Nhiễu xạ đồ (hình 3.4) cho thấy sự hình thành Sodalit. Ảnh chụp với kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy các tinh thể zeolit đƣợc hình thành có kích thƣớc khá đồng nhất (~1 - 2 µm) và liên kết với nhau tạo thành dạng khối vảy. Hình thái của sản phẩm tổng hợp hồn tồn khác biệt so với Dia-HL ban đầu cho thấy phản ứng nhiệt dịch đã phá hủy hoàn toàn cấu trúc điatomit ban đầu để tạo ra dạng kết tinh mới (hình 3.5). Trong mơi trƣờng kiềm mạnh các tinh thể sodalit đƣợc hình thành thơng qua các trạng thái phân tán và kết tinh.
Nhƣ vậy, trong quá trình biến tính cấu trúc và hình thái của diatomit HL bị phá vỡ dƣới tác động của các yếu tố nồng độ kiềm, nhiệt độ và thời gian khuấy từ.
Đồng thời vật liệu đƣợc phân tích lại các chỉ tiêu có liên quan đến khả năng hấp phụ của chúng là pHKCl, CEC. Mục đích của việc phân tích lại các chỉ tiêu này là để đánh giá khả năng tăng hiệu quả hấp phụ của vật liệu thông qua sự thay đổi các tính chất trên.
Bảng 3.8. Tính chất của vật liệu sau khi tổng hợp
STT Chỉ tiêu Giá trị Đơn vị
1 pHKCl 9,21
2 CEC 255 Mgdl/100g đất Nhƣ vậy sau khi biến tính, các tính chất của vật liệu có sự thay đổi rõ rệt nhƣ sau: - pHKCl: diatomit HL ban đầu có pHKCl = 3,71 và vật liệu hình thành có pHKCl =9,21. Nhƣ vậy sau q trình biến tính, tính chất của vật liệu thay đổi hồn tồn,từ vật liệu ban đầu có tính axit trở thành vật liệu mang độ kiềm. Có thể giải thích đƣợc là do q trình biến tính có sử dụng mơi trƣờng kiềm mạnh, dƣ nên dẫn đến sự tăng pH của vật liệu.
- CEC: Vật liệu sau khi biến tính có CEC = 255 mgdl/100g đất gấp 4,3 lần so với diatomit HL (CEC = 59 mgdl/100g đất). So với diatomit BL (CEC = 160 mgdl/100g đất) thì khả năng trao đổi cation của diatomit HL cao hơn rất nhiều. Điều này có thể giải thích do hàm lƣợng SiO2 của diatomit HL (62,4%) cao hơn so với diatomit BL (54,8%).
3.2.2. Tro bay và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu 3.2.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ kiềm OH-
Nồng độ kiềm là yếu tố quan trọng đối với sự phá vỡ cấu trúc khống, hịa tan oxit silic. Nồng độ kiềm càng cao thì quá trình phá vỡ cấu trúc tro bay, hòa tan oxit silic và tái kết tinh hình thành vật liệu càng diễn ra triệt để hơn. Dựa trên sự hình thành zeolit bằng cách sử dụng các loại kiềm khác nhau (NaOH, KOH và
Na2CO3), Murayama và nnk (2002) nhận thấy rằng NaOH là loại kiềm phù hợp nhất
để tổng hợp zeolit. Họ cũng đƣa ra ý kiến cho rằng ion OH- và Na+ tồn tại độc lập trong phản ứng. OH- tham gia vào việc hịa tan khống, cịn Na+ lại tăng cƣờng kết tinh nên tinh thể zeolit. [dẫn theo 44]
Bảng 3.9. Mối tương quan giữa nồng độ OH- với CEC của tro bay
Mẫu Khơng biến tính 1N 2N 3N 4N 5N 6N CEC (mgdl/100g đất) 30 110 120 180 120 110 110
Chú ý: Mẫu 1N, 2N...6N tƣơng ứng với các mẫu có nồng độ NaOH từ 1N...6N
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ OH- đến CEC của tro bay.
30 (mgdl/100g). Tuy nhiên với các mẫu tro bay có NaOH 1N, 2N thì CEC bắt đầu tăng cao lên 120 (mgdl/100g). Đặc biệt tại mẫu tro bay có nồng độ NaOH 3N thì CEC đạt giá trị cực đại là 180 (mgdl/100g). Các mẫu tro bay với nồng độ NaOH cao hơn (4N→6N) thì CEC bắt đầu giảm dần. Nhƣ vậy tại NaOH 3N tro bay đạt cực đại và sẽ giảm dần với nồng độ cao hơn.
3.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian khuấy từ
Thời gian là một trong những yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo vật liệu mới. Với các mức thời gian khác nhau thì hiệu quả tạo vật liệu khác nhau. Từ các thí nghiệm về ảnh hƣởng của nồng độ NaOH đến tro bay đã chọn đƣợc nồng độ NaOH 3N là nồng độ thích hợp nhất để biến tính tro bay (cho khả năng trao đổi CEC cao nhất). Cho nên trong các thí nghiệm về ảnh hƣởng của thời gian già hóa sẽ chọn nồng độ NaOH 3N để làm chuẩn. Quá trình biến tính bỏ qua giai đoạn hấp cách thủy (HCT), chỉ thực hiện khuấy từ với các thời gian khác nhau 1h, 6h, 12h, 24h, 48h tại 1000C.
Bảng 3.10. Mối tương quan giữa thời gian với CEC của tro bay
Mẫu 1h-HCT 1h 6h 12h 24h 48h CEC
(mgdl/100g) 160 35 80 115 185 85 Trong đó: Mẫu 1h,…,48h tƣơng ứng với mẫu khuấy từ trong thời gian 1h…,48h.
1h-HCT tƣơng ứng với mẫu khuấy từ trong 1h và hấp cách thủy trong 24h. Đồ thị