T¹p chÝ Hãa häc, T. 41, sè 2, Tr. 80 - 83, 2003<br />
<br />
<br />
Nghiªn cøu chuyÓn hãa cao lanh thµnh zeolit nay<br />
- øng dông lµm xóc t¸c trong mét sè ph¶n øng<br />
hãa häc<br />
II - Tæng hîp zeolit NaY cã tû sè SiO2/Al2O3 = 3,8 víi<br />
®é tinh thÓ cao tõ cao lanh<br />
<br />
§Õn Tßa so¹n 10-9-2002<br />
T¹ Ngäc §«n, vò ® o th¾ng, Ho ng Träng Yªm<br />
Khoa C«ng nghÖ Hãa häc, Tr#êng §HBK H& Néi<br />
<br />
<br />
SUMMARY<br />
NaY zeolite with SiO2/Al2O3 = 3.8 was synthesized from kaolin in the presence of the<br />
complexon (Co.) and NaOH under moderate condition at 95oC for 24 hours. Synthesized sample<br />
with high crystallinity was estimated by X-ray diffraction (XRD), infrared lattice vibration (IR),<br />
scanning electron microscope (SEM), surface BET technique and chemical analysis.<br />
<br />
<br />
<br />
I - ®Æt vÊn ®Ò trén liªn tôc.<br />
S¶n phÈm ®Gîc läc v. röa b»ng nGíc cÊt<br />
Nghiªn cøu tæng hîp zeolit Y cã tû sè ®Õn khi nGíc röa ®¹t pH = 8, sau ®ã sÊy kh« ë<br />
SiO2/Al2O3 kh¸c nhau tõ cao lanh nh»m môc 105oC, cuèi cïng ®Gîc nghiÒn v. r©y ®Õn cì h¹t<br />
®Ých sö dông l.m xóc t¸c trong c¸c ph¶n øng dGíi 0,15 mm. MÉu tæng hîp ®Gîc ký hiÖu l.<br />
hãa häc kh¸c nhau l. vÊn ®Ò cã ý nghÜa khoa Y1a.<br />
häc v. thùc tiÔn. TiÕp theo c¸c c«ng tr×nh [1 -<br />
3], b.i b¸o n.y tr×nh b.y phG¬ng ph¸p tæng hîp MÉu Y1a ®Gîc ®Æc trGng bëi c¸c phG¬ng<br />
zeolit NaY cã tû sè SiO2/Al2O3 = 3,8 víi ®é tinh ph¸p nhiÔu x¹ tia X (XRD) trªn m¸y SIEMENS<br />
thÓ cao tõ cao lanh ViÖt Nam t¹i ¸p suÊt khÝ D5005 (§øc), ghi phæ hÊp thô hång ngo¹i (IR)<br />
quyÓn, trong sù cã mÆt cña chÊt t¹o phøc h÷u trªn m¸y IMPAC FTIR 410 (§øc), chôp ¶nh<br />
c¬ (Co.) v. NaOH. hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM) trªn m¸y JSM 5410<br />
LV (NhËt), x¸c ®Þnh bÒ mÆt riªng (BET) trªn hÖ<br />
COULTER SA3100 (Mü) v. ph©n tÝnh hãa häc<br />
Ii - Thùc nghiÖm<br />
t¹i Côc §Þa chÊt v. Kho¸ng s¶n ViÖt Nam. C¸c<br />
Nguyªn liÖu ®Çu ®Gîc sö dông trong c«ng ®Æc trGng s¶n phÈm tæng hîp ®Gîc tiÕn h.nh<br />
tr×nh n.y l. cao lanh tr¾ng ®Z xö lý axit HCl 4N trong cïng ®iÒu kiÖn víi mÉu zeolit NaY chuÈn<br />
v. meta hãa trong 3 giê ë 650oC. Gel ®Gîc t¹o (Mü, ký hiÖu Y chuÈn, ®Gîc tæng hîp tõ hãa<br />
th.nh tõ metacaolanh, chÊt t¹o phøc (Co.), thñy chÊt tinh khiÕt) cã tû sè SiO2/Al2O3 = 4,5.<br />
tinh láng, NaOH v. NaCl víi th.nh phÇn mol:<br />
3,5Na2O.Al2O3.6SiO2.2NaCl.150H2O v. Co./ III - KÕt qu¶ v th¶o luËn<br />
Men+ = 1,2 [1]. TiÕn h.nh l.m gi. gel ë nhiÖt ®é<br />
phßng trong 72 giê, kÕt tinh ë 95oC trong 24 Th.nh phÇn hãa häc cña nguyªn liÖu<br />
giê. Qu¸ tr×nh l.m gi. v. kÕt tinh ®Gîc khuÊy (metacaolanh) v. s¶n phÈm tæng hîp ®Gîc tr×nh<br />
80<br />
b.y trong b¶ng 1. KÕt qu¶ cho thÊy, gi÷a kh«ng xuÊt hiÖn pic ®Æc trGng cña kaolinit.<br />
nguyªn liÖu v. mÉu tæng hîp cã sù kh¸c biÖt râ §iÒu n.y x¸c nhËn nguyªn liÖu ®Z bÞ chuyÓn<br />
rÖt vÒ th.nh phÇn SiO2, Al2O3, Na2O v. MKN. hãa hÇu nhG ho.n to.n trong qu¸ tr×nh xö lý<br />
§iÒu n.y chøng tá, nguyªn liÖu ®Z chuyÓn hãa thuû nhiÖt. Còng theo XRD, zeolit NaY t¹o<br />
th.nh s¶n phÈm d¹ng kiÒm hi®rat hãa. Quan s¸t th.nh trong mÉu Y1a cã c«ng thøc:<br />
phæ XRD (h×nh 1) thÊy r»ng: MÉu Y chuÈn chØ 1,03Na2O.Al2O3.3,8SiO2.8H2O; PDF mZ sè 38-<br />
chøa mét pha NaY duy nhÊt chøng tá ®é tinh 0240; kÕt tinh ë d¹ng cubic; h»ng sè m¹ng ao =<br />
thÓ ®¹t 100%. ë mÉu Y1a, ngo.i c¸c pic cña 24,770 Å [4]; ®é tinh thÓ ®Gîc x¸c ®Þnh b»ng<br />
NaY víi cGêng ®é m¹nh xÊp xØ mÉu Y chuÈn, 90%. KÕt qu¶ XRD vÒ tû sè SiO2/Al2O3 cña<br />
cßn xuÊt hiÖn pic ®Æc trGng cña zeolit P1 v. - zeolit NaY t¹o th.nh b»ng 3,8 l. phï hîp víi<br />
quartz víi cGêng ®é rÊt nhá. §Æc biÖt, mÉu Y1a kÕt qu¶ ph©n tÝch hãa häc (b»ng 3,82 - b¶ng 1).<br />
<br />
B¶ng 1: Th.nh phÇn hãa häc cña nguyªn liÖu v. s¶n phÈm, % träng lGîng<br />
<br />
MÉu SiO2 Al2O3 Fe2O3 FeO TiO2 CaO MgO K2O Na2O MKN Tæng sè Mol SiO2/ Al2O3<br />
<br />
Metacaolanh 60,53 37,14 0,25 0,02 0,01 0,43 0,26 0,65 0,35 0,33 99,97 2,77<br />
<br />
Y1a 47,96 21,34 0,16 0,01 0,01 0,19 0,02 0,50 9,23 20,04 99,46 3,82<br />
<br />
<br />
<br />
(a)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Y (b)<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
H×nh 1: Phæ XRD cña mÉu Y1a (a) v. mÉu Y chuÈn (b)<br />
<br />
§Æc trGng s¶n phÈm tæng hîp b»ng phG¬ng tG¬ng øng ®Gîc tr×nh b.y trªn c¸c h×nh 2, 3 v.<br />
ph¸p phæ IR, ¶nh SEM v. bÒ mÆt riªng BET 4.<br />
81<br />
Trªn h×nh 2, phæ IR cña mÉu Y1a v. Y Trªn h×nh 3, c¸c tinh thÓ zeolit Y trong mÉu<br />
chuÈn cã h×nh d¹ng rÊt gièng nhau, ngo¹i trõ Y1a cã d¹ng h×nh lËp phG¬ng, ®ång ®Òu v. lÉn<br />
c¸c ®¸m phæ hÊp thô cña mÉu Y1a xuÊt hiÖn ë rÊt Ýt pha l¹ tG¬ng tù mÉu Y chuÈn, nhGng l¹i cã<br />
vïng cã sè sãng nhá h¬n, ®Æc biÖt l. ®¸m phæ kÝch thGíc lín h¬n (b»ng 1 µm so víi 0,5 µm).<br />
997 cm-1 ®Æc trGng cho dao ®éng hãa trÞ bÊt ®èi<br />
xøng bªn trong c¸c tø diÖn TO4 (T: Si, Al) nhá<br />
h¬n nhiÒu so víi ®¸m phæ tG¬ng øng trong mÉu<br />
Y chuÈn (1017 cm-1) còng x¸c nhËn mÉu Y1a<br />
cã tû lÖ SiO2/Al2O3 thÊp h¬n so víi mÉu Y<br />
chuÈn [5, 6] (b»ng 3,8 so víi 4,5 - trïng hîp víi<br />
phG¬ng ph¸p ph©n tÝch hãa häc v. XRD). §¸ng<br />
lGu ý l. ®¸m phæ 574 cm-1 cã cGêng ®é m¹nh (a)<br />
xÊp xØ mÉu Y chuÈn chøng tá mÉu Y1a cã ®é<br />
tinh thÓ rÊt cao (nhG XRD ®Z x¸c nhËn).<br />
<br />
(a)<br />
<br />
770 695<br />
1130 574<br />
(b) 456<br />
789 724<br />
997<br />
1136 575 (b)<br />
464<br />
<br />
1017<br />
1200 1000 800 600 cm-1<br />
H×nh 3: ¶nh SEM cña mÉu Y1a (a)<br />
H×nh 2: Phæ IR cña mÉu Y1a (a) v. Y chuÈn (b) v. Y chuÈn (b)<br />
3,6 3,6<br />
<br />
<br />
<br />
3,2 3,2<br />
S = 748,25 m2/g (a)<br />
V × 10 2, cm3/g<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
2,8 2,8<br />
<br />
<br />
<br />
2,4 2,4<br />
<br />
<br />
<br />
2,0 (b) 2,0<br />
S = 749,91 m2/g<br />
<br />
1,6 1,6<br />
<br />
<br />
<br />
1,2 1,2<br />
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0<br />
<br />
¸p suÊt tG¬ng ®èi, P/Po<br />
<br />
H×nh 4: §Gêng ®¼ng nhiÖt hÊp phô v. gi¶i hÊp phô N2 trªn mÉu Y1a (a) v. Y chuÈn (b)<br />
82<br />
Trªn h×nh 4, c¸c ®Gêng cong hÊp phô v. ®é bÒn nhiÖt cao t¹o cho mÉu Y1a cã thÓ ®¸p<br />
gi¶i hÊp phô x¸c nhËn mÉu Y1a v. Y chuÈn chñ øng c¸c yªu cÇu ®ßi hái ®èi víi mét zeolit Y<br />
yÕu l. vËt liÖu vi mao qu¶n. Tuy nhiªn, ®Gêng dïng trong xóc t¸c c«ng nghiÖp.<br />
cong biÓu diÔn mèi quan hÖ n.y (V = f(P/Po)) ë<br />
mÉu Y1a cã ®é dèc lín h¬n, cho thÊy trong T i liÖu tham kh¶o<br />
mÉu Y1a, ngo.i mao qu¶n h×nh khe cã thÓ cßn<br />
cã c¶ mao qu¶n h×nh trô [5]. Còng trªn h×nh 4, 1. T¹ Ngäc §«n, Vò §.o Th¾ng, Ho.ng<br />
sù hÊp phô ®¬n líp trong 2 mÉu l. gièng nhau Träng Yªm. T¹p chÝ Hãa häc, T. 39, sè 2,<br />
chøng tá bÒ mÆt riªng cña chóng l. tG¬ng Tr. 97 - 100 (2001).<br />
®G¬ng (b»ng 748,25 m2/g ë mÉu Y1a v. 749,91 2. T¹ Ngäc §«n, Vò §.o Th¾ng, Ho.ng<br />
m2/g ë mÉu Y chuÈn). Träng Yªm. T¹p chÝ Hãa häc, T. 39, sè 4,<br />
MÉu Y1a cßn ®Gîc kiÓm tra ®é bÒn cÊu tróc Tr. 95 - 97 (2001).<br />
b»ng phG¬ng ph¸p DT-TGA (kh«ng dÉn ra ë 3. T¹ Ngäc §«n. Gi¶i thGëng KHKT thanh<br />
®©y), kÕt qu¶ ®Z x¸c nhËn cÊu tróc zeolit Y bÞ niªn to.n quèc lÇn thø XI, mZ sè GT-34<br />
biÕn ®æi ë nhiÖt ®é kho¶ng 900oC. (2001).<br />
4. D. W. Breck, U. S. Patent 3130007 (1964).<br />
IV - KÕt luËn<br />
5. NguyÔn H÷u Phó. HÊp phô v. xóc t¸c trªn<br />
B»ng kü thuËt gi. hãa gel ë nhiÖt ®é phßng bÒ mÆt vËt liÖu v« c¬ mao qu¶n. NXB Khoa<br />
v. kÕt tinh 24 giê ë 95oC, trong sù cã mÆt cña häc v. Kü thuËt, H. Néi (1998).<br />
chÊt t¹o phøc h÷u c¬ (Co.), tõ cao lanh ®Z meta 6. NguyÔn H÷u Phó, TrÇn Trung Ninh. T¹p<br />
hãa trong 3 giê ë 650oC, zeolit NaY cã tû sè chÝ Hãa häc, T. 34, sè 2, Tr. 43 - 45 (1996).<br />
SiO2/Al2O3 = 3,8; ®é tinh thÓ 90% ®Z ®Gîc tæng 7. D. W. Breck. Zeolite Molecular Sieves, A<br />
hîp. C¸c ®Æc tÝnh ®ã cïng víi bÒ mÆt riªng lín, Wiley, New York (1974).<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
83<br />
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
