Tổng hợp zeolite

..:: HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH -SPECIALIZED CHEMISTRY CATALYSIS
1

zeolite có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp như hấp phụ, làm chất xúc tác. Trong tương lai tới đây khi nhà máy lọc dầu đi vào hoạt động thì nhu cầu về zeolite càng nhiều trong khi nguồn cung cấp chủ yếu là của nước ngoài. Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy có thể tổng hợp zeolite từ nguồn kaolin vì chúng có thành phần hóa học tương đối giống nhau.

Đầu tiên giới thiệu sơ lược về zeolite:

zeolite là các aluminosilicat tinh thể có hệ thống mao quản đồng đều chứa các cation nhóm I và II. Công thức hoá học có thể biểu diễn như sau Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].zH2O M : kim loại hoá trị n y/x: tỉ số nguyên tử Si/Al, tỉ số này thay đổi tuỳ theo loại zeolite. z: số phân tử H2O kết tinh trong zeolit.

Về cấu trúc, zeolite được hình thành từ mạng lưới ba chiều của các tứ diện SiO4 liên kết trong không gian 3 chiều tạo thành các khối đa diện, trong đó một số nguyên tố Si được thay thế bằng nguyên tử Al tạo thành khối tứ diện AlO4. Do Si hóa trị 4 được thay bẳng Al hoá trị 3 nên để trung hoà điện cần có sự kết hợp thêm với cation, thường là kim loại kiềm hoặc kiềm thổ. Các tứ diện SiO4 và AlO4 kết hợp với nhau tạo thành đơn vị cấu trúc sơ cấp (SBU, secondary building unit). Các SBU kết hợp với nhau tạo nên các họ zeolite có cấu trúc tinh thể và hệ thống mao quản khác nhau.

Phân loại zeolite theo nhiều tiêu chí khác nhau: -theo nguồn gốc: gồm zeolite tự nhiên và zeolite tổng hợp -Theo chiều hướng không gian của các kênh hình thành cấu trúc mao quản: zeolite có hệ thống mao quản 1 chiều, 2 chiều, 3 chiều. -Theo đường kính mao quản: gồm zeolite mao quản nhỏ( đường kính 3-4A), zeolite mao quản trung bình (4.5-6A), zeolite mao quản rộng (7->15A) -Theo tỉ lệ Si/Al: zeolite hàm lượng Si thấp (Si/Al=1-1.5: A, X); hàm lượng trung bình (Si/Al=2-5: zeolite Y, chabazit…), hàm lượng Si cao (ZSM-5)

Về kaolin:

Kaolin là một loại khoáng sét. Nhóm Kaolin bao gồm kaolinit, dickit, nacrit. Khoáng kaolin là những nhôm silicat ngậm nước và có thành phần xấp xỉ 2H2O.Al2O3.2SiO2. Kaolinit là khoáng kaolin thông dụng nhất. Cấu trúc của kaolinit bao gồm một lớp tứ diện SiO4 và một lớp bát diện nhôm oxit kết hợp với nhau thành một lớp cơ sở của kaolin. Trong kaolinit, có sự hình thành liên kết hydrogen giữa các lớp đồng thời liên kết bên trong một lớp rất bền vững do vậy mạng tinh thể rắn chắc và ổn định, kích thước tinh thể tương đối lớn. Khả năng hấp phụ, độ trương nở, độ dẻo, độ co thấp, khả năng trao đổi cation khá yếu.

Như vậy cả kaolin và zeolite đều là những aluminosilicat tinh thể ngậm nước nhưng cấu trúc khác nhau. Vấn đề tổng hợp zeolite từ nguồn kaolin rẻ tiền là khả thi. Cũng đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề này. Ở Việt Nam, đã có Tạ Ngọc Đôn và Phạm Thanh Huyền ở Hà Nội nghiên cứu thành công và hình như đã đăng ký bản quyền, là tổng hợp faujasite (X,Y) từ kaolin Yên Bái nhưng vẫn chưa thấy triển khai trong công nghiệp. Qui trình tổng hợp như sau:

Hoạt hoá kaolin ở nhiệt độ cao, sau đó đem kết tinh lại trong điều kiện thích hợp sẽ kết tinh thành zeolite.

Có vẻ rất đơn giản nhưng có hai vấn đề: -Quá trình hoạt hoá phải xảy ra ở nhiệt độ cao, thời gian khoảng vài tiếng đồng hồ nên kinh phí cao. -Quá trình kết tinh lại khó điều chỉnh để độ kết tinh cao và đạt kích thước đồng đều.

Không biết ai có ý kiến gì để cải tiến quá trình không???

2

Quy trình tổng hợp zeolite thông dụng:

Qui trình tổng hợp từ kaolin:

Kaolin trước khi tổng hợp được nung ở 400-650 oC để chuyển thành dạng metakaolin:

3

các anh/chị có thể chỉ cho em biết về cơ chế tạo gel trong quá trình tổng hợp Zeolite được không (cụ thể là em đang thắc mắc về các phản ứng hoá học trong quá trình tạo Gel)???

Với lại sẵn đây cho em hỏi, Em có đọc mấy bài báo đăng trong tạp chí khoa học công nghệ thì thấy có các bài viết về tổng hợp Zeolite, trong đó các tác giả có sử dụng chất tạo phức là Cọ Em không biết tên hoá học đầy đủ của chất tạo phức đó là gì? Nếu trong quá trình tổng hợp mà không sử dụng chất tạo phức đó thì có sao không ạ?

4

Giai đoạn đầu là hình thành gel aluminosilicate, sau đó là quá trình kết tinh hình thành tinh thể zeolite.

Trong trường hợp template là muối amin tứ cấp:

Về bài báo bạn nói, thì chất đó dùng làm template chứ ko phải tạo phức. Dùng template để đạt được các kích thước lỗ xốp mình mong muốn. Template dùng trong bài báo bạn ghi vắn tắt quá, mình chẳng thể đoán là chất gì. Bạn ghi rõ hơn được ko, hoặc là scan bài báo gởi lên cho mình tham khảo thì càng tốt !

5

Day la mot bai review ve van de nay. Chuc cac ban thanh cong.

http://www.megaupload.com/?d=EJJR44R9

Abstract An account is presented of the mechanistic aspects of hydrothermal zeolite synthesis. The introduction provides a historical and experimental perspective and is followed by a summary of proposed mechanisms and associated modelling studies. The central section of the review contains a description of the most probable mechanistic pathways in zeolite formation. In this, the reaction stages of the induction period, nucleation and crystal growth are examined in chronological sequence. Finally, particular aspects of the synthesis process such as the constitution of growth species, template–framework interactions and the nature of zeolite solubility are treated in more detail. Emphasis is placed upon the chemical basis of zeolite synthesis. Fundamental to this are the TAOAT bond-making and bondbreaking reactions which establish the equilibration between solid and solution components. The consequent generation of order, driven by energy differences and strongly moderated by kinetic limitations, is essentially one of continuous evolution. However, the discreet step of nucleation provides a discontinuity in which isolated regions of local order are superceded by the establishment of a periodic crystal lattice, capable of propagation. Crystal growth occurs through an in-situ, localised construction process from small, mobile species ordered by the participating cations. The process of hydrothermal zeolite synthesis can be most adequately explained by a mechanism based upon the solution–mediation model, whether or not there is a visible liquid phase. The common presence of mobile species emphasises the overall similarity of zeolite synthesis reactions so that the need to distinguish any separate ‘‘gel rearrangement’’ or ‘‘solid-phase transformation’’ mechanism becomes unnecessary. 2005 Elsevier Inc. All rights reserved. Keywords: Hydrothermal synthesis; Nucleation; Crystal growth; Modelling; Mechanism

6

các Anh/Chị cho em hỏi chút!em đang làm phân N-P-K dạng vê viên bằng lân,SA và mùn đất.Nhưng viên lân em vê ra ko có độ bóng chắc sau khi khô.Vì vậy em đang nghĩ đến việc đưa zeolite vào cho viên có độ bóng chắc và tan chậm trong nước.Cứ nghĩ đến việc mua zeolite thì giá thành quá cao ko thể đưa vào lân được.Vậy có loại nào có thể thay thế zeolite làm cho hạt lân bóng chắc mà giá cả hợp lí ko?Em mới mua kaolin về và ko biết chế thế nào cho hạt lân bóng chắc cả!mong Anh/Chị giúp em!tks mail của em là tienmat_thanhtoanluon@yahoo.com

7

Các anh chị cho em hỏi chút chút! em đang làm vể biến tính vật liệu zeolite để tạo thành dạng aluminosilicate chứa 5%Al, hoặc có thể hơn là 30% Al cũng được,nhưng em đang có trục trặc về cách tính để tìm ra được công thức tính chính xác nhất, em đã làm rất nhiều lần mà chưa thành công,tổng hợp từ phèn nhôm và thuỷ tinh lỏng, vậy các anh chị đã ai từng làm có thể cho em một quy trình tổng hợp chính xác được không ah,em rất cảm ơn!