- Khử cáớ́c chất phóớ́ng xạ như cesi vàà̀ stronti trong công nghiệệ̣p nguyên tử: do độ bền zeolite cao nên chúng cóớ́ những ưu thế nổi bật trong việệ̣c táớ́ch vàà̀ tinh chế cáớ́c chất phóớ́ng xạ (Mai Tuyên, 2009)
- Xử lý cáớ́c kim loại nặng trong nướớ́c (Tạ Ngọc Đôn, 2002) dựệ̣a vàà̀o đặc điểm của zeolite cóớ́ khả năng trao đổi ion, khả năng hấp phụ, zeolite tựệ̣ nhiên vàà̀ zeolite tổng hợp được sử dụng để xử lý cáớ́c cation độc hại trong nướớ́c như NH4+, Cu2+, Ca2+, Pd2+, Zn2+ . Theo E. Erdem & cs – 2004 zeolite tựệ̣ nhiên hấp phụ kim loại nặng trong nướớ́c vớớ́i hiệệ̣u quả tương đối cao 77.96% Co2+ , 66.1% Cu2+, 45.96% Zn2+ vàà̀ 19.84% Mn2+, vì trong zeolite tổng hợp thườà̀ng chứa cáớ́c kim loại kiềm ( ví dụ như Na+) dễ dàà̀ng trao đổi ion vớớ́i cation kháớ́c, ngoàà̀i ra zeolite cóớ́ khả năng hấp phụ lớớ́n, bền vàà̀ an toàà̀n vớớ́i môi trườà̀ng. Đặc biệệ̣t zeolite cóớ́ thể dung để xử lý nướớ́c nhiễm phóớ́ng xạ 137+Cs do zeolite cóớ́ đặc tính q báớ́u khơng bị pháớ́ hủy bỏi tia phóớ́ng xạ (Đặng Văn Đườà̀ng vàà̀ cộng sựệ̣, 2003) vàà̀ theo Nguyễn Thị Huyền, 2014 zeolite tổng hợp cóớ́ khả năng trao đổi vớớ́i cáớ́c cation Cu2+, Ca2+, Pd2+, Zn2+ vớớ́i kết quả trao đổi ion của zeolite tổng hợp làà̀ tương đối tốt, cấu trúc khung của zeolite khoogn bị thay đổi sau khi trao đổi.
- Loại bỏ, thu hồi, táớ́ch kim loại vàà̀ xử lý cáớ́c chất hữu cơ: Zeolite cóớ́ độ lựệ̣a chọn cao đối vớớ́i kim loại nặng. Dóớ́ đóớ́, zeolite làà̀ chất trao đổi ion để thu hồi cáớ́c kim loại quý (Đặng Văn Đườà̀ng vàà̀ cộng sựệ̣, 2003)
- Xử lý nướớ́c thải: do diệệ̣n tích bề mặt lớớ́n như zeolite Mordenit, Clenoptilonit nên khả năng giữ bẩn của zeolite làà̀ lớớ́n. Ví dụ, Clenoptilonit cóớ́ thể lọc khơng những hạt huyền phù lớớ́n vàà̀ cả hạt keo cóớ́ nguồn gốc vô cơ vàà̀ hữu cơ. Nóớ́ cóớ́ thể lọc được nướớ́c cóớ́ độ đục cao ~ 30 – 70 mg/l. Ngoàà̀i ra còn cóớ́ thể lọc vi khuẩn
- Xử lý khí thải: sử dụng xúc táớ́c CuZSM-5, hoặc zeolite trong bộ 3 lớớ́p để loại chất thải độc hại. Ngoàà̀i ra còn cóớ́ zeolite cùng một số nguyên tố: Co, La, Nd mang trên zeolite cũng cóớ́ khả năng xử lý chất thải ( Đăng Xuân Tập, 2002)
1.5. Tổng quan vềỜ̀ cáấ́c phương pháấ́p tổng hợp Zeolite
Quáớ́ trình kết tinh zeolit cóớ́ thể chia thàà̀nh ba giai đoạn: Tạo dung dịch quáớ́ bão hòa, tạo mầm vàà̀ pháớ́t triển tinh thể.
- Tạo dung dịch quáớ́ bão hòa:
Cho đến nay, quáớ́ trình kết tinh zeolit thườà̀ng qua con đườà̀ng dung dịch. Đầu tiên làà̀ sựệ̣ hòa tan cáớ́c nguyên liệệ̣u tổng hợp như gel silica, boehmit trong mơi trườà̀ng gel. Quáớ́ trình nàà̀y xảy ra trong thờà̀i gian làà̀m giàà̀ gel hoặc giai đoạn đầu của quáớ́ trình kết tinh. Từ đóớ́, dung dịch trong gel cóớ́ thể chuyển từ bền đến giả bền vàà̀ cuối cùng khơng bền khi tăng lượng ngun liệệ̣u hịa tan. Quáớ́ trình nàà̀y cóớ́ thể được mơ tả bằng hình sau
Hình 1.10: Giản đồ bão hịa – quáấ́ bão hòa của dung dịỆ̣ch tổng hợp zeolit
Trong vùng bền, không cóớ́ sựệ̣ tạo mầm hay pháớ́t triển tinh thể. Trong khi đóớ́, sựệ̣ tạo mầm cũng như pháớ́t triển tinh thể cóớ́ thể xảy ra trong vùng khơng bền, cịn trong vùng giả bền chỉ cóớ́ sựệ̣ pháớ́t triển tinh thể.
- Sựệ̣ tạo mầm:
Quáớ́ trình tạo mầm đầu tiên làà̀ nhờà̀ sựệ̣ táớ́ch ra một phần pha rắn từ một dung dịch quáớ́ bão hòa. Sau đóớ́, sựệ̣ tạo mầm tiếp tục do cảm ứng từ pha dị thể vừa mớớ́i táớ́ch ra đầu tiên hoặc từ mầm ngoàà̀i đưa vàà̀o.
Cáớ́c kiểu kháớ́c nhau của mầm được tạo nên do ngưng kết hóớ́a học của những phân tử từ nguyên liệệ̣u hòa tan. Cáớ́c mầm vừa mớớ́i được tạo thàà̀nh cóớ́ thể bị hòa tan trở lại, nhưng tốc độ tạo mầm lớớ́n hơn tốc độ hòa tan nên mầm vẫẫ̃n
được tạo thàà̀nh vớớ́i kích thướớ́c giớớ́i hạn cóớ́ thể cóớ́. Trên cơ sở đóớ́, tinh thể được tạo ra nhờà̀ sựệ̣ lớớ́n dần của mầm.
- Sựệ̣ pháớ́t triển tinh thể:
Sau khi mầm được tạo thàà̀nh, cáớ́c tinh thể pháớ́t triển từ những mầm nàà̀y bằng cáớ́ch ngưng tụ tiếp tục những phần tử trong dung dịch do nguyên liệệ̣u hòa tan. Tinh thể pháớ́t triển theo định hướớ́ng được quyết định bởi bản chất hệệ̣ gel.
1.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tạo Zeolite
a. Ảnh hưởng của pH
Khoảng pH cho dung dịch tổng hợp Zeolite làà̀ 9 -13. Trong dung dịch cáớ́c ion OH- đóớ́ng vai trị xúc táớ́c trọng yếu cho quáớ́ trình kết tinh được coi làà̀ cáớ́c táớ́c nhân khoáớ́ng hóớ́a. Tốc độ tạo mầm vàà̀ tốc độ kết tinh bị ảnh hưởng bởi độ kềm của môi trườà̀ng. Hơn nữa độ kiềm ảnh hưởng đến tỷ lệệ̣ Si/Al trong sản phẩm thậm chí cịn ảnh hưởng tớớ́i hình tháớ́i Zeolite
Vớớ́i quáớ́ trình Zeolite hóớ́a độ kiềm thay đổi. Đầu tiên pH giảm dần do sựệ̣ thủy phân cáớ́c aluminosilicat tiêu thụ cáớ́c ion Oh, cáớ́c ion OH làà̀ cáớ́c ligan nằm trong cáớ́c
phức chứa cáớ́c cation Al3+ vàà̀ Si4+ ở cáớ́c tứ diệệ̣n liên hợp. Trong quáớ́ trình hình thàà̀nh
tinh thể qua cáớ́c phản ứng ngưng tụ pH lại tăng lên do cáớ́c ligan hydroxyl được giải phóớ́ng khi hình thàà̀nh cáớ́c cầu nối (-O-) của khung mạng zeolite. Sựệ̣ tăng pH xảy ra đồng thờà̀i vớớ́i giai đoạn pháớ́t triển tinh thể tựệ̣ xúc táớ́c. Nhìn chung khi tăng pH, tăng tốc độ pháớ́t triển tinh thể vàà̀ rút ngắn được thờà̀i gian phản ứng.