intTypePromotion=1

Zeolit từ khoáng sét cấu trúc 2 : 1 kiểu meca - Phần III: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung nguyên liệu đến quá trình chuyển hóa phlogopit thành zeolit NaP1 và NAA

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

0
50
lượt xem
5
download

Zeolit từ khoáng sét cấu trúc 2 : 1 kiểu meca - Phần III: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung nguyên liệu đến quá trình chuyển hóa phlogopit thành zeolit NaP1 và NAA

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

This paper reports the influence of crystallization temperature and time on transformation of phlogopite to NaP1 and NaA zeolites. Samples were aged at room temperature within 96 hours, crystallized at 90 ÷ 140o C for 48 ÷ 96 hours in the presence of complexon (Co.) and NaOH and continuously stirred. The samples were estimated by X-ray diffraction (XRD), cation exchange capacity (CEC) and water adsorption.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Zeolit từ khoáng sét cấu trúc 2 : 1 kiểu meca - Phần III: Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung nguyên liệu đến quá trình chuyển hóa phlogopit thành zeolit NaP1 và NAA

T¹p chÝ Hãa häc, T. 43 (2), Tr. 137 - 141, 2005<br /> <br /> <br /> Zeolit tõ kho¸ng sÐt cÊu tróc 2 : 1 kiÓu mica<br /> Iii - ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é vµ thêi gian kÕt tinh ®Õn qu¸ tr×nh<br /> chuyÓn hãa phlogopit thµnh zeolit NaP1 vµ NaA<br /> <br /> §Õn Tßa so¹n 30-10-2003<br /> T¹ ngäc ®«n, vò ® o th¾ng<br /> Khoa C«ng nghÖ hãa häc, tr%êng §¹i häc B¸ch khoa H+ Néi<br /> <br /> summary<br /> This paper reports the influence of crystallization temperature and time on transformation of<br /> phlogopite to NaP1 and NaA zeolites. Samples were aged at room temperature within 96 hours,<br /> crystallized at 90 ÷ 140oC for 48 ÷ 96 hours in the presence of complexon (Co.) and NaOH and<br /> continuously stirred. The samples were estimated by X-ray diffraction (XRD), cation exchange<br /> capacity (CEC) and water adsorption.<br /> <br /> <br /> i - ®Æt vÊn ®Ò ®iÒu kiÖn thùc nghiÖm cô thÓ v c¸c ký hiÖu<br /> mÉu ®:îc tr×nh b y trong b¶ng 1.<br /> Trong c¸c b i b¸o [1 - 2], chóng t«i ® tr×nh KÕt thóc thêi gian ph¶n øng, c¸c mÉu ®:îc<br /> b y c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu tæng hîp zeolit NaP1 läc, röa b»ng n:íc cÊt ®Õn khi n:íc röa lÇn cuèi<br /> v NaA tõ phlogopit - kho¸ng sÐt cã cÊu tróc 2 ®¹t pH = 9. TiÕn h nh sÊy mÉu ë nhiÖt ®é 120oC<br /> : 1 kiÓu mica - ®ång thêi ® th¶o luËn vÒ ¶nh trong 3 giê råi nghiÒn v r©y ®Õn cì h¹t 0,15<br /> h:ëng cña nhiÖt ®é v thêi gian nung nguyªn mm.<br /> liÖu ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn hãa phlogopit th nh<br /> c¸c zeolit kÓ trªn. C¸c mÉu tæng hîp ®:îc ®Æc tr:ng trong<br /> cïng c¸c ®iÒu kiÖn bëi ph:¬ng ph¸p nhiÔu x¹ tia<br /> Trong b i b¸o n y, ¶nh h:ëng cña nhiÖt ®é X (XRD) trªn m¸y D8 ADVANCE (§øc); x¸c<br /> v thêi gian kÕt tinh ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn hãa ®Þnh dung l:îng trao ®æi ion Ba2+ (CEC) trong<br /> phlogopit th nh c¸c zeolit NaP1 v NaA trong sù m«i tr:êng cã pH = 7 v x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng hÊp<br /> cã mÆt cña chÊt t¹o phøc h÷u c¬ (Co.) ë ¸p suÊt phô n:íc ë tr¹ng th¸i tÜnh sau khi c¸c mÉu ®:îc<br /> th:êng sÏ ®:îc ®Ò cËp. sÊy liªn tôc trong 6 giê ë ¸p suÊt 4 mmHg, nhiÖt<br /> ®é 180oC t¹i tr:êng §¹i häc B¸ch khoa H Néi.<br /> ii - thùc nghiÖm §Ó so s¸nh, c¸c ®Æc tr:ng s¶n phÈm tæng hîp<br /> ®:îc tiÕn h nh trong cïng ®iÒu kiÖn víi c¸c<br /> Nguyªn liÖu phlogopit sau khi s¬ chÕ ®:îc mÉu zeolit NaP1 v NaA chuÈn (t:¬ng øng ®:îc<br /> chia th nh nhiÒu phÇn v ®:îc nung trong thêi ký hiÖu NaP1(ch) cña Anh v NaA(ch) cña H<br /> gian 5 giê t¹i c¸c nhiÖt ®é kh¸c nhau. C¸c mÉu Lan, ®:îc tæng hîp tõ hãa chÊt tinh khiÕt) cã ®é<br /> nguyªn liÖu sau khi xö lý nhiÖt cïng ®:îc t¹o tinh thÓ 100%.<br /> gel víi NaOH, chÊt t¹o phøc (Co.) v n:íc cÊt<br /> theo tû lÖ mol:<br /> III - KÕt qu¶ v th¶o luËn<br /> 1,28Na2O.Al2O3.2,58SiO2.120H2O; Co./Men+ =<br /> 1,0 [1]. C¸c hÖ gel ®:îc l m gi ë nhiÖt ®é<br /> 1. ¶nh h ëng cña nhiÖt ®é kÕt tinh<br /> phßng v kÕt tinh ë 90 ÷ 140oC trong thêi gian<br /> 48 ÷ 96 giê, cã khuÊy trén ®Òu v liªn tôc. C¸c Trong phÇn nghiªn cøu n y, 2 lo¹t mÉu tæng<br /> 137<br /> B¶ng 1: C¸c ®iÒu kiÖn thùc nghiÖm ®èi víi c¸c mÉu tæng hîp<br /> <br /> MÉu tæng hîp NhiÖt ®é nung Thêi gian nung Thêi gian NhiÖt ®é kÕt Thêi gian kÕt<br /> nguyªn liÖu, oC nguyªn liÖu, h l m gi , h tinh, oC tinh, h<br /> PL600-48Co(5) 600 5 96 90 48<br /> PL600-72Co(5) 600 5 96 90 72<br /> PL600-96Co(5) 600 5 96 90 96<br /> PL600-72Co(5.0) 600 5 96 120 72<br /> PL600-72Co(5.1) 600 5 96 140 72<br /> PL900-48Co(5) 900 5 96 90 48<br /> PL900-72Co(5) 900 5 96 90 72<br /> PL900-96Co(5) 900 5 96 90 96<br /> PL900-72Co(5.0) 900 5 96 120 72<br /> PL900-72Co(5.1) 900 5 96 140 72<br /> <br /> hîp ®:îc tiÕn h nh tõ nguyªn liÖu nung ë 600<br /> (a)<br /> v 900oC trong cïng thêi gian 5 giê. Gel ®:îc A Q<br /> P1<br /> l m gi trong 96 giê, kÕt tinh trong 72 giê víi<br /> Lin(Cps)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> nhiÖt ®é thay ®æi 90, 120 v 140oC. KÕt qu¶ PL<br /> ph©n tÝch phæ XRD, CEC v A(H2O) cña c¸c<br /> lo¹t mÉu n y t:¬ng øng ®:îc tr×nh b y trong<br /> h×nh 1, 2 v b¶ng 2.<br /> C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch XRD nhËn ®:îc tõ<br /> (b)<br /> h×nh 1 cho thÊy, c:êng ®é pha tinh thÓ trong P1<br /> Q<br /> c¸c mÉu cïng kÕt tinh tõ nguyªn liÖu nung ë A<br /> Lin(Cps)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 600oC nh:ng nhiÖt ®é kÕt tinh kh¸c nhau l rÊt<br /> kh¸c nhau. NÕu mÉu PL600-72Co(5) kÕt tinh PL<br /> ë 90oC cho zeolit NaA l chñ yÕu th× mÉu<br /> PL600-72Co(5.1) kÕt tinh ë 140oC l¹i cho<br /> th nh phÇn chÝnh l zeolit NaP1. Ngo i ra, phæ P1<br /> XRD cña mÉu kÕt tinh ë nhiÖt ®é thÊp cã nÒn (c)<br /> v« ®Þnh h×nh kh¸ cao, trong khi mÉu kÕt tinh ë<br /> nhiÖt ®é cao l¹i cã nÒn v« ®Þnh h×nh rÊt thÊp. Q<br /> §iÒu n y chøng tá khi t¨ng nhiÖt ®é kÕt tinh PL<br /> A<br /> ® cã t¸c dông l m t¨ng ®é tinh thÓ zeolit. MÆt<br /> kh¸c, pic ®Æc tr:ng cña quartz ë mÉu PL600-<br /> 72Co(5.1) cã c:êng ®é thÊp h¬n nhiÒu so víi<br /> ë mÉu PL600-72Co(5) v PL600-72Co(5.0)<br /> còng cho thÊy, khi t¨ng nhiÖt ®é kÕt tinh th×<br /> H×nh 1: Phæ XRD cña cÆp mÉu ®:îc kÕt tinh tõ<br /> kh¶ n¨ng chuyÓn hãa quartz cïng víi pha v«<br /> nguyªn liÖu nung ë 600oC víi nhiÖt ®é kÕt tinh<br /> ®Þnh h×nh th nh zeolit còng diÔn ra thuËn lîi<br /> thay ®æi: PL600-72Co(5) (a), PL600-72Co(5.0)<br /> h¬n.<br /> (b) v PL600-72Co(5.1) (c)<br /> C¸c sè liÖu vÒ CEC, A(H2O) v ®é tinh thÓ<br /> zeolit ®èi víi c¸c mÉu ®:îc kÕt tinh tõ nguyªn Ghi chó: PL-phlogopit, Q-quartz, A-zeolit NaA, P1-<br /> liÖu nung ë 600oC trong b¶ng 2 l phï hîp zeolit NaP1-®:îc ®Æt ë vÞ trÝ pic ®Æc tr:ng (pic m¹nh<br /> nhau v ® kh¼ng ®Þnh thªm r»ng, tõ nguyªn nhÊt). Phæ XRD cña c¸c mÉu NaP1 (ch) v NaA(ch) ®<br /> liÖu nung ë 600oC, khi kÕt tinh ë nhiÖt ®é thÊp tr×nh b y trong b i [1] nªn kh«ng dÉn ra ë ®©y.<br /> 138<br /> B¶ng 2: CEC, A(H2O) v ®é tinh thÓ zeolit cña c¸c mÉu nghiªn cøu ¶nh h:ëng cña nhiÖt ®é kÕt tinh<br /> NhiÖt ®é NhiÖt ®é A(H2O), §é tinh thÓ zeolit, % Pic m¹nh<br /> CEC, meq<br /> Ký hiÖu mÉu nung nguyªn kÕt tinh, % träng kh¸c trªn<br /> Ba2+/100g<br /> liÖu, oC o<br /> C l:îng A P1 phæ XRD<br /> PL600-72Co(5) 90 224 16,8 34,0 29,3 63,3 Q<br /> PL600-72Co(5.0) 600 120 225 17,1 27,3 40,7 68,0 Q<br /> PL600-72Co(5.1) 140 225 17,5 6,6 64,0 70,6 Q<br /> PL900-72Co(5) 90 167 16,2 - 49,8 49,8 Q<br /> PL900-72Co(5.0) 900 120 182 16,4 - 57,2 57,2 Q<br /> PL900-72Co(5.1) 140 194 16,7 - 65,7 65,7 Q<br /> <br /> (90oC) cã xu h:íng :u tiªn t¹o zeolit NaA, cßn Tõ h×nh 3 chóng ta cã thÓ thÊy, khi t¨ng thêi<br /> khi kÕt tinh ë nhiÖt ®é cao (140oC) l¹i thuËn lîi gian kÕt tinh tõ 48 lªn 96 giê, phæ XRD cña c¸c<br /> cho sù h×nh th nh zeolit NaP1. §iÒu n y ®:îc mÉu t:¬ng øng ®Òu xuÊt hiÖn c¸c pha zeolit<br /> gi¶i thÝch l do d:íi t¸c dông cña nhiÖt, chÊt t¹o NaA, NaP1, phlogopit v quartz víi c:êng ®é<br /> phøc cã thÓ ® ®ãng vai trß xóc tiÕn chuyÓn hãa biÕn thiªn cã qui luËt: Pic ®Æc tr:ng cña zeolit<br /> zeolit A, Q v nÒn v« ®Þnh h×nh chøa Al2O3 NaA, phlogopit v quartz cã c:êng ®é gi¶m dÇn,<br /> th nh zeolit P1 bÒn h¬n vÒ mÆt nhiÖt ®éng. tr¸i víi sù t¨ng dÇn c:êng ®é pic ®Æc tr:ng cña<br /> §èi víi cÆp mÉu ®:îc kÕt tinh tõ nguyªn zeolit NaP1. Nh: vËy, khi t¨ng thêi gian kÕt tinh<br /> liÖu nung ë 900oC (h×nh 2) nh:ng víi nhiÖt ®é ® cã sù chuyÓn pha zeolit NaA, phlogopit v<br /> kÕt tinh kh¸c nhau chØ cã sù kh¸c nhau vÒ c:êng Q P1<br /> (a)<br /> ®é pic ®Æc tr:ng cña quartz v zeolit NaP1. §¸ng<br /> l:u ý l c¶ 3 mÉu n y ®Òu kh«ng xuÊt hiÖn zeolit<br /> NaA. NghÜa l , khi c¸c mÉu ®:îc kÕt tinh tõ<br /> PL<br /> nguyªn liÖu ® xö lý nhiÖt ë 900oC lu«n cã xu<br /> h:íng :u tiªn t¹o zeolit NaP1, t:¬ng tù nh: c¸c<br /> kÕt qu¶ ® tr×nh b y trong [2].<br /> Quan s¸t phæ XRD trªn h×nh 2 còng thÊy râ, P1<br /> (b)<br /> mÉu PL900-72Co(5.1) cã h m l:îng quartz thÊp Q<br /> nhÊt v nÒn v« ®Þnh h×nh Ýt nhÊt. §iÒu n y mét<br /> lÇn n÷a ® x¸c nhËn, khi t¨ng nhiÖt ®é kÕt tinh,<br /> PL<br /> chÊt t¹o phøc ® cã t¸c dông xóc tiÕn chuyÓn<br /> hãa quartz v pha v« ®Þnh h×nh th nh zeolit, phï<br /> hîp víi kÕt qu¶ nhËn ®:îc khi kÕt tinh tõ cÆp<br /> mÉu nguyªn liÖu nung ë 600oC ® tr×nh b y ë P1<br /> (c)<br /> trªn.<br /> <br /> 2. ¶nh h ëng cña thêi gian kÕt tinh Q<br /> <br /> PL<br /> Trong phÇn nghiªn cøu n y, 2 lo¹t mÉu tæng<br /> hîp ®:îc tiÕn h nh tõ nguyªn liÖu nung ë 600<br /> v 900oC trong cïng thêi gian nung 5 giê. C¸c<br /> hÖ gel ®:îc l m gi trong 96 giê, kÕt tinh ë<br /> nhiÖt ®é 90oC víi thêi gian thay ®æi 48, 72 v 96 H×nh 2: Phæ XRD cña cÆp mÉu ®:îc kÕt tinh tõ<br /> giê. KÕt qu¶ ph©n tÝch phæ XRD cña c¸c lo¹t nguyªn liÖu nung ë 900oC víi nhiÖt ®é kÕt tinh<br /> mÉu v CEC, A(H2O) t:¬ng øng cña chóng thay ®æi: PL900-72Co(5) (a), PL900-72Co(5.0)<br /> ®:îc tr×nh b y trong h×nh 3, 4 v b¶ng 3. (b) v PL900-72Co(5.1) (c)<br /> 139<br /> A+P1<br /> A+P1 P1<br /> Q<br /> A<br /> PL ( c)<br /> <br /> <br /> <br /> (b)<br /> <br /> <br /> ( a)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 3: Phæ XRD cña lo¹t mÉu ®:îc kÕt tinh tõ nguyªn liÖu nung ë 600oC víi thêi gian<br /> kÕt tinh thay ®æi: PL600-48Co(5) (a); PL600-72Co(5) (b) v PL600-96Co(5) (c)<br /> <br /> quartz th nh zeolit NaP1. Tõ kÕt qu¶ x¸c ®Þnh ®é 72 giê hÇu nh: chØ cã sù chuyÓn pha phlogopit<br /> tinh thÓ zeolit trong b¶ng 3 còng cho thÊy, ®èi v quartz th nh zeolit NaP1 nh:ng trong kho¶ng<br /> víi lo¹t mÉu ®:îc kÕt tinh tõ nguyªn liÖu nung thêi gian kÕt tinh tõ 72-96 giê l¹i chñ yÕu x¶y ra<br /> ë 600oC, trong kho¶ng thêi gian kÕt tinh tõ 48 - sù chuyÓn pha zeolit NaA th nh zeolit NaP1.<br /> <br /> B¶ng 3: CEC, A(H2O) v ®é tinh thÓ zeolit trong c¸c mÉu nghiªn cøu<br /> ¶nh h:ëng cña thêi gian kÕt tinh<br /> NhiÖt ®é §é tinh thÓ zeolit, %<br /> Thêi A(H2O), Pic m¹nh<br /> nung CEC, meq<br /> Ký hiÖu mÉu gian kÕt 2+ % träng kh¸c trªn<br /> nguyªn Ba /100g<br /> o tinh, giê l:îng A P1 phæ XRD<br /> liÖu, C<br /> PL600-48Co(5) 48 231 16,4 35,8 14,3 50,1 Q<br /> PL600-72Co(5) 600 72 224 16,8 34,0 29,3 63,3 Q<br /> PL600-96Co(5) 96 197 16,8 20,0 46,6 66,6 Q<br /> PL900-48Co(5) 48 168 16,2 50,7 50,7 Q<br /> PL900-72Co(5) 900 72 167 16,2 49,8 49,8 Q<br /> PL900-96Co(5) 96 194 16,7 65,7 65,7 Q<br /> <br /> Trªn h×nh 4, phæ XRD cña c¸c mÉu ®:îc kÕt Trong b¶ng 3, c¸c gi¸ trÞ CEC v A(H2O)<br /> tinh tõ nguyªn liÖu nung ë 900oC víi thêi gian cña c¸c mÉu thay ®æi kh«ng nh÷ng phô thuéc<br /> kÕt tinh tõ 48 - 96 giê chØ xuÊt hiÖn c¸c pha v o ®é tinh thÓ c¸c zeolit m cßn phô thuéc v o<br /> zeolit NaP1, phlogopit v quartz. Khi t¨ng nhiÖt tû sè SiO2/Al2O3 cña zeolit cã mÆt trong mÉu. V×<br /> ®é kÕt tinh, c:êng ®é pic ®Æc tr:ng cña zeolit vËy, trong lo¹t mÉu ®:îc tæng hîp tõ nguyªn<br /> NaP1 hÇu nh: kh«ng thay ®æi trong kho¶ng thêi liÖu nung ë 600oC, khi t¨ng thêi gian kÕt tinh,<br /> gian kÕt tinh tõ 48 - 72 giê nh:ng l¹i t¨ng m¹nh ®é tinh thÓ zeolit NaP1 (SiO2/Al2O3 = 3,33) ®<br /> trong kho¶ng thêi gian kÕt tinh tõ 72-96 giê. t¨ng lªn so víi zeolit NaA (SiO2/Al2O3 = 2,0),<br /> C¸c mÉu kÕt tinh æn ®Þnh, pha v« ®Þnh h×nh dÉn ®Õn l m gi¶m CEC.<br /> thÊp. KÕt qu¶ trªn tiÕp tôc kh¼ng ®Þnh, khi kÕt Nh: vËy, sù kÕt tinh zeolit lu«n chÞu ¶nh<br /> tinh tõ phlogopit ® xö lý nhiÖt ë 900oC th× chØ h:ëng cña nhiÒu yÕu tè, trong ®ã cã yÕu tè chÊt<br /> :u tiªn h×nh th nh zeolit NaP1 v ®é tinh thÓ t¹o phøc. Tuy nhiªn, ®Ó cã thÓ rót ra kÕt luËn<br /> zeolit NaP1 chØ t¨ng m¹nh tõ sau 72 giê thñy tháa ®¸ng vÒ vai trß cña chÊt t¹o phøc ®Õn qu¸<br /> nhiÖt. tr×nh chuyÓn hãa kho¸ng sÐt nãi chung v<br /> 140<br /> P1<br /> <br /> <br /> <br /> Q<br /> PL<br /> (c)<br /> <br /> <br /> (b)<br /> <br /> <br /> (a)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> H×nh 4: Phæ XRD cña lo¹t mÉu ®:îc kÕt tinh tõ nguyªn liÖu nung ë 900oC víi thêi gian<br /> kÕt tinh thay ®æi: PL900-48Co(5) (a); PL900-72Co(5) (b) v PL900-96Co(5) (c).<br /> <br /> phlogopit nãi riªng th nh zeolit th× cÇn ph¶i tiÕp liÖu ® xö lý nhiÖt ë 600 v 900oC, khi t¨ng thêi<br /> tôc cã nh÷ng nghiªn cøu s©u h¬n. §©y còng l gian kÕt tinh ®Òu cã xu h:íng :u tiªn h×nh<br /> tån t¹i nh: ® nªu ra trong [3]. th nh zeolit NaP1 v ®é tinh thÓ zeolit NaP1 chØ<br /> t¨ng m¹nh tõ sau 72 giê thñy nhiÖt bëi sù<br /> iv - KÕt luËn chuyÓn hãa pha v« ®Þnh h×nh v quartz.<br /> <br /> NhiÖt ®é v thêi gian kÕt tinh cã ¶nh h:ëng t i liÖu tham kh¶o<br /> kh¸c nhau ®Õn sù h×nh th nh zeolit tõ phlogopit<br /> ® xö lý nhiÖt, theo ®ã: 1. T¹ Ngäc §«n, L:¬ng Hå Anh, Vò § o<br /> Th¾ng. T¹p chÝ Hãa häc, T. 42, sè 4, Tr. 434<br /> 1. Tõ nguyªn liÖu nung ë 600oC, khi kÕt tinh<br /> - 438 (2004).<br /> ë nhiÖt ®é thÊp :u tiªn t¹o zeolit NaA, khi kÕt<br /> tinh ë nhiÖt ®é cao t¹o thuËn lîi cho sù h×nh 2. T¹ Ngäc §«n, Vò § o Th¾ng. T¹p chÝ Hãa<br /> th nh zeolit NaP1. Tõ nguyªn liÖu nung ë 900oC, häc. T¹p chÝ Hãa häc, T. 43, sè 1, Tr. 22 -<br /> khi kÕt tinh ë nhiÖt ®é thÊp v nhiÖt ®é cao chØ 26 (2005).<br /> :u tiªn h×nh th nh zeolit NaP1. 3. T¹ Ngäc §«n. LuËn ¸n TiÕn sÜ Hãa häc, H<br /> 2. Trong c¶ 2 tr:êng hîp kÕt tinh tõ nguyªn Néi (2002).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 141<br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2