Mẫu/Hóa chất ZSM-5
2.3.2 Các bước tiến hành thí nghiệm
Về ngun tắc, zeolite được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Phương pháp tổng hợp thủy nhiệt bao gồm những giai đoạn chính: chuẩn bị hydrogel aluminosilicat, già hóa, kết tinh, lọc, rửa, sấy và nung. Tiếp theo là những biến tính zeolite để đáp ứng mục đích sử dụng.
42
TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat
Kaolinite T= 900oC, t=2h
Metakaolinite
Dung dịch NaOH Khuấy trộn, gia nhiệt T=80oC, t =1h Dung dịch Natrialuminat
Thủy tinh lỏng
Nước cất còn lại
Kết tinh thủy nhiệt
Kết tinh mầm tinh thể Lọc chân không, rửa
đến pH trung tính Nung T=500oC, t=5h
Zeolite ZSM-5
Hình 2.1: Quy trình tổng hợp zeolite ZSM-5
Thuyết minh quy trình tổng hợp zeolite ZSM-5:
Từ nguồn nguyên liệu cao lanh ban đầu ta sơ tuyển và phân tích thành phần các oxit có trong cao lanh (quan trọng là thành phần SiO2 và Al2O3).
Tiếp đến giai đoạn xử lí nhiệt, ta nung kaolinite ở nhiệt độ 900oC trong vòng 2h để phá hủy cấu trúc cũng như loại phần H2O về mặt hóa học. Lúc này kaolinite chuyển về dạng metakaolinite (Al2Si2O7). Dựa vào công thức gel zeolite ZSM-5 đã chọn ta xác định tỉ lệ phối trộn của nguyên liệu.
Cho 2g cao lanh đã qua hoạt hóa nhiệt vào dung dịch natri hydroxit 2M (3,07g NaOH trong 38,4 ml nước). Tiến hành tạo dung dịch aluminat trên sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt trong thời gian 1 giờ ở 80oC.
Cho dung dịch thủy tinh lỏng vào dung dịch aluminat, khuấy đều trong 15 phút. Tiếp đến cho thật chậm lượng tác nhân định hướng cấu trúc, cho hết lượng nước cất còn lại và tiếp tục khuấy mạnh cho đến khi tan hết lượng chất tạo cấu trúc. Khuấy đều dung dịch bằng máy khuấy từ gia nhiệt ở 60oC trong vòng 1 giờ để thu được hệ gel đồng nhất. Sau đó già hóa gel ở nhiệt độ phịng trong 24 giờ để tăng tốc độ quá trình hình thành mầm kết tinh, qua đó cho phép rút ngắn thời gian kết tinh. Quá trình thủy nhiệt được diễn ra ở 170oC trong vịng 24 tiếng trong thiết bị autoclave.
Kết thúc thời gian thủy nhiệt. Sau đó để nguội đến nhiệt độ phịng rồi tiến hành lọc chân không và rửa tinh thể bằng nước đến pH trung tính để loại kiềm. Để khơ qua đêm. Sấy khơ sản phẩm trong vịng 4 giờ ở 120oC. Cuối cùng nung ở nhiệt độ 500oC, t=5h, tốc độ nâng nhiệt 3oC/ phút để loại bỏ tác nhân tạo cấu trúc.
44
2.4 Biến tính ZSM-52.4.1 Mục đích 2.4.1 Mục đích
Đánh giá khả năng hấp phụ amoni của zeolite ZSM-5 và zeolite ZSM-5 biến tính.
2.4.2 Ngun liệu
- Ngun liệu: Zeolite ZSM-5 đã tổng hợp. -Hóa chất: NaOH, Fe(NO3)3.
2.4.3 Các bước tiến hành thí nghiệm
NaOH+Fe(NO3)3 Khuấy 2h, làm già 24h 1g zeolite+100ml nước khuấy 1h Hỗn hợp khuấy 12h ở nhiệt độ phịng Lọc rửa, sấy Sản phẩm
Hình 2.2: Quy trình biến tính zeolite ZSM-5
Lấy 30ml dung dịch NaOH 0,1M và 100 ml dung dịch Fe(NO3)3 có nồng độ 0,015 theo tỉ lệ mol X= nOH / nFe3 (X=2), khuấy 2h, làm già 24h ở nhiệt độ phòng thu được dung dịch (1). Cho 1g zeolite ZSM-5 vào 100 ml H2O khuấy trong 1h.
Cho dung dịch (1) vào dung dịch zeolite khuấy 12h.
2.5 Khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nước của ZSM-5 bằng phương pháp trắc quang
45
2.5.1 Nguyên tắc
Dựa vào việc đo màu ở bước sóng 640 nm của hợp chất màu xanh indophenol được tạo thành giữa amoni, hypoclorit và phenol. Phản ứng được xúc tác bởi natri nitroprusit [22].
2.5.2 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất
a) Thiết bị, dụng cụ:
- Máy trắc quang GENESYS 10uv sử dụng ở bước sóng 640nm, cuvet có bề dày 1cm.
- Các dụng cụ thủy tinh để pha chế và bảo quản thuốc thử.
b) Hóa chất:
- Dung dịch phenol: trộn 11,1 ml phenol ( 89%) với rượu etylic (95%) đến 100 ml. Pha hàng tuần.
- Dung dịch natri nitroprosit: hoà tan 0,5 g natri nitroprusit trong 100 ml nước cất. Bảo quản trong chai màu hổ phách hay nâu. Dung dịch bền trong 1 tháng.
- Dung dịch citrat: hoà tan 200 g natri citrat và 10 g NaOH trong nước cất và pha loãng đến 1000 ml.
- Dung dịch natri hypoclorit (NaOCl): sử dụng thuốc tẩy thương mại 5%. Dung dịch bền trong 2 tháng.
- Dung dịch oxi hóa: trộn 100ml dung dịch citrate với 25ml dung dịch natri hypoclorit. Chuẩn bị dung dịch hằng ngày.
- Dung dịch gốc amoni: hòa tan 3,819 g NH4Cl khan (đã sấy khơ ở 100oC) trong nước và pha lỗng đến 1000 ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 1 mg N (nồng độ 1000 mg NH4+
/l).
46
-Dung dịch amoni trung gian 1: 10,0 ml dung dịch amoni gốc pha loãng đến 100 ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,1 mg N (nồng độ 100 mg NH4+
/l).
-Dung dịch amoni trung gian 2: 10,0 ml dung dịch amoni trung gian 1 pha loãng đến 100 ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,01 mg N (nồng độ 10 mg NH4+
/l).
- Dung dịch amoni làm việc: 10 ml dung dịch chuẩn amoni trung gian 2 định mức 50ml. 1,00 ml dung dịch này chứa 0,002 mg N (nồng độ 2 mg NH4+
/l) [22].
2.5.3 Quy trình phân tích
Lấy 25 ml mẫu cho vào bình tam giác 250ml. Thêm 1 ml dung dịch phenol, 1 ml dung dịch natri nitroprusit, 2,5 ml dung dịch oxi hoá (trộn lẫn đều dung dịch sau mỗi lần thêm thuốc thử). Để trong bóng tối, ở nhiệt độ phịng ít nhất 1giờ. Đo mật độ quang ở bước sóng 640 nm với dung dịch mẫu trắng làm dung dịch so sánh. Màu ổn định trong 24 giờ [21].
a. Xây dựng đường chuẩn