BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA

Khóa luận tốt nghiệp

TỔNG HỢP ZEOLITE 4A TỪ CAO LANH VÀ
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG HẤP PHỤ ION
AMONI CỦA ZEOLITE 4A
GVHD : ThS. Phan Trần Diệp Hương
SVTH : Nguyễn Trần Hồng Phương
Lớp : 4C
Hệ : Cử nhân

TP. HCM – Tháng 5 năm 2013


NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

luận này.
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi cũng xin cảm ơn quý Thầy, Cô trong và ngoài Khoa
Hóa Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền
thụ những vốn kiến thức quý báu, đó không chỉ là nền tảng giúp tôi hoàn thành khóa luận
mà còn là hành trang giúp tôi vững bước trên con đường tương lai.
Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn mẹ, em gái và bạn trai, họ luôn luôn là động lực để
tôi phấn đấu đến cùng và không nản lòng khi gặp khó khăn.
Tôi xin kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp
cao quý.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tp. HCM, ngày

tháng

năm 2013

Nguyễn Trần Hồng Phương


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... 2
MỤC LỤC ........................................................................................................................... 3
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................. 6
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................ 7
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ...................................................................... 10
1.1. Cao lanh (kaolin) ..................................................................................................... 10
1.1.1. Sơ lược về khoáng kaolinite.............................................................................. 10
1.1.2. Cấu trúc của khoáng kaolinite ........................................................................... 10
1.1.3. Các tính chất đặc trưng cơ bản của cao lanh ..................................................... 11

1.4.8.1. Cấu trúc zeolite 4A ..................................................................................... 21
1.4.8.2. Tổng hợp zeolite 4A ................................................................................... 23
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 23
2.1. Mục đích của đề tài.................................................................................................. 23
2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 23
2.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp zeolite 4A .................. 23
2.2.2. Khảo sát khả năng hấp phụ ion amoni của zeolite 4A ...................................... 23
2.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 24
2.3.1. Pha chế các dung dịch ....................................................................................... 24
2.3.1.1. Dung dịch natri hydroxit ............................................................................. 24
2.3.1.2. Điều chế dung dịch thủy tinh lỏng (Na 2 SiO 3 )............................................ 24
2.3.1.3. Dung dịch amoni clorua.............................................................................. 24
2.3.2. Quy trình tổng hợp zeolite 4A .......................................................................... 24
2.3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp zeolite 4A .................. 27
2.3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch NaOH ................................................. 27
2.3.3.2. Ảnh hưởng của nguồn silic bổ sung ........................................................... 27
2.3.4. Khảo sát khả năng hấp phụ ion amoni của zeolite 4A ...................................... 27
2.3.5. Phương pháp tổng hợp ...................................................................................... 27
2.3.6. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc ..................................................................... 28
2.3.6.1. Nhiễu xạ tia X (XRD) ................................................................................. 28
2.3.6.2. Phương pháp phân tích nhiệt ...................................................................... 29
2.3.6.3. Chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................. 30
2.3.6.4. Phổ hồng ngoại (IR).................................................................................... 31
2.3.6.5. Đo diện tích bề mặt (BET).......................................................................... 31
2.3.6.6. Phương pháp quang phổ hấp thụ UV – VIS ............................................... 32
2.3.7. Thiết bị và hóa chất cần thiết ............................................................................ 33


CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 34
3.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế zeolite 4A ......................... 34

Hình 3.4. Ảnh SEM của mẫu ZE4A2 ................................................................................ 37
Hình 3.5. Giản đồ XRD của mẫu CZE4A2 và ZE4A2 (Từ dưới lên) ............................... 39
Hình 3.6. Sản phẩm của mẫu CZE4A2 .............................................................................. 40
Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn lượng amoni bị hấp phụ theo thời gian (Khuấy) ..................... 42
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn lượng amoni bị hấp phụ theo thời gian (Ngâm)...................... 43
Hình 3.9. Giản đồ phân tích nhiệt (TG – DTA) của mẫu ZE4A2 .................................... 44
Hình 3.10. Giản đồ DTG của mẫu ZE4A2 ........................................................................ 44
Hình 3.11. Phổ IR của mẫu CZE4A2 ............................................................................... 45


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Phân loại các phương pháp phân tích nhiệt ....................................................... 29
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của cao lanh Bình Phước ................................................. 34
Bảng 3.2. Tính toán thể tích NaOH ứng với nồng độ dung dịch NaOH ........................... 35
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ kiềm................................................. 38
Bảng 3.4. Tính toán lượng silic bổ sung ............................................................................ 38
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nguồn silic bổ sung ....................................... 38
Bảng 3.6. Kết quả của quá trình khảo sát hấp phụ lần 1 (Điều kiện khuấy) ..................... 41
Bảng 3.7. Kết qủa của quá trình khảo sát hấp phụ lần 2 (Điều kiện khuấy) ..................... 41
Bảng 3.8. Kết quả của quá trình khảo sát hấp phụ (Điều kiện không khuấy) ................... 42


LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một đất nước có ngành nông nghiệp nuôi trồng thủy sản phát triển
mạnh, trong đó, ngành nuôi tôm đang chiếm tỉ trọng khá cao và được nhiều hộ dân cư
cũng như các doanh nghiệp lựa chọn là hình thức kinh doanh sản suất. Trong ao nuôi,
không thể tránh khỏi sự tồn tại của các loại vi khuẩn, vi rút, tảo, nấm, … các loại khí thải
như H 2 S, CO 2 , NH 3 ,… Việc làm sạch nước ao nuôi, giảm bớt sự tồn tại của các loại vi
sinh vật và các các khí độc hại là một vấn đề nhận được nhiều sự quan tâm của các hộ
nuôi trồng ở quy mô nhỏ cũng như các doanh nghiệp với quy mô lớn.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. Cao lanh (kaolin)
1.1.1. Sơ lược về khoáng kaolinite
Kaolinite là loại khoáng thường gặp nhất trong tự nhiên, là thành phần khoáng vật
chủ yếu của các loại đất sét. Kaolinite là sản phẩm của quá trình phong hóa tại chỗ đá gốc
felspat. Công thức hóa học của kaolinite là Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O. Đất sét chứa chủ yếu
khoáng kaolinite thì được gọi là cao lanh [4].
Đây là một loại khoáng sét dẻo không trương nở, có màu trắng, vàng hoặc nâu đỏ.
Cao lanh được tìm thấy ở rất nhiều mỏ khác nhau trên thế giới, ở Việt Nam cao lanh có ở
Yên Bái, Hải Dương, Vĩnh Yên, Hà Giang, Phú Thọ, Lâm Đồng, …với trữ lượng lớn và
chất lượng khá tốt.
Thành phần chính của cao lanh là khoáng vật kaolinite, có công thức hóa học đơn
giản là Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O hay Al 4 (Si 4 O 10 )(OH) 8 . Trong cao lanh còn có Fe 2 O 3 , TiO 2 ,
K 2 O, CaO, Na 2 O với hàm lượng nhỏ. Cao lanh nguyên khai còn có chứa các khoáng
khác như haloysit, phlogopit, hydromica, felspat, α-quart, pyrit, nhưng hàm lượng rất ít.
Cao lanh được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như công
nghiệp vật liệu xây dựng, sản xuất gốm sứ, công nghiệp in, làm chất nền, mới đây cao
lanh đang được chú ý như một nguồn nguyên liệu có nhiều ưu điểm để sản xuất zeolite
làm các chất trao đổi ion, hấp phụ, làm các chất xúc tác công nghiệp hóa học và môi
trường [27].
1.1.2. Cấu trúc của khoáng kaolinite
Khoáng kaolinite có cấu tạo lớp, mỗi lớp như vậy gồm một tấm tứ diện SiO 4 4- và
một tấm bát diện Al(OH) 6 3-. Ở vị trí đỉnh chung của tứ diện và bát diện, OH- được thay
thế bằng ion O2- của tứ diện. Do cấu tạo như vậy nên bề mặt cạnh nhau của 2 lớp gồm các
ion khác nhau, mặt gồm những ion O2- nằm cạnh mặt gồm những ion OH-. Giữa hai mặt
có liên kết hidro giữ chặt các lớp lại. Kích thước hạt của kaolinite tương đối lớn nên nó
có độ dẻo thấp [4].


Hình 1.1. Sơ đồ không gian mạng lưới cấu trúc kaolinite

ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ thường). Nhìn chung, nước trong cấu trúc khoáng sét được chia
làm 3 loại: (1) nước hấp phụ trong lỗ xốp, trên bề mặt và xung quanh các hạt phân tử
khoáng rời rạc; (2) nước ở dạng hydrat, nước ở dạng xen kẽ giữa các lớp khoáng; (3)
nước nằm trong các khe, hốc giữa các đơn vị cấu trúc dài (các nhóm OH cấu trúc). Nếu
khoáng chứa loại (1) sẽ tốn ít năng lượng nhất khi tiến hành loại bỏ nước.
Các phân tử nước loại (1) trong cao lanh là nước hấp phụ bề mặt và một số nằm
trong lỗ xốp, sẽ dễ dàng mất đi khi cao lanh bị nung nóng từ 100 ¸1500C. Khi cao lanh bị
nung đến khoảng nhiệt độ 550 ¸7000C, nước trong cấu trúc (nhóm OH trong mạng lưới)
sẽ dần mất hết và kèm theo sự phá vỡ cấu trúc cao lanh. Khi nhiệt độ tăng đến 9000C thì
cấu trúc tinh thể cao lanh bị sập hoàn toàn.
Việc xác định sự mất dần các nhóm OH ở các vị trí là dựa vào phương pháp nhiệt
vi sai (DTA). Ngoài ra bằng phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) người ta
xác định được khi nung cao lanh, song song với sự tăng nhiệt độ là sự giảm của trọng
lượng (lượng mất khi nung) [27].


Hình 1.3. Vị trí các nhóm OH trong cấu trúc cao lanh
Quá trình xử lý nhiệt cao lanh còn dẫn tới các pha khuyết tật, tuy nhiên các pha
khuyết tật này lại hoạt động hơn đối với quá trình kết tinh. Sơ đồ sau diễn tả quá trình xử
lý cao lanh bởi các nhiệt độ khác nhau [27].

1.1.5. Cao lanh Bình Phước
Bình Phước là một tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ, Việt Nam, nằm trong vùng
kinh tế trọng điểm phía Nam. Tỉnh Bình Phước có các loại tài nguyên thiên nhiên rất
phong phú chẳng hạn như : đất, rừng, mỏ quặng, khoáng sản,… trong đó, nguyên vật liệu
xây dựng, cao lanh, đá vôi là loại khoáng sản quan trọng và triển vọng nhất của tỉnh.
Cao lanh Bình Phước sử dụng trong đề tài được cung cấp bởi công ty Sản xuất Vật
liệu xây dựng Miền Nam.

1.2. Vật liệu mao quản

1.4. Zeolite
1.4.1. Sơ lược về lịch sử và sự phát triển của zeolite
Zeolite bắt đầu được phát hiện vào năm 1756 đến nay đã hơn 3 thế kỷ. Năm 1756,
Le Bron Bronstedt là một nhà khoáng học người Thụy Điển đã phát hiện ra một loại
khoáng mới với tên gọi là zeolite, theo tiếng Hy Lạp, “zeo” là sôi, “lithot” là đá, vì vậy
zeolite còn có tên gọi là đá sôi.
Zeolite được khám phá tử rất lâu, tuy nhiên cho đến những năm 60 của thế kỷ
trước, zeolite mới được nghiên cứu sâu sắc và khám phá nhiều ứng dụng hữu ích và đa
dạng.
Trong tự nhiên có nhiều mỏ zeolite lớn, với khoảng 56 loại. Các zeolite tự nhiên
chủ yếu được dùng làm vật liệu xây dựng khối lượng nhẹ, làm chất hấp phụ xử lý nước
thải.
Các zeolite được ứng dụng rộng rãi và đã thực sự có tầm quan trọng lớn lao trong
khoa học và kỹ thuật.
Trong tất cả các loại zeolite hiện có, người ta biết rõ thành phần, tính chất ứng
dụng, cấu trúc mạng tinh thể của nhiều loại zeolite tự nhiên và zeolite tổng hợp như:
Zeolite A, zeolite Y, zeolite X, zeolite ZSM – 5, zeolite ZSM – 11,...[6]
1.4.2. Khái niệm về zeolite
Zeolite là tên chung chỉ một họ vật liệu khoáng vô cơ có cùng thành phần là
aluminosilicat. Nó có mạng lưới anion cứng chắc với các lỗ xốp và các kênh mao quản
chạy khắp mạng lưới, giao nhau ở các khoang trống. Các khoang trống chứa các ion kim


loại có thể trao đổi được (Na+, K+) với các phân tử bên ngoài xâm nhập vào. Các khoang
trống này có kích thước khoảng 0,2 – 2 nm nên zeolite được xếp vào loại vật liệu vi mao
quản.
Công thức tổng quát của zeolite :
M x/n [(AlO 2 ) x (SiO 2 ) y ].mH 2 O
Hay dưới dạng hỗn hợp oxit :
M 2/n O.Al 2 O 3 .xSiO 2 .mH 2 O

cấu trúc sơ cấp là giống nhau trong mọi loại zeolite (Tâm là silic hoặc nhôm, đỉnh là oxi).

Hình 1.4. Cấu trúc sơ cấp của zeollite
Các tứ diện có thể dùng chung các số oxi khác nhau tạo nên các đơn vị cấu trúc
thứ cấp khác nhau, điều đó làm cho zeolite trở nên đa dạng.

Hình 1.5. Cấu trúc thứ cấp của zeolite
Khi tất cả oxi trong tứ diện SiO 4 đã được dùng chung thì tứ diện silica sẽ trung
hòa điện. Sự thay thế Si(IV) bằng Al(III) làm xuất hiện trong cấu trúc zeolite một điện
tích âm. Để trung hòa điện tích âm đó, trong zeolite có các cation dương bù trừ điện tích
âm, thường là Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Và cũng chính nhờ sự có mặt của các cation này mà
zeolite có tính chất trao đổi ion [6].
Trong một số zeolite, như loại A, X, Y, các đơn vị cấu trúc thứ cấp lại kết nối với
nhau theo nhiều cách khác nhau để tạo thành dạng cấu trúc sodalite với dạng hình học lập
phương bát diện, gọi là đơn vị sodalite. Mỗi đơn vị sodalite có 24 nguyên tử nhôm hay
silic và 48 nguyên tử oxi. Các đơn vị sodalite lại kết nối với nhau theo các cách khác
nhau để tạo thành các loại zeolite khác nhau [2].


Hình 1.6. Đơn vị sodalite (trái)

1.4.5. Tính chất zeolite
1.4.5.1. Tính hấp phụ của zeolite
Chính vì zeolite là những vật liệu xốp, có hệ thống mao quản với kích thước lỗ
trống đều đặn và vững chắc, bề mặt trong rất phát triển ( diện tích bề mặt bên trong lớn
hơn bên ngoài). Do đó zeolite có tính chất hấp phụ và chọn lọc cao.
Hấp phụ là quá trình làm tăng nồng độ chất bị hấp phụ lên trên bề mặt của chất
hấp phụ. Vì zeolite có bề mặt trong phát triền nên hiện tượng hấp phụ xảy ra chủ yếu trên
bề mặt trong, tức là phân tử hấp phụ phải đi qua được lỗ trống. Những phân tử có kích
thước nhỏ hơn hay bằng kích thước các lỗ trống mới đi vào bề mắt trong được. Những

Độ lựa chọn và tải trọng trao đổi ion trên zeolite phụ thuộc vào pH ( vì H+ là ion
cạnh tranh), nhiệt độ và độ hoạt hóa của nước. Các cation cạnh tranh, dung môi, sự tồn
tại các nhân tạo phức, nồng độ dung dịch và các anion là những yếu tố có thể thay đổi
chất lượng tách các ion trong dung dịch. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng của các yếu tố trên đối
với zeolite không quá phức tạp và có thể dự đoán dễ dàng hơn so với các loại nhựa trao
đổi ion (vì zeolite có khung sườn chắc chắn hơn).
Sự tạo phức sẽ làm thay đổi rõ rệt tính chất của các ion trao đổi. Do đó, zeolite có
thể được tái sinh qua việc ngâm trong dung dịch có tác nhân tạo phức với ion trao đổi.
điều này cũng là lợi thế cho việc tách chất khi có tác nhân tạo phức bằng zeolite, mà các
phương pháp khác không thể đạt được. Dung lượng trao đổi của zeolite sẽ tăng hơn khi ở
nhiệt độ cao [2].
1.4.5.3. Tính acid
Tính acid của zeolite giữ vai trò quan trọng trong công nghệ chế tạo xúc tác. Nhờ
tính acid, zeolite được sử dụng làm xúc tác cho nhiều quá trình phản ứng hóa học, đặc
biệt trong hóa dầu. Zeolite có vai trò xúc tác đặc biệt với phản ứng crắcking, đồng phân
hóa và tổng hợp hydrocarbon. Ngoài ra, zeolite còn được sử dụng trong quá trình xúc tiến
các phản ứng acid-base và phản ứng của kim loại. Các phản ứng này xuất hiện trên bề
trong các lỗ trống của zeolite nên cho khả năng chọn lựa sản phẩm tốt hơn.
Tính acid của zeolite xuất phát từ khả năng trao đổi ion. Nếu ion bù là Na+ thì
zeolite không có tính acid. Nhưng khi Na+ trao đổi với ion H+, thì zeolite lại trở nên có
tính acid. Khi xử lý zeolite với một acid (HCl, H 2 SO 4 ,…) thì có thể chuyển zeolite thành
dạng acid:
Na+-Zeol + H+  H+-Zeol + Na+


Zeolite cũng có thể thành dạng acid khi ion Na+ được trao đổi với cation đa hóa trị
trong môi trường nước ( vì ở trog nước, các ion thường tồn tại dưới dạng hydrat), sau đó
xử lý nhiệt sản phẩm thu được :
2Na+-Zeol- + Mg(H 2 O)2+ Mg(H 2 O)2+-(Zeol-) 2 + 2Na+
Mg(H 2 O)2+-(Zeol-) 2  Mg(OH)+-Zeol- + H+-ZeolĐộ acid của zeolite cũng phụ thuộc vào tỉ số Si/Al trong zeolite. Nếu tỉ số này cao



1.4.6.2. Ứng dụng làm chất xúc tác chọn lọc đặc thù
Đây là ứng dụng quan trọng nhất của zeolite trong những quy trình công nghệ cao.
Đến nay, toàn bộ lượng xăng trên thế giới được sản xuất từ dầu mỏ qua quá trình
crắckinh xúc tác lưu thể (FFC) phải sử dụng zeolite. Xúc tác FFC hiện nay được sử dụng
phổ biến là sự tổ hợp của zeolite Y siêu bền (USY) và zeolite ZSM-5 được phân tán trên
aluminosilicate vô định hình.
Cho đến nay, zeolite vẫn là vật liệu được sử dụng làm xúc tác rộng rãi nhất trong
công nghiệp. Zeolite có nhiều ưu điểm làm tăng khả năng sử dụng làm xúc tác trong công
nghiệp bao gồm : diện tích bề mặt lớn và độ hấp phụ cao, tính chất hấp phụ có thể thay
đổi tùy môi trường, kích thước các lỗ trống mao quản đa dạng tạo nên tính chọn lọc, chịu
được những điều kiện công nghiệp khắc nghiệt, không có độc tính và dễ tái sinh, không
bị mài mòn và không làm mòn thiết bị phản ứng.
Zeolite được sử dụng nhiều trong lọc dầu, hóa dầu, tổng hợp hữu cơ, làm khô và
chế biến khí cho những sản phẩm chọn lọc đặc thù [2,16].
1.4.6.3. Ứng dụng làm chất làm khô và tách chiết
Do zeolite có độ hấp phụ cao và chọn lọc nên được ứng dụng để làm cồn tuyệt đối
(etanol 99,5%) sử dụng làm nhiên liệu sinh học. Etanol có chỉ số octan rất cao nên được
pha vào xăng từ 10% đến 15% để làm nhiên liệu sạch bảo vệ môi trường.
Zeolite còn có khả năng làm khô : làm khô khí công nghiệp và chất chống ẩm
trong bảo quản; khả năng tách chiết và tinh chế các chất do hiệu ứng lưới trong cấu trúc
ứng với nhiều loại chất và phân tử đa dạng về kích thước, hình thù. Zeolite đã được sử
dụng để tách các chất khí như CO, CO 2 , N 2 , SO 2 ,O 2 và các hydrocarbon [2,16].
1.4.6.4. Ứng dụng trong trồng trọt và chăn nuôi
Thông thường, phân bón mất đi do bị rửa trôi, và cây trồng chỉ hấp thu đươc một
lượng nhỏ phân đã bón. Người ta đã vận dụng khả năng trao đổi ion của zeolite để giữ lại
nito dưới dạng ion amoni (NH 4 +) và kali dưới dạng ion K+, các nguyên tố vi lượng trong
phân bón. Nhờ vậy, phân bón không bị rửa trôi mà được cây trồng sử dụng một cách hiệu
quả làm tăng năng suất. Zeolite khi thêm vào đất còn góp phần giữ cho đất tơi xốp, thông

alkylammonium, các cation kim loại… Các chất này bị loại đi sau khi xử lý nhiệt
sản phẩm.
Dung môi là nước.
Hạt gel (các chất cấu tạo nhân) đôi khi được thêm vào làm quá trình thủy nhiệt tốt
hơn.

Vào những năm 40 của thế kỷ 19, phương pháp tổng hợp zeolite được nghiên cứu
nhiều, đó là kết tinh gel nhôm silicat vô định hình của kim loại kềm mạnh bằng cách thủy
nhiệt gel ở nhiệt độ và áp suất thấp. Hydroxit kiềm, dạng hoạt động của nhôm và silic,
nước được trỗn lẫn với nhau tạo ra gel. Sự kết tinh gel để tạo ra zeolite xảy ra ở nhiệt độ
gần 100oC [17,18].
1.4.8. Giới thiệu về zeolite 4A
1.4.8.1. Cấu trúc zeolite 4A
Zeolite 4A được tổng hợp đầu tiên vào năm 1956 bởi các nhà nghiên cứu ở tổ hợp
Linde Air Product thuôc tập đoàn Union. Khung aluminosilicate của zeoite 4A được tạo
thành bởi những bát diện cụt (gọi là những sodalite). Những sodalite này nối với nhau
qua những vòng 4 cạnh kép tạo ra mao quản có cửa sổ hình vòng 8 cạnh với chiều rộng 4
Å [17].


Hình 1.7. Các giai đoạn hình thành tinh thể zeolite
Như đã giới thiệu ở trên, cấu trúc của zeolite bao gồm các tứ diện [AlO 4 ]- và SiO 4
liên kết với nhau qua cầu nối oxi. Để zeolite trung hòa điện, tại các rãnh và hố của bộ
khung thường chứa các cation trao đổi. Trong quá trình tổng hợp, người ta có thể đưa
chúng vào trong mạng lưới của zeolite ngay khi hoặc trước khi quá trình đang diễn ra.
Các cation này nằm bên ngoài khung hầu như không tuân theo tính đối xứng cao của bộ
khung nên chúng thường được gọi là “phần tử mất trật tự”.

Hình 1.8. Cấu trúc zeolite 4A
Đối với loại zeolite 4A, cation thêm vào là Na+, ion này nằm lệch so với tâm đối

2.2.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp zeolite 4A
- Ảnh hưởng của nồng độ kiềm đến quá trình tổng hợp zeolite 4A.
- Ảnh hưởng của nguồn silic bổ sung vào cao lanh.
2.2.2. Khảo sát khả năng hấp phụ ion amoni của zeolite 4A
- Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng hấp phụ amonium.
- Ảnh hưởng của điều kiện khuấy đến khả năng hấp phụ amonium.


2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Pha chế các dung dịch
2.3.1.1. Dung dịch natri hydroxit
- Dung dịch NaOH 2M: Cân 40g NaOH rắn cho vào cốc thủy tinh lớn, cho thêm 200ml
nước cất vào khuấy đều cho đến khi dung dịch trong suốt. Cho dung dịch trên vào bình
định mức 500ml, và định mức đến vạch bằng nước cất.
- Dung dịch NaOH 3M: Dùng 60g NaOH rắn, làm như trên.
- Dung dịch NaOH 4M: Dùng 80g NaOH rắn, làm như trên.
2.3.1.2. Điều chế dung dịch thủy tinh lỏng (Na2SiO3)
Một lượng tro được chuẩn bị bằng cách rửa sạch trấu, phơi khô. Sau đó, đốt vỏ trấu
thành tro trong vòng 30 phút ở 2500C, rồi nung tro ở 8000C cho đến khi tro cháy hoàn
toàn, sản phẩm thu được có màu trắng xám (hơi đen).
Quá trình điều chế dung dịch Na 2 SiO 3 được thực hiện bằng cách khuấy đều tro
trấu trong dung dịch kiềm vừa được pha chế ở trên trong vòng 1giờ ở 600 nhưng tránh để
mất nước (Ở khóa luận này, chúng tôi chỉ tiến hành tổng hợp với một lượng nhỏ, nếu
lượng tro trấu nhiều hơn nên khuấy ở thời gian lâu hơn). Để nguội và lọc lấy dịch lọc
(Không nên rửa lại với nước để tránh pha loãng dung dịch vừa tạo thành).
Tương tự đối với nguồn bổ sung silic là cát, chúng tôi cũng điều chế dung dịch
Na 2 SiO 3 bằng cách ngâm hỗn hợp cát với dung dịch kiềm qua đêm (khoảng 12 tiếng),
sau đó khuấy trong vòng 1 giờ ở 60oC. Sau đó, tiến hành lọc lấy dịch lọc tương tự như
trên.
2.3.1.3. Dung dịch amoni clorua