- Phỏt triển tinh thể
4. Tổng hợp zeolit từ khoỏng sột tự nhiờn 1 Giới thiệu
4.1. Giới thiệu
Bờn cạnh việc nghiờn cứu tổng hợp Zeolit từ cỏc nguồn riờng rẽ hướng nghiờn cứu tổng hợp zeolit từ cỏc khoỏng sột trong tự nhiờn cũng đang được cỏc nhà khoa học quan tõm nhất là cỏc zeolit chủ yếu được dựng trong hấp phụ như Zeolit A, P, X... Khoỏng sột tự nhiờn cú nguồn gốc xuất xứ và thành phần húa học rất khỏc nhau nờn quỏ trỡnh biến tớnh tổng hợp Zeolit từ chỳng cú sự khỏc nhau đỏng kể.
Đó cú tới 37 loại khoỏng sột khỏc nhau được sử dụng làm nguyờn liệu chớnh cho tổng hợp zeolit. Tuy nhiờn khụng phải loại nào cũng cho kết quả mong muốn vỡ mỗi loại khoỏng sột khụng những cú cấu trỳc lớp khỏc nhau mà cũn chứa nhiều tạp chất như canxit,pyrit, felspat... Khụng thể dễ dàng loại ra khỏi thành phần khoỏng vật chớnh. Những tạp chất này cú thể cú ảnh hưởng bất lợi đến quỏ trỡnh chuyển húa khoỏng sột thành zeolit và đó gõy nờn những khú khăn nhất định khi sử dụng sản phẩm cuả quỏ trỡnh tổng hợp.
Quỏ trỡnh tổng hợp zeolit từ khoỏng sột tự nhiờn thường trải qua nhiều giai đoạn và thường phải nung ở nhiệt độ cao trước khi đem kết tinh, người ta thấy rằng nếu khoỏng sột chưa qua xử lý nhiệt thỡ kết tinh rất khú khăn và khụng thu được zeolit.
Trong số cỏc khoỏng sột tự nhiờn được nghiờn cứu thỡ kaolinit được đỏnh giỏ là nguyờn liệu tốt nhất trong cụng nghiệp tổng hợp zeolit vỡ với cỏc khoỏng sột khỏc nhau sau khi nung ở nhiệt độ cao khoỏng sột sẽ trở thành cỏc pha khuyết tật cũn đối với cao lanh sau khi nung cỏc tứ diện silic vẫn được bảo toàn. Việc xử lý nhiệt trước khi kết tinh làm cho
khoỏng sột trở nờn hoạt động hơn điều này giỳp cho quỏ trỡnh chuyển húa chỳng thành zeolit dễ dàng hơn.
Cũng giống như quỏ trỡnh tổng hợp zeolit từ cỏc nguồn Si và Al riờng biệt zeolit được tổng hợp từ cỏc nguồn khoỏng sột cũng được tiến hành trong mụi trường kiềm. Nguyờn liệu chớnh của khoỏng sột được nung lờn nhiệt độ cao ( 650-7000C) nhằm lọai nước cấu trỳc trước khi tạo thành Aluminat tinh thể, tỏc nhõn kiềm thường là NaOH, KOH, NH4OH … Sơ đồ tổng hợp zeolit từ khoỏng sột tự nhiờn
Hỡnh 21: Quỏ trỡnh tổng hợp zeolit từ khoỏng sột tự nhiờn
4.2. Cỏc phương phỏp tổng hợp
Sơ đồ 1: Đi từ kaolinit vựngGeogria, Mĩ:
sơ đồ 2: Đi từ Kaolinit vựng MC Namee:
Khoỏng sột Sơ chế (xử lý, nung ở nhiệt độ cao)
Làm già gel
Zeolit Lọc, sấy Kết tinh thủy nhiệt
Kao NaOH 50% trong 1h 112oC ; 1.56 at Kao1 H2SO4 1.96% 83oC , pH = 5.2 Kao2 D2Men+10% NaOH Rửa sạch PH = 7 Kao5 Kao4 Kao3 Kao2
muối tan Aluminosilicat tinh thể
Sấy ở 140oC, nung 24 giờ
Aluminosilicat tinh thể Kao5
Sơ đồ 3: Đi từ bentonit, Mĩ
Sơ đồ 4: Đi từ Bentonit, Algerie
Sơ đồ 5: Đi từ cao lanh Yờn Bỏi, Việt Nam
Sơ đồ 6: Đi từ Betonite miền trung Việt Nam
Túm lại, vấn đề tổng hợp zeolit từ khoỏng sột tự nhiờn núi chung và từ cao lanh núi riờng, cho đến nay vẫn cũn nhiều bất cập. Mặc dự người ta đó thừa
Sấy khụ, nung Kao2 Rửa hết MeCln5% 20h ở 6800C Cl- Kao1 NH4Cl 2% Kao Aluminosilicat tinh thể Ben MeCln5% NH4Cl 2% rửa hết Cl- Ben1 Ben2
Ben2 Sấy khụ, nung 24h Aluminosilicat tinh thể 667oC, 9.3 atm Nung 4h ở 700oC HCl 1N Ben2 Ben1 Ben Na2CO3 HNO30.5N Ben2 NaOH (0.3 0.9) mol/1000g
Gis mondine PC Gmelinite 144giờ
Cao Sơ chế cỡ hạt Cao1 Nung ở Cao2 <0.1m 600 – 700oC
NaOH (Na2O/SiO2= 0.6),Cu
Cao2 Zeolit NaX
Thủy nhiệt 28 giờ ở 950oC
Nung với NaOH
Ben Thủy nhiệt Ben1 Ben2
Với nhiệt độ cao NaCl 28h ở 95oC Rửa sạch bằng nước Ben3 Ben2 Thủy nhiệt Cất metanol, sấy110oC Zeolit X, Y
nhận việc tổng hợp Zeolit P, P1, A, X từ khoỏng sột là một lợi thế cụng nghiệp hấp phụ và trao đổi cation,, nhưng vẫn chưa cú quy trỡnh tổng hợp zeolit nào tỏ ra ưu việt, trong quỏ trỡnh tỡm ra cỏc phương phỏp tổng hợp Zeolit hấp phụ, vấn đề sản xuất xỳc tỏc FCC từ khoỏng sột cũng được xem xột. Do đú, một lần nữa cú thể thấy, bờn cạnh hướng tổng hợp khoỏng chất sạch, hướng tổng hợp zeolit trờn cơ sở nguồn tài nguyờn khoỏng sột vẫn được coi là một hướng cú nhiều triển vọng.