Điều Chế Và Nghiên
Cứu Hoạt Tính Của Các
Xúc Tác
Zeolitx,zeolity,zeolitp

30

MỞ ĐẦU
Trong nửa cuối thế kỷ XX người ta đã chứng kiến sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của
một ngành công nghệ mới. Đó là lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng các Zeolít, đặc biệt là
trong công nghệ Lọc-Hoá Dầu. Zeolít được sử dụng làm chất xúc tác có hoạt tính và độ
chọn lọc cao, dễ tách khỏi sản phẩm và không gây ô nhiễm môi trường. Với những ưu
điểm như vậy nó đã thúc đẩy nhiều nhà khoa học đi sâu vào biến tính và tìm kiếm những
Zeolít mới nhằm mục đích đưa vào ứng dụng xúc tác trong công nghiệp [8].
Xúc tác Cracking hiện đang đối đầu với hai thách thức lớn:
1. Yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường đòi hỏi xăng Cracking vẫn đảm bảo chỉ số octan
cao nhưng không chứa hợp chất của chì và giảm tối thiểu hàm lượng hydrocacbon thơm.
2. Công nghiệp hoá dầu phát triển mạnh đòi hỏi một nguồn nguyên liệu dồi dào mà
quan trọng là các olefin.
Ngày nay, hầu hết các chất xúc tác Cracking dầu mỏ đều chứa hai hợp phần chính là
Zeolít và chất nền (matrix). Sự nổi trội của Zeolít với vai trò là một chất thêm định hướng
cho việc tăng chỉ số octan và tăng hiệu suất tạo olefin. Đặc tính của Zeolít là diện tích bề
mặt riêng khá lớn, hệ thống mao quản đồng đều, độ axit và độ đồng đều cao, khả năng
chọn lọc hình dạng rất tốt [2]. Đây là một trong những vật liệu vô cơ mao quản lý tưởng
trong tương lai.
ở Việt Nam, ngành công nghiệp lọc hoá dầu đang bắt đầu xây dựng. Các quy định
về sử dụng xăng không pha chì trong toàn quốc cũng đang được thực thi. Tình hình này đòi
hỏi một nhu cầu rất cao cả về số lượng và chất lượng của xúc tác Cracking. Việt Nam là

Vào năm 1932, Mac Bai [14] đã làm rõ hiệu ứng “Rây phân tử”, sau đó vào năm 1944,
Barrer và Ibbitson đã chỉ ra rằng hiệu ứng này cho phép tách các n và iso parafin.
Bắt đầu từ thời điểm đó các loại Zeolít được phục vụ cho công nghiệp. Đến năm 1956
người ta mới tổng hợp được các loại Zeolit đầu tiên.
Vào những năm cuối thế kỷ XX này sự hiểu rõ về Zeolít tương đối sâu rộng. Đến nay
đã có hơn 35 loại Zeolít tự nhiên được tìm thấy và rất nhiều Zeolít tổng hợp được ra đời
[5].
Việc nghiên cứu các mặt Zeolít ngày càng tăng. Hiện nay đã có khoảng hơn 15.000
công trình đã công bố và hơn 10.000 phát minh sáng kiến về tổng hợp Zeolít cả về cấu trúc
và ứng dụng nó. Đặc biệt riêng trong năm 2000 đến nay đã có hơn 1060 loại Zeolít tổng
hợp mới ra đời.
Như vậy, Zeolít có tầm quan trọng lớn lao trong khoa học và kỹ thuật. Trong tất cả các
loại Zeolít hiện có, người ta đã biết rõ thành phần, tính chất ứng dụng, cấu trúc mạng tinh
thể của nhiều loại Zeolít tự nhiên và Zeolít tổng hợp như: Zeolít A, Zeolít Y, Zeolít X,
Zeolít ZSM-5, Zeolít ZSM-11,…
I.2. Giới thiệu về Zeolít
I.2.1. Khái niệm và phân loại.
I.2.1.1. Khái niệm.
Zeolít là hợp chất vô cơ dạng aluminosilicat tinh thể có cấu trúc không gian ba chiều,
lỗ xốp đặc biệt và trật tự cho phép chúng phân chia (Rây) phân tử theo hình dạng và kích
thước. Vì vậy, Zeolít còn được gọi là hợp chất rây phân tử.
Thành phần chủ yếu của Zeolít là Si, Al, Oxi và một số kim loại kiềm, kiềm thổ khác.

30

Công thức chung của Zeolít là:
M
2/n
O . Al
2

3
cao thậm chí có những loại cấu trúc tương tự Zeolít mà hoàn toàn không chứa
các nguyên tử nhôm như các silicatic…
I.2.1.2. Phân loại Zeolit.
Có nhiều cách phân loại Zeolít nhưng thông thường người ta phân loại theo nguồn gốc,
kích thước mao quản và theo thành phần hóa học.
Theo cách này có 5 nhóm:
 Zeolít nghèo Silic hoặc nhôm.
 Zeolít trung bình Silic.
 Zeolít giàu Silic.
 Rây phân tử Silic.
 Zeolít biến tính.
+ Phân loại theo nguồn gốc:
Có 2 loại: Zeolít tự nhiên và Zeolít tổng hợp.
- Zeolít tự nhiên thường kém bền và do thành phần hoá học biến đổi đáng kể nên chỉ có
một vài loại Zeolít tự nhiên có khả năng ứng dụng thực tế như: Analcime, chabazite,
hurdenite, clinoptilonit và chúng chỉ phù hợp với những ứng dụng mà không yêu cầu tinh
khiết cao. [4]
- Zeolít tổng hợp như: ZeolítA, ZeolítX,ZeolítY,ZeolítZSM-5,ZSM-11 Zeolít tổng
hợp có thành phần đồng nhất và tinh khiết, đa dạng về chủng loại nên được ứng dụng rất
rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong nghiên cứu.

30

+ Phân loại Zeolít theo kích thước mao quản:
Việc phân loại Zeolít theo kích thước mao quản rất thuận tiện cho việc nghiên cứu ứng
dụng Zeolít, theo cách này ta chia Zeolít ra làm 3 loại:
- Zeolít có mao quản rộng: đường kính mao quản từ 7A
0
đến 8A

2
O
3
< 2 [4]. Khi tỷ số này gần 2 thì Zeolít được coi là giàu
nhôm.
 Zeolít silic trung bình:
Với Zeolít loại này tỉ lệ SiO
2
/Al
2
O
3
= 4 5 và có thể tới 10. Zeolít thuộc họ này là
ZeolítX, ZeolítY, Sabazit ( 2,15 )
 Zeolít giàu silic:
Loại này tương đối bền nhiệt nên được sử dụng trong nhiều quá trình xúc tác có điều
kiện khắc nghiệt, đó là các Zeolít thuộc họ ZSM, được tìm ra bởi hãng Mobil, tỉ lệ
(SiO
2
/Al
2
O
3
)

= 20 200, đường kính mao quản từ 5,1 A
0
đến 5,7 A
0
, cấu trúc khung của

2
O
3
được coi là một đặc trưng quan trọng ảnh
hưởng đến cấu trúc, tính chất lý hoá học của Zeolít.

Bảng 1: sự biến đổi tính chất của Zeolit khi tỷ số SiO
2
/Al
2
O
3
.
tỷ số SiO
2
/Al
2
O
3

1. Tính chất bền nhiệt tăng từ (7001300)
0
C
2. Cấu trúc thay đổi từ vòng 4,6,8 đến vòng 5.
3. Tính chất bề mặt từ ưa nước đến kị nước .
4. Lực axít trên từng tâm axít tăng.
5.Dung lượng trao đổi ion giảm.

Tứ diện AlO
4

Hình 1: Đơn vị cấu trúc cơ bản của Zeolít.
O
-
2
- 30

Các SBU (Secondary Building Unit) và các khối đa diện trong Zeolít được trình bày ở
các hình 2 và 3.
Các đơn vị cấu trúc thứ cấp SBU, được tạo ra do sự liên kết các tứ diện TO
4
theo một
trật tự xác định và tuân theo quy tắc thực nghiệm-Lowenstein.
S
4
R S
6
R D
4

Hình 4: các đơn vị cấu trúc và cách ghép nối tạo ra Zeolit.
I.2.2.2. Phân loại cấu trúc Zeolit [12]
Dựa trên cơ sở hình học của khung cấu trúc Zeolít, Smith, Fisher và Meier, Breck đã
phân loại Zeolít thành 7 nhóm đơn vị SBU. Mỗi SBU đặc trưng cho một cách sắp xếp của
tứ diện TO
4
. 7 nhóm phân loại đó là:
(4-1) (5-1) (4-1-1)30Bảng 2: Nhóm đơn vị cấu trúc sơ cấp.
Nhóm Đơn vị cấu trúc sơ cấp (SBU)
1 Vòng 4 cạnh đơn, S
4
R
2 Vòng 6 cạnh đơn, S
6
R
3 Vòng 4 cạnh kép, D
4
R

Hình 5: Hệ thống mao quản 1 chiều không giao nhau trong Zeolit.
30

Hình 6: Hệ thống mao quản 2 chiều trong khung Zeolít.
* Hệ thống mao quản 3 chiều, có các mao quản cùng chiều, đường kính của các mao
quản bằng nhau và không phụ thuộc vào hướng…Ví dụ faujasit (X,Y,A) (hình 7,8). Hình 7 :Hệ thống mao quản 3 chiều trong khung zeolít X(a) và Y(b)

Hình 9: cấu trúc tinh thê của Zeolít X và Zeolít Y
Số tứ diện Si0
4
và Al0
4
-
trong một ô mạng cơ sở của zeolítX, ZeolítY là 192,số nguyên
tử oxy là 384.Sự phân biệt giữ zeolitX và zeolítY dựa vào tỷ
số Si0
2
/Al
2
0
3
. Nếu tỷ số này bằng 2  3 thì ta có zeolít X , cao hơn ta sẽ có zeolít Y.
Công thức hoá học của một số ô mạng cơ sở của zeolít X và zeolit Y như sau.
Zeolit X : Na
86
[(Al0
2
)
86
.(Si0
2
)
106
].260 H
2
0 .
Zeolit Y : Na

nhau với các hốc . Khi hai hốc thông nhau cữa sổ trong trường hợp này là lớn nhất với
vòng 12 oxy kích thước 7,8 A
0
. Khi các hốc thông với nhau qua cữa sổ , trong trường hợp
này có vòng 6 oxy vớ kích thước 2,2A
0
[1]
I.3.2 cấu trúc zeolít P .
Zeolít P là loại zeolít có kích thước mao quản bé có khả nảng hấp phụ khí . Xúc tác
zeolít P có công thức hoá học là .
Na
2
0.Al
2
0
3
.2,5.Si0
2
.5H
2
0 . 30
Bảng 3 : Một số thông số cơ bản của zeolít [ 9 ] .
Stt Thông số Giá trị
1 Tỉ lệ  = Si0

C [4].
Dưới đây sẽ giới thiệu về quá trình tổng hợp zeolít từ hai hướng kể trên
I.4.1 Tổng hợp zeolít đi từ nguồn Si và Al riêng lẻ .
Từ nguồn Si và Al ban đầu trong hai dung dịch riêng lẻ, sau khi trộn lẫn chúng với
nhau trong môi trường có nhiệt độ và PH nhất định , gen aluminosilicat sẽ được hình thành
. Sự hình thành gen là do quá trình ngưng tụ các liên kết  Si -0H và  Al - 0H để tạo ra

30

cỏc liờn kt mi Si - 0Si,Si0 Al dúi dng vụ nh hỡnh. Sau ú gen c ho tan nh
cỏc tỏc nhõn khoỏng hoỏ (0H
-
,F
-
) to nờn cỏ n v cu trỳc th cp (SPU).Trong cỏc Iu
kin thớch hp (nh cht to cu trỳ , nhit , ỏp xut ) . Cỏc SPU s liờn kt vi nhau
to nờn cỏc mm tinh th ri cỏc mm ny ln dn lờn thnh cỏc tinh th hon chnh ca
zeolớt Hỡnh 11.
Chất khoáng hoá
Đơn vị cấu trúc (Si hoặc Al)
Tác nhân tạo
cấu trúc
Na, K
TMA,TPA
Nớc
Gel vô định
hình
T,C
50 - 300
H2O

(R0)
4
Si v ngun Al thũng l NaAl0
2
, Al
2
(S0
4
)
3
Thnh phn hn hp tng hp
thng biu din thụng qua cỏc t l 0H
-
/ Si0
2
; Na
+
/ Si0
2
,R
4
N
+
/ Si0
2 ,
,Si0
4
/ Al
2
0

I.4.2 Tổng hợp zeolít từ khoáng sét tự nhiên .
Ngoài hướng tổng hợp zeolít đi từ nguồn Si và Al riêng lẻ đã trở thành phổ biến, một
hướng nghiên cứu mới đã đượcc một số nhà khoa học quan tâm , đó là tổng hợp zeolít từ
khoáng sét tự nhiên .Đặt biệt là khoáng sét mà ở đây là cao lanh .
 Thành phần hoá học của cao lanh .
Đây là một khoáng sét tự nhiên ngậm nước mà thành phần chính là kaolinít , có công
thức hoá học đơn giản là .
Al
2
0
3
.2.Si0
2
.2H
2
0 .
Công thức lí tưởng là : Al
4
(Si
4
0
10
).(0H)
8
.
Với hàm lượng : Si0
2
= 46,54 .
Al
2

nhỏ , tương ứng không vượt quá 2% ,1% và 1,2% [4] .
Thành phần hoá học của kaolinit có ảnh hưởng tới cầu trúc tính chất và khả năng sử
dụng chúng . Do đó , việc xác địng chính xác thành phần hoá học của kaolinit là rất cần
thiết, nhằm định hướng biến tính chúng theo các mục đích sử dụng khác nhau sao cho đem
đến hiệu quả nhất .
Phương pháp tổng hợp zeolít đi từ khoáng sét .
Qua nhiều công trình đã nghiên cứu thì khoáng sét tự nhiên được sử dụng làm nguyên
liệu ban đầu có nguồn ngốc xuất sứ và thành phần hoá học rất khác nhau . Quy trình tổng
hợp từ mỗi loại có khác biệt đáng kể . Tuy nhiên, đều đáng chú ý của phương pháp này là

30

các khoáng sét đều được nung ở nhiệt độ cao ( 650 700)
0
C nhằm loại nước cấu trúc trước
khi tạo thành các aluminosilicat tinh thể .
I.5 Tính chất xúc tác của zeolít .
Các zeolít được ứng dụng rộng rãi làm xúc tác cho nhiều quá trình chuyển hoá học nhờ
có 4 tính chất đặc trưng sau [ 21 ] .
 Zeolít có khả năng trao đổi ion : nhờ tính chất này mà người ta cá thể đưa vào trong
cấu trúc của zeolit các cation có tíng chất xúc tác như : Cu ,Co,Fe,Mn, cho phản ứng oxy
hoá … hay trao đổi với các cation chuyển sang dạng H
+
cho các phản ứng cần xúc tác
axít….
 Các zeolít sau khi trao đổi với ion H
+
trở thành axít rắn và chứa nhiều tâm axít và
lượng axít tương ứng , có khả năng xúc tác khá lớn cho quá trình chuyển hoá học .
 Thể tích xốp trong các zeolít rất lớn , cho phép chúng hấp phụ một lượng lớn các

30

Trong zeolít có hai loại tâm axít : Một có khả năng cho proton (tâm axít Bronsted). Một
loại có khả năng nhận cặp electron ( tâm axít Lewis) .các tâm này được hình thành từ nhiều
kiểu khác nhau .
 Sự hình thành tâm axit Bronsted:
- Các nhóm (– OH) tồn tại trong cấu trúc zeolite là do sau khi trao đổi cation và
phân huỷ nhiệt hoặc do phân ly các phân tử H
2
O bởi trường tĩnh điện của các cation trao
đổi đa hoá trị [ 7 ] .
30

A l
O
O
O
O
Si
H
3
R N
O
O
+
O
O

O)
n
m
+

-
-
-
-

+
m
n
M (H
2
O)
Al
O
Si
O
O
O
O
O
O
Si
O
O
O
Al

dạng phân tử ngậm nước sẽ chuyển thành dạng [Me
m-1
(OH)
2
]H
+
làm xuất hiện proton. Sự
biến đổi này có thể được biểu diễn như sau: [7]

30
Lực axit của tâm axit Bronsted phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần hoá học
(đặc biệt là tỷ số SiO
2
/Al
2

/Al
2
O
3
càng thấp.
I.5.12 Sự chọn lọc hình dạng của Zeolít.
-
-
A l
O
Si
O
O
O
O
O
O
Si
O
O
O
A l
O
O
O
Si
O
O
O
O

A l
-
La (H
2
O )
x
3
+
2
+
La (O H )
O
O
H
O H /A l =
1 3
/
O
O
Si
La (O H )
2
+
La La
O
H
5
2
H
O

H
2
O
H
+
+ +
-

Tâm Lewis

Tâm Bronsted30

Về nguyên tắc, một phần tử muốn phản ứng trong các Zeolít X,Y,P…)cần phải trải
qua các giai đoạn sau .[21]
- Hấp phụ trên bề mặt xúc tác.
- Khuếch tán qua các cửa sổ vào mao quản và tiến về phía tâm hoạt tính.p
- Hấp thụ trên các tâm hoạt tính bên trong mao và tạo hợp chất trung gian của phản
ứng .
- Phản ứng
- Giải hấp phụ và khuếch tán ra khỏi mao quản. Qua các giao đoạn này có thể nhận
thấy khả năng khuếch tán phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến toàn bộ tiến trình phản ứng.
Mà khả năng khuếch tán vừa phụ thuộc vào bản chất phân tử lại vừa phụ thuộc vào kích
thước của hệ mao quản trong Zeolít, do tính chọn lọc hình học của Zeolít quyết định. Với
cấu trúc các mao quản đặc biệt và rất đồng đều, Zeolít chỉ cho phép các phân tử có kích
thước nhỏ hơn cửa sổ vào và thoát ra khỏi các mao quản của nó. Chính vì vậy các hiện
ứng chọn lọc hình dạng trong mao quản đóng vai trò quan trọng hơn bề mặt ngoài hạt.
Nguời ta đã phân biệt ba loạI chọn lọc hình dạng khác nhau.

tạo thành ba đồng phân octo,meta, para do khả năng khuếch tán ra ngoài mao quản quyết
định. Trong số 3 đồng phân này dạng para khuếch tán gần 1000 lần so với hai dạng kia. Do
đó sự hình thành dạng para trong mao quản cũng lớn hơn octo và meta nhiều lần.
I.5.2 Vị trí của các Cation trong Zeolít. [30]
Các tính chất hoá lý của zeolít kể cả tính chất xúc tác phụ thuộc rất nhiều vào bản
chất và vị trí của các cation .

30

Quá trình trao đổi cation ban đầu như Na
+
, K
+
… bằng các cation đơn hoá trị, đa hoá trị,
hoặc bằng ion H
+
. Tốc độ trao đổi khoảng từ 0% đến 80% lượng cation xảy ra đIều kiện
bình thường và tốc độ trao đổi tương đối nhanh vị trí những cation đó ở vị trí rất khó và
thường phải qua quá trình xử lý nhiệt và thời gian, nguyên nhân là do sự phân bố các
cation còn lại nằm sâu trong các mao quản nhỏ .
Đối với Zeolít X, Zeolít Y, Vị trị cation được xác định như trên hình sau:

cạnh, và nó được xem nằm trong khoảng của Zeolít.
Vị trí S
III
nằm trong miệng lỗ xốp, vị trí này được xem như là gương của vị trí S
II
.
Có 48 vị trí Cation S
III
, sự chiếm cứ của cation trong những vị trí này không tuân theo quy
luật.
Khi Zeolít ở dạng Hydrat thì tất cả cac cation đó được bố trí ở các vị trí S
I
, S’
I
trong
lồng chính được Sovat hoá bởi phân tử nước(H
2
O). Khi loại nước ra khỏi cấu trúc thì vị trí
caction bị chuyển dời và có ít thay đổi về cả thông số trong cấu trúc Zeclít
Vị trí Caction S
II
và S
III
nằm trong lỗ xốp lớn nên khả năng trao đổi caction là dễ nhất.
Vị trí S
I
’ và S
II
’ nằm trong tổ xốp bé (trong sodalit) nên khả năng trao đổi Caction có khó
hơn. Còn đối với vị trí Caction S

2
O
Loại chọn lọc này rất thích hợp cho những phản ứng cần chọn sản phẩm mong muốn
trong số đồng phân của nó.Ví dụ chọn lọc dạng Para trong phản ứng alxyly hoá toluen. Sự
tạo thành ba đồng phân octo,meta, para do khả năng khuếch tán ra ngoài mao quản quyết
định. Trong số 3 đồng phân này dạng para khuếch tán gần 1000 lần so với hai dạng kia. Do
đó sự hình thành dạng para trong mao quản cũng lớn hơn octo và meta nhiều lần.
I.5.3.Trao đổi ion trong Zeolít.
I.5.3.1 Tính chất trao đổi ion trong Zeolít.
Zeolít có khả năng trao đổi ion. Nhờ tính chất này mà người ta có thể dựa vào cấu trúc
của Zeolít các Cation có tính chất xúc tác như Cation kim loại kiềm, kim loại chuyển tiếp
…Nguyên tắc là dựa trên hiện tượng trao đổi ion thuận nghịch hợp thức giữa các Cation
trong dung dịch với các Cation trong thành phần của Zeolít. Sự trao đổi “ tương đương 1-
1” theo hoá trị, Trong Zeolít Cation trao đổi là Cation bù trừ điện tích hệ.
Khi cho Zeolít tiếp xúc với dung dịch chất điện ly. Ví dụ CaCl
2
thì xảy ra chu trình
trao đổi là:
2Z – Na + Ca
2+
(dd)
2Z – Ca + 2Na
+

Các Cation như Ca
2+
, đổi Na
+
gọi là các Cation đổi, chúng có khả năng trao đổi lẫn
nhau và sau một thời gian nhất định, quá trình trao đổi đạt trạng thái cân bằng Cũng như

- Nhiệt độ môi trường phản ứng .
- Nồng độ cation trong dung dịch.
- Bản chất của anion kết hợp với cation trong dung dịch.
- Dung môi hoà tan (thông thường là dung môi nước).
- Đặc điểm cấu trúc của zeolít.
Sự trao đổi cation trong zeolít được thực hiện nhờ các cửa sổ mao quản có ảnh hưởng
rất lớn đến dung lượng trao đổi ion.

30

Bảng 5 Trình bày dung lượng trao đổi cation của một số Zeolít phụ thuộc vào kích
thước mao quản và tỉ số mo SiO
2
/Al
2
O
3
.

Tên zeolít
Kích thước mao quản
A
0
T
ỉ lệ số mol
SiO
2
Al
2
O


Bên cạnh dung lượng trao đổi vận tốc trao đổi cation cũng phụ thuộc vào đường
kính mao quản và kích thước của các Cation. Vận tốc trao đổi lớ khi kích thước Cation bé
và và đường kính mao quản lớn. Khi Cation có kích thước lớn hơn đường kính mao quản
thì sự trao đổi có thể diễn ra chậm trên bề mặt zeolít.
Quá trình trao đổi Cation của zeolít có thể được diễn theo phương trình sau[17].
Z
A
.B
Z
B

(Z)
+ Z
B
A
Z
A

(S)


Z
A
.B
Z
B

(S)
+Z

gây ra.
Do khả năng này nên zeolít có khả năng trao đổi ion một cách dễ dàng khi zeolít
tiếp xúc với một chất trao đổi ion cụ thể nào đó .
Đối với một số zeolít tổng hợp thường dễ dàng trao đổi một số lượng lớn các cation
khác nhau như Li
+
; K
+
; Te
+
; Ca
2+
; Sr
2+
; Ba
2+
; Mg
2+
; Zn
2+
; Pb
2+
; Ni
2+
;Co
2+
CH
3
NH
3

; CH
3
(C
2
H
4
)
4
CH(CH
3
) NH
3
+
;
(C
2
H
5
)
4
N
+
…

30

Những zeolít càng xốp cấu trúc càng hở càng dễ trao đổi ion hơn . Chẳng hạn như
fozazit, Chabazit, mordenit, trao đổi ion dễ dàng hơn . Loại có cấu trúc sít hoặc đặc khó
trao đổi ion hơn như Anacim.


,có thể dẫn đến việc phá vỡ hoàn toàn cấu
trúc tinh thể của zeolít.
Khi trao đổi ion hữu cơ, mức độ trao đổi giảm rõ rệt khi chiều dài của mắt xích của
cation hữu cơ tăng lên ngay cả sự phân nhánh của các cation hợp chất hữu cơ cũng làm
giảm mức độ trao đổi ion.
Riêng zeolít X khả năng trao đổi cation có kích thước nhỏ cũng như lớn hoàn toàn xảy
ra trong vài phút vì chúng có cấu trúc rất mờ. Khả năng trao đổi cation của các mạng lưới
aluminosilicat trong các zeolít tăng theo dãy.
Anacim < Mordenit < Sabazit < Fozazit.
Tính toán so sánh kích thước của lỗ và của cation trao đổi ở trong cấu trúc có thể chỉ ra
mức độ trao đổi của từng loại zeolít. Nhưng thực tế của giá trị này thường nhỏ hơn giá trị
tính toán vì chúng còn chịu ảnh hưởng năng lượng bề mặt của zeolít.
Dựa trên cơ sở của cấu trúc và khả năng tính toán cho thấy khi thay đổi ion Na
+
trong
zeolít A bằng ion Ca
2+
trong dung dịch là không thể xảy ra sự trao đổi hoàn toàn . Vì việc
trao đổi không những làm thay đổi dung lượng hấp phụ mà còn thay đổi khả năng chui vào
các rãnh khoang trong zeolít của các phân tử khác nhau. Sự thay đổi ion không thay đổi
cấu trúc tinh thể zeolít nhưng trong nhiều trường hợp đã làm kích thước hiệu dụng của lỗ
bị thay đổi. Ví dụ khi hay thế Na
+
bằng Ca
2+
trong zelít thì đường kính hiệu dụng của lỗ bị
giảm .
Sự thay đổi vị trí cation trong cấu trúc tinh thể zeolít có ý nghĩa đặc biệt là khi thay đổi
cation hoá trị 2. Vì vậy vị trí cation hoá trị 1 và hoá trị 2 là không giống nhau.