thì nhiệt năng được giải thốt, đó là q trình phát nhiệt.
Ứng dụng để loại bỏ các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (volatile organic
compounds – VOCs) như toluene, fomadehit, acetandehit ... Đây là các chất gây ơ
nhiễm điển hình từ gỗ dán, ván dăm và keo dán giấy tường. Khi hít phải hay tiếp xúc với VOCs gây ra các triệu chứng cho con người như kích thích mắt và đường hơ hấp, buồn nơn, nhức đầu ... Có thể sử dụng zeolit để hấp phụ các chất thải độc hại này. Bản thân zeolit không độc nên rất an toàn khi sử dụng.
Ứng dụng của zeolit trong phân tách hỗn hợp và tinh chế: Đối với các
phân tử có kích thước khác nhau và tính chất điện từ khác nhau, zeolit có ái lực khác nhau, do đó có thể dùng zeolit để tách và tinh chế các hỗn hợp và các hợp chất một cách thuận tiện.
1.2.3. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác:
- Zeolit được dùng trong trồng trọt: Lợi dụng tính chất hấp phụ chúng ta đã
tạo ra các loại phân bón chứa zeolit [29]. Zeolit sẽ từ từ nhả chất dinh dưỡng trong phân bón vào đất, giúp tiết kiệm lượng phân bón, tăng độ phì nhiêu (do là vật liệu xốp nên làm xốp đất), giữ độ ẩm và điều hòa độ pH cho đất (ở Việt Nam đất hơi chua trong khi zeolit lại có tính kiềm).
- Trong lĩnh vực chăn nuôi: zeolit làm phụ gia thức ăn cho lợn và gà. Ở
Đông Âu, Nhật Bản và Cuba zeolit được sử dụng từ lâu trong chăn nuôi và đạt hiệu quả cao. Khi được trộn vào thức ăn, chế phẩm sẽ hấp phụ các chất độc trong cơ thể vật nuôi, tăng khả năng kháng bệnh, kích thích tiêu hóa và tăng trưởng. Ngồi ra, zeolit trong khẩu phần ăn chăn ni cũng có tác dụng giảm amoniac (NH3) và ô nhiễm mùi. Zeolit cũng được dùng trong nuôi trồng thủy hải sản để zử lý ô nhiễm NH3, NH4+, H2S trong nước hồ nuôi tôm, cá.
- Ứng dụng trong y dược: Zeolit có thể hồn thiện khả năng của zirconi
năng làm giàu oxi từ khơng khí: zeolit có thể hấp phụ nito mạnh hơn oxy, mặt khác nó cịn có khả năng hấp phụ một số tạp chất và lượng ẩm ra khỏi khơng khí, vì vậy dịng khí sau khi đi qua zeolit sẽ là một dịng khí giàu oxy tốt cho sức khỏe.