

*****&*****

TỔNG HỢP ZEOLIT TỪ TRO TRẤUVÀ NGHIÊN CỨU
TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
 - N


*** ***
 
Cui li ci c
 o mu kin vt chn  
t lu Hà Nội, ngày 3 tháng 6 năm 2014
Học viên
Nguyễn Thị HuyềnMỤC LỤC

MƠ
̉
ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Vài nét về lịch sử phát triển vật liệu zeolit 3
1.2. Khái niệm và phân loại zeolit 4
1.2.1. Khái niệm về zeolit 4
1.2.2 . Phân loại zeolit 5
1.3. Cấu trúc tinh thể zeolit 8
1.4. Giới thiệu về cấu trúc một số zeolit thông dụng 9
1.4.1.Zeolit A 9
1.4. 2. Zeolit faujasite (X, Y) 11
1.4.3. Zeolit ZSM-5 13
1.5. Tính chất của zeolit 14

2.3.1. Nguyên liệu và hóa chất 33
2.3.2.Xác định độ ẩm và độ tro hóa của trấu 34
2.3.3. Xác định hàm lưng oxit kim loại trong tro trấu. 35
2.3.4.Tổng hp zeolit 35
2.3.5. Nghiên cứu khả năng trao đổi ion của zeolit 38
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39
3.1. Xác định độ ẩm và độ tro hóa của trấu 39
3. 2. Kết quả xác định hàm lƣợng oxit kim loại trong tro trấu. 39
3.2.1. Kết quả phân tích nhiệt của tro trấu 39
3.2.2. Hàm lưng SiO
2
trong tro nung 41
3.3. Tổng hợp zeolit A 42
3.4. Tổng hợp zeolit X 45
3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng 45
3.4.2. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng 47
3.5. Tổng hợp zeolit ZSM – 5. 50
3.6. Khả năng trao đổi ion của zeolit 53
KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
PHỤ LỤC 69


Bảng 3.5: Kết quả XRD của các mẫu zeolit ZSM-5.
Bảng 3.6: Hàm lượng các cation trong dịch lọc sau trao đổi.
Bảng 3.7: % ion kim loại trao đổi.
Bảng 3.8: Dung lượng trao đổi ion của các zeolit tổng hợp được

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ TRONG LUẬN VĂN
Hình 1.1.Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của zeolit – tứ diện TO
4
: SiO
4
và AlO
4
-

Hình 1.2. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp của zeolit khác nhau. Các tứ diện TO
4
nằm
ở giữa các nút (các đỉnh) còn oxi nằm giữa các đường kết nối

Hình 3.11.Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZSM-5 chuẩn [55]
Hình 3.12.Ảnh SEM của zeolite ZSM-5 với thời gian phản ứngkhác nhau: a) 36h,
b) 48h, c) 60h, d) 72h
Hình 3.13.Phổ IR của mẫu zeolit Z72
Hình 3.14. % trao đổi ion kim loại của các zeolit tổng hợp
Hình 3.15.Biểu đồ dung lượng trao đổi ion của các zeolit tổng hợp được
Hình 3.16.Phổ XRD của mẫu zeolit A1 trước (a) và sau (b) khi trao đổi ion Ca
2+
ln 2.
Hình 3.17.Phổ XRD của mẫu zeolit X 80 trước (a) và sau (b) khi trao đổi ion Ca
2+

ln 2.
Hình 3.18.Phổ XRD của mẫu zeolit Z72 trước (a) và sau (b) khi trao đổi ion Ca
2+

ln 2.


U

zeolit. Zeolit thut liu
vi mao qun c u l i Cronstedt - m
kho hi Thn  ph, c bi
my thc mi thy hc nhng ng dng to ln ca
Thut ng  - ch vt li thng mao quc
mao qu u c McBain     
chabazit, zeolit   

0
. ng
ze
au, 
 


nhau 

    ,             
lanh

 t 

             

, t
  




CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Vài nét về lịch sử phát triển vật liệu zeolit
Zeolit   ch s     t   Fredrich
Cronsted - i Thn tp hc nht tinh
th t m  zeolitt ngun t ting Hy L
c b 22,28].T 
 c ng dng cc t
i sng.
Mac Bai [13u 
 ra rng hiu n

c tng h phc v trong p, c bi
 cho p li bii
u mt thu khoa h 
  gii c v nh ct
 ng da zeolit[28].
 Viu v zeolit u t nh
60 ca th k  p
dng h n
c [28].
Zeolit t n l tng
h   zeolit        Linde division) ca
 Union Carbide  M [28].n nay,i zeolit t c
 loi zeolit c tng hp [23] .
Vi u v zeolit      
 n u v tng hp cu
 ng dng ca zeolit. M    gi   kho  u tn
       th gi   khong 3,5 triu tn,  
4

)
y
].zH
2
O
   n.
 t dii tu theo
tng loi zeolit,   c kt tinh trong zeolit.
Phn trong ngon m ca tinh th.
C biu din zeolit i dng sau [22,24,28,44]: M
2/m
O. Al
2
O
3
.n SiO
2
.p H
2
O
 ca kim lo s SiO
2
/Al
2
O
3
 
c ly kho
5



C
n 200        
ZSM-5.
zeolit tng hc phc nhng hn ch ca zeolit t 
vi nht tr [1,7,28,29]:
+ Cu, tinh khing v chng loi.
6

u chc hc l xi t l Si/Al,
 mt.
 b bn nhit lt ng tt
nhu cp.
1.2.2.2. Phân loại theo thành phần hóa học
 

a zeolit. 
 O  
 O   O  
1,22,24,28,29

2
/ Al
2
O
3
= 1.85 hay Si /Al = 0,925) [6, 7, 34].
 [1,22,24,28,29]:
+ ng silic thp;t l ng
 cao  i cation ln nht. Thuc lo

+ n rn >7, ca s mao qun to
 X, Y.
+ n t 6, ca s
mao qun t ZSM  5.
+ n nhn < , ca s mao qun to
 
1.2.2.4.Phân loại theo hướng không gian của các kênh hình thành cấu trúc mao
quản
Da th          i ta
i:
+  thng mao qun mt chi-22.
+  thng mao qun hai chi-5.
+  thng mao qun ba chizeolit X, Y.
i zeolittheo t s Si/Al 
bin do t l Si/Al ng, ng trc tin s thay
i ca zeolit. Bng 1.1 y mi quan h
1,7,29,43,53].
Bảng 1.1: Sự thay đổi cấu trúc và tính chất hóa lý của zeolit theo tỉ lệ Si/Al.
Tỉ lệ Si/Al tăng từ 1 ÷ ∞
1.  , 3
2. 1300
0
C
3. 
4. 
5. 
8




: SiO
4
và AlO
4
-

   oxi bng 1,32 A
0
, t    c ca silic
(0,39 A
0

0
)  din v
t din TO
4
c g cp
 cng nhau trong mi loi
zeolit. Zeolit u   cp kt ni theo nh


theo mt trt t nhnh, s t c cp
SBU i cnh SBU biu din mt
t cu T - O - T [7,28,51].
9 Hình 1.2. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp của zeolit khác nhau. Các tứ diện TO
4


A.i hc li 8 hc nh a s 6 cnh v
c ca s nh 
(a)
(b)
(c)
Hình 1.3.SBU D4R (a); sự kết hợp các lồng sodalit tạo thành zeolit A (b); vòng 8
oxi nhìn theo hướng <100> (c)
V              
                 

4

4
-

cation Na
+

 [6,7,28,34,52].  
 zeolit A.


- 
+
.
- 
+

Kii xng
L

Pm3m
H thng mao qun
Ba chiu
Hng s m
a = b = c = 24.6 A
o


1970 (A
o
)
3


1.99 g/cc

0.47 cc/cc

3.9 A
o1.4. 2. Zeolit faujasite (X, Y)
Zeolit X, Y thuc h vt liu c v
cc t c cu dng natri
ng vi m      Na
x

56
(SiO
2
)
136
].260H
2
O
- SBU : 6
- Kii xng: L
- H thng mao qun : 3 chiu, ca s 
7,4A
0
.
 i ta d s Si/Al. Theo [29,31], zeolit
 s Si/Al  a zeolit Y b
12

Gi cn c
dng bt din ct 8 mt l din TO
4
i 
1.4a).Theo ki cu cha 192 t
din SiO
4

4
-
, tng s  . 
 4 m

 n cht cation, m u kin
13

x  nhi s Si/Al.Mi v ng n
i cation, hp pha zeolit [7,29,31].
Z t s Si/Al. S  Al  zeolit Y nh 
trong zeolit X. Khi t s SiO
2
/ Al
2
O
3
 s  Al gim tc c
tinh thnh li. H qu trc tip ca hiu  bn ca c
(th hi  bn nhi qu 
tip ca hiu   dn nhng ng d ca hai
lo. Zeolit X ch yc ng dt hp ph
p cht h,  yn 
hc.       i cation ca zeolit faujasite vi dung dch
mui ca kim lot himi ta nhn thy ri ch xy ra 
 c lp v a nh
c la s 6 oxi ca h p v 
nh di chuy to phi oxi
mt phi t ln, do cho
vt lin nhin thy nhit [29].
1.4.3. Zeolit ZSM-5
Zeolit ZSM-  u c  Oil tng hp 
13,30,45c ca zeolit Na-ZSM-ng:
Na
n

dng rc bit lp lu [20].
Trong nh c s dng trong cracking d t
cht ph    s octan c [12,28] Hình 1.5 .Hệ thống mao quản của zeolit ZSM-5 và mặt cắt nhìn từ hướng [010]
1.5. Tính chất của zeolit
Zeolit tng hp ch    i ki  m th 
  xut hin khi zeolit ch  i chuyn tip dng tp cht
hoi cation.  i vi ion Cu
2+

i zeolit     a ion Cu
2+
.V  ng h 
c ht ng kho nhu kic bi tng hp
 c l [29,38].
15

c xy c. Nhiu loi zeolit
 mc hp ph gi khi nung  400-500
0
C, tt
h thng mao qun rng. : H-ZSM-5 ( SiO2/Al2O3 
 khi 
3
/g; NaA, NaX ( SiO2/Al2O3= 
cm
3
/g 

-[3,7,17]. Trong

+
 
+


+


+

 

Trích đoạn Tính chất trao đổi cation Tính chất hấp phụ Phƣơng pháp nghiên cứu Nguyên liệu và hóa chất

---