1.4.1 .Zeolit A
1.7. Ứng dụng của zeolit
Việc tìm ra zeolit và tổng hợp được chúng đã tạo ra bước ngoặt lớn trong cơng nghiệp hóa chất nói chung và cơng nghiệp lọc hóa dầu nói riêng và các ngành nghề khác như nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, y tế...
1.7.1. Ứng dụng trong công nghiệp
- Ứng dụng zeolit trong sản xuất chất giặt rửa : ứng du ̣ng zeolit trong sản xuất chất giă ̣t rửa chủ yếu là khai thác tính chất trao đổi cation của nó [7,28].Từ trước tới nay, các chất phụ gia trợ lực giặt rửa thường được sử dụng là natri-tripolyphotphat (STPP). Tuy nhiên, khi sử dụng phụ gia STPP, nước thải sau khi giặt rửa chứa một lượng lớn hợp chất photpho tạo ra từ STPP.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 đã quyết định thay thế dần hoặc chuyển hẳn sang sử dụng zeolit thay thế cho việc dùng tripoly photphat. Zeolit, với công thức cấu tạo (Na2O. Al2O3. 2SiO2. mH2O) có khả năng trao đổi ion lớn gấp 2 lần khả năng tạo phức của STPP.Ngoài ra, trong thành phần của zeolit không chứa các nguyên tố dinh dưỡng nên không làm ảnh hưởng xấu đến môi trường nước thải khi giặt rửa.Nhờ thế, phụ gia tăng cường giặt rửa trên cơ sở zeolit có ưu thế hơn hẳn STPP về mặt bảo vệ môi trường.
- Ứng dụng zeolit làm chất xúc tác : zeolit tham gia vào hầu hết quá trình sản xuất xăng từ dầu mỏ , q trình chuyển hóa metanol thành xăng [35]...Những ưu điểm của zeolit làm tăng khả năng ứng dụng của zeolit bao gồm:
+ Zeolit có diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ cao;
+ Tính chất hấp phụ của zeolit có thể kiểm sốt được và có thể biến đổi từ vật liệu ưa nước đến vật liệu kị nước;
+ Những trung tâm hoạt động trong mạng lưới có thể thay đổi về nồng độ và cường lực tương ứng với yêu cầu của nhiều phản ứng khác nhau;
+ Kích thước của các mao quản và cửa sổ trong zeolit tương thích với nhiều loại phân tử thường gặp trong thực tế cơng nghiệp lọc hóa dầu, cơng nghiệp hóa chất, đồng thời trong hệ thống vi mao quản của zeolit tồn tại trường điện mạnh có thể phối hợp với tính chất điện tử của phân tử phản ứng tạo thành nguồn năng lượng hoạt hóa phản ứng đến mức mong muốn;
+ Cấu trúc mao quản và cửa sổ của zeolit tạo nên tính chất lựa chọn hình dạng đối với cả phân tử phản ứng theo hướng mong muốn và tránh được những phản ứng phụ, nhờ thế giảm nhẹ việc tinh chế sản phẩm, giảm phế thải, nâng cao hiệu quả kinh tế;
+ Zeolit chịu được những điều kiện cơng nghiệp khắc nghiệt, vì có độ bền nhiệt và bền thủy nhiệt cao nhờ khả năng biến tính rộng rãi của chúng.
+ Bản thân zeolit khơng độc, có thể tách ra khỏi môi trường phản ứng và tái sinh để sử dụng lại và khơng gây ra ăn mịn thiết bị [36].
- Ứng dụng zeolit để đi ều chế cồn tuyê ̣t đối và s ản xuất nhiên liê ̣u s ạch [5,28,29]: có thể sử dụng zeolit 3A làm chất hấp phụ 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 các q trình làm khơ : nước bi ̣ hấp phu ̣ trên zeolit dễ dàng loại bỏ bằng cách đun nóng và vẫn có thể tái sử du ̣ng la ̣i nhiều lần.
- Sử du ̣ng zeolit trong tàng trữ nhiê ̣t năng [28]: zeolit có thể hấp phu ̣ mô ̣t lươ ̣ng nước rất lớn, khi đun nóng zeolit các phân tử nước thoát ra ngoài ma ̣ng lưới đồng thời nhiê ̣t năng được giữ la ̣i trong zeolit , đó là quá trình thu nhiê ̣t . Khi zeolit hấp thu ̣ la ̣i nước, thì nhiệt năng được giải thốt, đó là quá trình phát nhiê ̣t.
- 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 trứng cho con người như kích thích mắt và đường hơ hấp, buồn nơn, nhức đầu [41]… Có thể sử dụng zeolit để hấp phụ các chất thải độc hại này.Bản thân zeolit khơng độc nên rất an tồn 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 điê ̣n tử 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 mô ̣t cách thuận tiê ̣n [28].
1.7.2. Ứng dụng trong nông nghiệp
- Zeolit làm tăng hiê ̣u quả phân bón và tơi xốp đất canh tác [16,28]: do khả năng trao đổi ion , zeolit khi đươ ̣c thêm vào phân bón có tác du ̣ng giữ la ̣i nit ơ dưới dạng NH4+ và cationK+, cũng như các cation canxi , magievà các nguyên tố vi lươ ̣ng, vì thế giảm khả năng bị rửa trôi , mất mát chất dinh dưỡng , tăng khả năng hấp phu ̣ phân bón của cây trồng.
- Zeolit trong nuôi trồng thủy canh : người ta đã nghiên cứu viê ̣ c loa ̣i NH4+
qua trao đổi ion trên zeolit, phương pháp này có giá thành rẻ mà la ̣i hiê ̣u quả [2,28]. - Zeolit trong chăn nuôi gia súc : zeolit tự nhiên vừa dùng làm thức ăn bổ sung khống vi lượng ni dưỡng gia súc, gia cầm,nuôi trồng thủy sản,vừa làm chất đệm chuồng ni gia súc,gia cầm,nó hút mùi hơi thối,diệt khuẩn,vừa làm chất lọc nước sạch môi trường nuôi trồng thủy sản [15].
1.7.3. Ứng dụng trong xử lí ơ nhiễm mơi trƣờng
- Khử các chất phóng xa ̣ như cesi và stronti trong công nghiê ̣p nguyên tử: do đơ ̣ bền zeolit cao nên chúng có những ưu thế nổi bật trong việc tách và tinh chế các chất phóng xa ̣ [28].
- Xử lý các kim loại trong nước [2,8,12,14,26,28,45,48,54]: dựa vào đặc điểm của zeolit có khả năng trao đổi ion, khả năng hấp phụ, zeolit tự nhiên và zeolit tổng hợp được sử dụng để xử lý các cation độc hại trong nước như NH4+, Cu2+, Ca2+,Pb2+, Zn2+vì trong zeolit tổng hợp thường có chứa các kim loại kiềm (ví dụ Na+) dễ dàng trao đổi ion với cation khác, ngồi ra zeolit có khả năng hấp phụ
lớn, bền và an tồn với mơi trường.Đặc biệt zeolit có thể dùng để xử lí nước nhiễm phóng xạ 137Cs do zeolit có đặc tính q báu khơng bị phá hủy bởi tia phóng xạ [10]. - Loại bỏ, thu hời, tách kim loại và xử lí các chất hữu cơ : zeolit có đô ̣ lựa chọn cao đối với nhiều kim loại nặng . Do đó, zeolit làchất trao đổi ion để thu hồi các kim loại quý [28].
- 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. Ví dụ, Clenoptilonit có thể lọc khơng những hạt huyền phù lớn mà cả hạt keo có nguồn gốc vơ cơ và hữu cơ. Nó có thể lọc được nước có độ đục cao 30 – 70 mg/l. Ngồi ra cịn có thể lọc vi khuẩn.
- Xử lý khí thải: Sử dụng xúc tác CuZSM-5, hoặc zeolit trong bộ 3 lớp để loại chất thải độc hại. Ngồi ra cịn có zeolit cùng một số nguyên tố: Co, La, Nd mang trên zeolit cũng có khả năng xử lý chất thải [22].
1.7.4. Ứng dụng trong y dƣợc
- Tái sinh các dung dịch chất thẩm tích của thận nhân tạo : zeolit có thể hoàn thiê ̣n khả năng của zirconi phosphat trong quá trình tái sinh sản phẩm thẩm tích .
- Làm giàu oxi từ không khí : zeolit có thể h ấp phụ nitơ mạnh hơn oxi , mă ̣t khác nó cịn có khả năng hấp phụ một số tạp chất và lượng ẩm ra khỏi khơng khí , vì vâ ̣y dòng khí sau khi đi qua zeolit sẽ là mô ̣t dòng khí giàu oxi tốt cho sức khỏe [28].
- Khả năng kháng khuẩn của zeolit [28].
- Tác dụng trong thẩm tích máu và truyền máu [28].