Zeolit - rây phân tử và những khả năng ứng dụng thực tế đa dạng

zeolit - r©y ph©n tö vµ nh÷ng kh n¨ng 

øng dông thùc tÕ ®a d¹ng 

GS.TS Mai Tuyªn 

ViÖn Hãa häc C«ng nghiÖp ViÖt Nam 

Hµ Néi - 2009

Tõ nhiÒu thËp niªn tr−íc, zeolit- r©y ph©n tö ®· trë thµnh mÆt hµng cã thÞ 

tr−êng réng lín trªn thÕ giíi, ®¸p øng nhu cÇu cña nhiÒu lÜnh vùc. §Õn nay, n−íc 

ta ®ang ®i vµo mét thêi kú ph¸t triÓn m¹nh, nhÊt lµ vÒ dÇu khÝ, sn xuÊt nhiªn 

liÖu s¹ch, çc nguyªn liÖu cho c«ng nghiÖp ho¸ chÊt, c«ng nghiÖp d−îc phÈm vµ 

bo vÖ m«i tr−êng. ThÞ tr−êng zeolit ch¾c ch¾n ®−îc më réng ngay trªn ®Êt n−íc 

ta. D−íi ®©y, chóng t«i giíi thiÖu mét çch kh¸i qu¸t t×nh h×nh ph¸t triÓn cña lÜnh 

vùc nµy, kh n¨ng øng dông cña zeolit, còng nh− triÓn väng tiÕp cËn ph¸t triÓn 

khoa häc c«ng nghÖ vÒ zeolit ®Ó ®¸p øng nhu cÇu thÞ tr−êng. 

I. Vµi nÐt vÒ lÞch sö ph¸t triÓn zeolit- r©y ph©n tö 

Zeolit ®· cã lÞch sö ph¸t triÓn h¬n 250 n¨m, kÓ tõ n¨m 1756, khi nhµ 

kho¸ng vËt häc Fredrich Cronsted ng−êi Thuþ §iÓn tËp hîp ®−îc nh÷ng kho¸ng 

vËt tinh thÓ tõ má ®ång vµ ®Æt tªn lµ “zeolite”, b¾t nguån tõ tiÕng Hy L¹p, cã 

nghi· lµ “®¸ s«i”, v× khi kho¸ng vËt ®ã bÞ ®èt nãng, th× nhËn thÊy cã h¬i n−íc bèc 

ra. DÇn dÇn, zeolit ®−îc nghiªn cøu ngµy cµng s©u s¾c vµ ph¸t hiÖn ®−îc nhiÒu 

kh n¨ng øng dông h÷u Ých ®a d¹ng, ®Õn nay zeolit ®· ®−îc øng dông phæ biÕn 

trong thùc tÕ t¹i nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. Tõ n¨m 1960, víi viÖc øng dông zeolit 

lµm xóc t¸c trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu khÝ, zeolit ®−îc ®¸nh gi¸ lµ ®· mang 

l¹i biÕn ®æi cã tÝnh chÊt çch m¹ng vµ b¾t ®Çu mét thêi kú nghiªn cøu khoa häc 

c«ng nghÖ cã tÝnh chÊt bïng næ trªn toµn thÕ giíi c vÒ x¸c ®Þnh cÊu tróc, ®¸nh 

gi¸ çc tÝnh chÊt ®Æc tr−ng còng nh− nh÷ng kh n¨ng øng dông v« cïng phong 

phó cña çc zeolit. C«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ zeolit ®Çu tiªn cña ng−êi ViÖt Nam 

còng b¾t ®Çu tõ nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû tr−íc, vµ liªn tôc cho ®Õn nay, lÜnh vùc 

nµy vÉn cã søc hÊp dÉn nhiÒu nhãm nghiªn cøu ë n−íc ta kh«ng ngõng tiÕn hµnh 

çc c«ng tr×nh khoa häc c«ng nghÖ vÒ zeolit. 

Zeolit lµ tªn chung ®Ó chØ mét mét hä çc vËt liÖu kho¸ng v« c¬ cã cïng 

thµnh phÇn lµ aluminosilicat vµ cã cÊu tróc tinh thÓ, t¹o nªn hÖ thèng vi mao 

3

qun ph¸t triÓn víi çc cöa sæ ®Òu ®Æn ë kÝch th−íc ph©n tö, cã kh n¨ng hÊp 

phô chän läc, nªn zeolit còng cßn ®−îc biÕt nh− mét lo¹i “r©y ph©n tö”. HiÖn 

nay, trong thùc tÕ ng−êi ta sö dông c zeolit tù nhiªn vµ zeolit tæng hîp, theo 

çc môc tiªu c«ng nghÖ kh¸c nhau. 

Cho ®Õn nay, thÕ giíi ®· biÕt ®Õn 48 lo¹i zeolit tù nhiªn vµ trªn 150 lo¹i 

zeolit tæng hîp. Zeolit tù nhiªn ®Çu tiªn ®−îc ph¸t hiÖn vµo n¨m 1756, cßn 

zeolit tæng hîp ®Çu tiªn lµ zeolit lo¹i A ®−îc tæng hîp vµo n¨m 1949 t¹i chi 

nh¸nh Linde (Linde division) cña h·ng Union Carbide ë Mü. HiÖn nay, toµn 

thÕ giíi sn xuÊt c zeolit tù nhiªn vµ tæng hîp lµ 4 triÖu tÊn/n¨m. N¨m 2001, 

mức tiêu thụ zeolit trên toàn thÕ giíi là 3,5 triÖu tÊn, trong ®ã zeolit tù nhiªn 

chiÕm 18%. Çc n−íc cã nguån zeolit tù nhiªn dåi dµo là Trung Quèc, Cuba, 

Mü, Nga, CH.Liªn bang §øc, NhËt Bn, Hàn Quèc, Italia, Nam Phi, Hungari, 

Bungari và Thæ NhÜ kú... Trung Quèc lµ n−íc sn xuÊt zeolit nhiÒu nhÊt, ®¹t 

2,5 triÖu tÊn/n¨m, t−¬ng ®−¬ng 65% nhu cÇu cña thÕ giíi, nh−ng zeolit ®−îc 

sn xuÊt t¹i Trung Quèc th−êng cã chÊt l−îng thÊp. Cu Ba còng lµ n−íc sn 

xuÊt nhiÒu zeolit, ®¹t tíi 15% nhu cÇu thÕ giíi. TiÕp sau Cu Ba lµ CH Liªn 

bang §øc, NhËt Bn vµ Hµn Quèc. ChÊt l−îng zeolit tæng hîp cao nhÊt vÉn lµ 

lo¹i ®−îc sn xuÊt t¹i Mü. Theo dù b¸o, nhu cÇu zeolit vµo n¨m 2010 sÏ t¨ng 

lªn 5,5 triÖu tÊn. Zeolit ®−îc xem lµ vËt liÖu cho mét thÕ giíi “xanh”, tøc lµ 

vËt liÖu cña thÕ kû 21. HiÖn nay ®· cã ®¸nh gi¸ lµ zeolit ®· gãp phÇn t¹o nªn 

hiÖu qu kinh tÕ thÕ giíi ®Õn hµng ngµn tØ USD. Nh÷ng ph¸t triÓn øng dông 

zeolit trong thÕ kû 21 ch¾c ch¾n sÏ cßn lµm t¨ng cao h¬n n÷a sù ®ãng gãp nµy 

cña zeolit cho nÒn kinh tÕ toµn cÇu. 

LÜnh vùc sö dông nhiÒu zeolit nhÊt lµ sn xuÊt chÊt giÆt röa. LÜnh vùc 

nµy, hiÖn nay sö dông tíi 1,3 triÖu tÊn, chñ yÕu lµ zeolit lo¹i A. LÜnh vùc sö 

dông l−îng lín zeolit tiÕp sau ®ã lµ xóc t¸c c«ng nghiÖp, ®¹t 117 ngµn 

tÊn/n¨m, t−¬ng ®−¬ng 55% thÞ tr−êng xóc t¸c thÕ giíi. Ngoµi ra, zeolit cßn 

®−îc sö dông hiÖu qu trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c, vÝ dô trong xö lý « nhiÔm 

m«i tr−êng, trong viÖc ®iÒu chÕ nh÷ng nguyªn liÖu vµ b¸n thµnh phÈm siªu 

s¹ch, trong viÖc t¸ch n-parafin tõ çc ph©n ®o¹n dÇu má, sÊy kh«, tinh chÕ vµ 

t¸ch çc chÊt khÝ vµ chÊt láng c«ng nghiÖp. Zeolit cßn ®−îc dïng trong c«ng 

nghiÖp nguyªn tö, chÕ t¹o m¸y, trong n«ng nghiÖp vµ y d−îc… 

Së dÜ zeolit ®−îc øng dông réng r·i trong thùc tÕ vµ mang l¹i hiÖu qu 

kinh tÕ cao lµ do chóng cã nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc biÖt, mµ nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc 

4

thï ®ã cã ®−îc l¹i lµ do cÊu tróc vµ thµnh phÇn ho¸ häc cña chóng quyÕt ®Þnh. 

D−íi ®©y, tr−íc khi tr×nh bµy çc kh n¨ng øng dông cña zeolit, chóng t«i nªu 

tãm t¾t nh÷ng ®Æc ®iÓm vÒ thµnh phÇn, cÊu tróc vµ tÝnh chÊt cña zeolit. 

II. Thµnh phÇn vµ cÊu tróc zeolit 

1. Thµnh phÇn chung cña zeolit 

Nh− trªn ®· nãi, zeolit lµ tªn gäi chung cña mét nhãm çc kho¸ng chÊt 

aluminosilicat. Trong cÊu tróc tinh thÓ cña zeolit, çc tø diÖn nh«m-oxi (AlO 4 ) 

vµ tø diÖn silic-oxi (SiO 4 ) liªn kÕt víi nhau qua cÇu oxi. SiO 4 vµ AlO 4 th−êng 

®−îc viÕt chung lµ tø diÖn TO 4 (trong ®ã, T = Si vµ Al). Trong çc tø diÖn ®ã, 

c nh«m vµ silic ®Òu ë vÞ trÝ trung t©m cña çc tø diÖn, cßn ë ®Ønh cña tø diÖn 

lµ çc nguyªn tö oxi. Silic cã ho¸ trÞ bèn, nªn tø diÖn SiO 4 lµ trung hoµ ®iÖn, 

cßn nh«m cã ho¸ trÞ ba, nªn çc tø diÖn AlO 4 

- 

cã ®iÖn tÝch ©m. §Ó trung hoµ 

®iÖn tÝch ©m ®ã cña m¹ng l−íi, trong zeolit cßn cã thªm çc cation d−¬ng bï 

trõ ®iÖn tÝch ©m, th−êng lµ ion Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ . Sù cã mÆt cña cation bï 

trõ này làm cho zeolit cã tÝnh chÊt trao ®æi ion, mét tÝnh chÊt quan träng nhÊt 

®−a ®Õn nh÷ng øng dông ®a d¹ng và hiÖu qu. Sè cation Na + b»ng ®óng sè 

nguyªn tö Al cã trong thµnh phÇn cña cÊu tróc tinh thÓ zeolit, vµ sè nguyªn tö 

nh«m lu«n b»ng hoÆc nhá h¬n sè nguyªn tö silic. ë ®iÒu kiÖn th−êng, trong 

zeolit çc ph©n tö n−íc lu«n lu«n lÊp ®Çy çc khong kh«ng gian trèng bªn 

trong cÊu tróc m¹ng l−íi zeolit. C«ng thøc ph©n tö chung cña ®¬n vÞ cÊu tróc 

cña zeolit cã thÓ viÕt nh− sau: 

M 2/m O.Al 2 O 3 .nSiO 2 .pH 2 O. 

Trong c«ng thøc ®ã, m lµ ho¸ trÞ cña ion kim lo¹i M, n lµ tØ sè SiO 2 /Al 2 O 3 

vµ p lµ sè ph©n tö n−íc lÊp ®Çy khong kh«ng gian trèng bªn trong zeolit. Nh− 

vËy, nãi chung, trong thµnh phÇn cña çc zeolit ë ®iÒu kiÖn th−êng ®Òu cã 

nh«m oxit, silic oxit, cation bï trõ vµ n−íc. 

2. Ph−¬ng ph¸p kiÕn t¹o cÊu tróc zeolit 

KÝch th−íc nguyªn tö oxi b»ng 1,32 Å, tøc lµ lín h¬n kÝch th−íc cña c 

silic (0,39 Å) vµ nh«m (0,57 Å), nªn khi t¹o thµnh çc tø diÖn víi silic vµ 

nh«m, oxi lu«n trïm lªn çc ion nµy. Çc tø diÖn nh«m-oxi AlO 4 vµ silic-oxi 

SiO 4 (hay lµ tø diÖn TO 4 ) ®−îc gäi lµ nh÷ng ®¬n vÞ cÊu tróc s¬ cÊp (primary 

5

uilding unit). Çc ®¬n vÞ cÊu tróc s¬ cÊp lµ gièng nhau trong mäi lo¹i zeolit. 

Zeolit trë nªn kh¸c nhau b¾t ®Çu tõ khi çc ®¬n vÞ cÊu tróc s¬ cÊp kÕt nèi theo 

nh÷ng çch kh¸c nhau thµnh nh÷ng ®¬n vÞ cÊu tróc thø cÊp (secondary 

building unit, th−êng ®−îc viÕt t¾t lµ SBU). Çc lo¹i ®¬n vÞ cÊu tróc thø cÊp ®· 

biÕt nh− ®−îc nªu trªn h×nh 1. 

H×nh 1. S¬ ®å çc ®¬n vÞ cÊu tróc thø cÊp cña zeolit kh¸c nhau. Çc tø 

diÖn TO 4 n»m ë çc nót (çc ®Ønh), cßn oxi n»m gi÷a çc ®−êng kÕt nèi. 

Mét trong çc çch ph©n lo¹i zeolit lµ chia zeolit thµnh 7 nhãm. Çc 

nhãm øng víi ®¬n vÞ cÊu tróc thø cÊp (SBU) nh− trong bng 1. 

Bng 1. §¬n vÞ cÊu tróc thø cÊp (SBU) øng víi çc nhãm 

Nhãm 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

SBU 

Vßng 4 ®¬n, S4R 

Vßng 6 ®¬n, S6R 

Vßng 4 kÐp, D4R 

Vßng 6 kÐp, D6R 

Phøc hîp 4-1, ®¬n vÞ T 8 O 10 

Phøc hîp 5-1, ®¬n vÞ T 8 O 16 

Phøc hîp 4-4-1, ®¬n vÞ T 10 O 20 

6

TiÕp theo, çc ®¬n vÞ cÊu tróc thø cÊp l¹i kÕt nèi víi nhau theo çc çch 

kh¸c nhau. Trong mét sè zeolit, nh− zeolit lo¹i A, zeolit lo¹i X vµ Y, ®Òu cã 

chung cÊu tróc sodalit víi d¹ng h×nh häc lËp ph−¬ng b¸t diÖn, ®−îc gäi lµ ®¬n 

vÞ sodalit. Mçi ®¬n vÞ sodalit cã 24 nguyªn tö nh«m vµ silic vµ 48 nguyªn tö 

oxi. §¬n vÞ sodalit cã ®−êng kÝnh 6,6 Å, thÓ tÝch khong trèng bªn trong lµ 

150 Å 3 , gåm 8 mÆt s¸u c¹nh vµ 6 mÆt bèn c¹nh. Çc ®¬n vÞ cÊu tróc sodalit 

nµy l¹i kÕt nèi víi nhau theo çc çch kh¸c nhau ®Ó t¹o thµnh çc lo¹i zeolit 

kh¸c nhau. §Ó minh ho¹, trªn h×nh 2 nªu mét sè çch kÕt nèi tõ çc ®¬n vÞ cÊu 

tróc s¬ cÊp ®i ®Õn cÊu tróc cña mét sè lo¹i zeolit kh¸c nhau. 

Tõ h×nh nh vÒ cÊu tróc cña çc zeolit (h×nh 2), cã thÓ nhËn thÊy râ rµng 

lµ çc zeolit lµ nh÷ng vËt liÖu xèp, cã hÖ thèng vi mao qun víi kÝch th−íc cöa 

sæ ®Òu ®Æn vµ v÷ng ch¾c, bÒ mÆt trong rÊt ph¸t triÓn. ChÝnh v× thÕ, çc zeolit 

®Òu thÓ hiÖn kh n¨ng hÊp phô cao vµ chän läc. ChØ nh÷ng ph©n tö cã kÝch 

th−íc nhá h¬n kÝch th−íc cöa sæ zeolit míi cã thÓ th©m nhËp vµo bÒ mÆt trong 

cña zeolit vµ ®−îc hÊp phô trªn ®ã, cßn nh÷ng ph©n tö cã kÝch th−íc lín h¬n 

®Òu bÞ lo¹i ra. ChÝnh kh n¨ng nµy cña zeolit t¹o ra tiÒm n¨ng øng dông cao 

cña chóng trong thùc tÕ. 

H×nh 2. Minh ho¹ viÖc t¹o thµnh m¹ng l−íi tinh thÓ cña çc zeolit. 

7

Nh− trªn ®· nãi, trong thµnh phÇn cña zeolit lu«n cã mÆt çc cation bï trõ 

®iÖn tÝch. Çc cation nµy rÊt linh ®éng vµ dÔ dµng bÞ trao ®æi víi çc cation 

kh¸c. Sù cã mÆt cña çc cation trong zeolit t¹o kh n¨ng biÕn tÝnh çc zeolit qua 

trao ®æi ion, t¹o thµnh nh÷ng vËt liÖu cã ho¹t tÝnh rÊt ®a d¹ng, ®¸p øng nhiÒu 

yªu cÇu cña thùc tÕ c«ng nghiÖp, bo vÖ m«i tr−êng, n«ng nghiÖp vµ y d−îc. 

3. Giíi thiÖu cÊu tróc mét sè zeolit th«ng dông 

Sè l−îng zeolit tù nhiªn vµ tæng hîp ®· biÕt hiÖn nay lªn ®Õn hµng tr¨m, 

nh−ng cã øng dông nhiÒu trong thùc tÕ, th× chØ ë con sè d−íi mét chôc. Nh÷ng 

zeolit ®−îc sö dông nhiÒu nhÊt lµ zeolit A, zeolit faujasit (X vµ Y), zeolit 

ZSM-5, mordenit, clinoptilolit. D−íi ®©y nªu cÊu tróc cña mét sè zeolit ®ã. 

Zeolit lo¹i A cã tØ sè Si/Al = 1, ë d¹ng natri cã c«ng thøc chung lµ 

(Na 2 O).Al 2 O 3 .2SiO 2 .4,5H 2 O 

C«ng thøc tÕ bµo ®¬n vÞ: Na 12 [(AlO 2 ) 12 (SiO) 12 ].27H 2 O 

Trong zeolit A, tØ sè Si/Al b»ng tõ 0,7 ®Õn 1,2, sè cation Na + b»ng ®óng 

sè nguyªn tö Al trong m¹ng l−íi. Tinh thÓ lËp ph−¬ng, h»ng sè tÕ bµo nguyªn 

tè a = 12,32 Å. SBU lµ D4R. HÖ thèng mao qun cña zeolit A cã kÝch th−íc 

cöa sæ lµ 4 Å. CÊu tróc cña zeolit A cã d¹ng nh− trªn h×nh 3. 

§¬n vÞ Sodalit 

H×nh 3. CÊu tróc cña zeolit lo¹i A. 

8

Zeolit X vµ Y ®Òu thuéc hä Faujasite (FAU). Faujasit tù nhiªn cã c«ng 

thøc chung (Na 2 , Ca, Mg, K 2 )O.Al 2 O 3 .4,5SiO 2 .7H 2 O. C«ng thøc cña tÕ bµo 

®¬n vÞ lµ Na 12 Ca 12 Mg 11 [(Al 2 O 3 ) 59 (SiO 2 ) 133 ].235H 2 O. Tinh thÓ cña faujasite cã 

®èi xøng lËp ph−¬ng. H»ng sè tÕ bµo ®¬n vÞ a = 24,67 Å. 

Zeolit X lµ sn phÈm tæng hîp, cã c«ng thøc chung lµ 

Na 2 O.Al 2 O 3 .2,5SiO 2 .6H 2 O. TØ sè Si/Al trong zeolit X lµ tõ 0,7 ®Õn 1,1. Tinh 

thÓ lËp ph−¬ng, h»ng sè tÕ bµo ®¬n vÞ lµ a = 25,02÷24,86 Å. SBU lµ D6R. 

Zeolit Y còng lµ sn phÈm tæng hîp, cã c«ng thøc chung lµ 

Na 2 O.Al 2 O.4,8SiO 2 .8,9H 2 O, c«ng thøc tÕ bµo ®¬n vÞ lµ 

Na 56 [(AlO 2 ) 56 (SiO 2 ) 136 .250H 2 O. TØ sè Si/Al cña zeolit Y lín h¬n 1,5 ®Õn gÇn 

b»ng 3. Tinh thÓ lËp ph−¬ng, h»ng sè tÕ bµo ®¬n vÞ a = 24,85÷24,61 Å. CÊu 

tróc cña zeolit faujasit vµ cña çc zeolit X vµ Y cã d¹ng nh− trªn h×nh 4. 

Khi t¹o thµnh tÕ bµo nguyªn tè cña tinh thÓ zeolit lo¹i X vµ Y, çc ®¬n vÞ 

sodalit liªn kÕt víi nhau qua 4 cÇu 6 thµnh phÇn. CÇu liªn kÕt nèi hai ®¬n vÞ 

so®alit víi nhau ®−îc gäi lµ l¨ng trô lôc gi¸c. Nh− vËy, trong sè 8 mÆt 6 thµnh 

phÇn, cã bèn mÆt tham gia liªn kÕt, cßn l¹i 4 mÆt 6 thµnh phÇn lµ nh÷ng mÆt tù 

do. Theo çch ®ã, 8 ®¬n vÞ so®alit vµ 16 l¨ng trô lôc gi¸c t¹o thµnh mét hèc 

lín cã ®−êng kÝnh 13 Å vµ thÓ tÝch 811 Å 3 . Trong mçi tÕ bµo nguyªn tè cã 8 

hèc lín vµ 16 l¨ng trô lôc gi¸c. Hèc lín th«ng víi 4 hèc lín l©n cËn qua 4 cöa 

sæ 12 thµnh phÇn cã ®−êng kÝnh 8-9 Å. 

§¬n vÞ Sodalit 

Hèc lín 

H×nh 4. CÊu tróc zeolit Faujasit (zeolit X vµ Y) 

9

Zeolit ZSM-5 

M¹ng l−íi kh«ng gian cña ZSM-5 hay cßn gäi lµ pentosil thuéc nhãm 

cÊu tróc MFI. C«ng thøc chung cña zeolit ZSM-5 lµ Na n Al n Si 96-n O 192 .16H 2 O, 

trong ®ã, n < 27. TØ sè SiO 2 /Al 2 O 3 tõ 20 ®Õn 8000. Khi hµm l−îng Al tiÕn tíi 

b»ng kh«ng, th× zeolit lµ silicalit. Tinh thÓ cña ZSM-5 thuéc ®èi xøng 

orthorhombic. Çc h»ng sè cña tÕ bµo ®¬n vÞ lµ a = 20,1 Å; b = 19,9 Å vµ c = 

13,4 Å. SBU lµ 5-1. ZSM-5 gåm hÖ thèng nh÷ng ®−êng èng c¾t nhau, trong 

®ã, çc ®−êng èng th¼ng cã tiÕt diÖn ngang h×nh elip (5,1 x 5,5 Å) vµ ®−êng 

èng zigzag gÇn trßn (5,4 x 5,6 Å). Hai kiÓu ®−êng èng c¾t nhau t¹o thµnh 

m¹ng l−íi ba chiÒu cña zeolit (h×nh 5). Zeolit ZSM-5 cã ®é bÒn nhiÖt kh¸ cao. 

Trong hä zeolit ZSM cßn cã nh÷ng zeolit kh¸c, vÝ dô ZSM-11, ZSM-22. 

Nh−ng th−êng cã nhiÒu øng dông lµ ZSM-5. 

H×nh 5. Zeolit ZSM-5 

Víi hÖ thèng cöa sæ 10 thµnh phÇn cã kÝch th−íc n»m gi÷a kÝch th−íc 

cöa sæ cña zeolit A (8 thµnh phÇn) vµ cña zeolit Y (12 thµnh phÇn), zeolit 

ZSM-5 hÊp phô ®−îc çc ph©n tö parafin th¼ng vµ hÊp phô chËm çc ph©n tö 

nh− o- vµ m-xylen, 1,2,4-trimetylbenzen vµ naptalen, vµ hoµn toµn kh«ng hÊp 

phô ®−îc nh÷ng ph©n tö lín nh− pentametylbenzen vµ 1,3,5-trimetylbenzen. 

10

Zeolit mordenit 

Zeolit mordenit (MOR) lµ mét zeolit tù nhiªn, nh−ng còng ®· ®−îc tæng 

hîp ë nh÷ng n¬i kh«ng cã nguån tù nhiªn. C«ng thøc chung cña mordenit lµ 

Na 2 O.Al 2 O 3 .9÷10SiO 2 .6H 2 O. C«ng thøc tÕ bµo ®¬n vÞ lµ 

Na 8 [(AlO 2 ) 8 (SiO 2 ) 40 ].24H 2 O. TØ sè Si/Al trong mordenit tõ 4,5 ®Õn 5. §¬n vÞ 

cÊu tróc thø cÊp gåm 6 tø diÖn TO 4 , kÕt nèi theo kiÓu SBU 5-1. Zeolit 

mordenit cã tinh thÓ kiÓu orthorhombic. H»ng sè tÕ bµo ®¬n vÞ: a = 18,13 Å, b 

= 20,5 Å vµ c = 7,52 Å. M¹ng l−íi cña mordenit gåm hai hÖ thèng kªnh giao 

nhau. Kªnh lín ®−îc t¹o thµnh tõ çc vßng 12 oxi cã kÝch th−íc ~7,2 x 6,5 Å. 

Kªnh nhá ®−îc t¹o thµnh tõ çc vßng gåm 8 oxi, cã kÝch th−íc ~5,7 x 2,9 Å. 

CÊu tróc cña mordenit ®−îc nªu trªn h×nh 6. 

H×nh 6. Zeolit Mordenit. Gin ®å mÆt c¾t ngang cña cÊu tróc mordenit. 

Oxi n»m trªn ®−êng th¼ng, cßn silic vµ nh«m n»m ë ®iÓm c¾t cña çc ®−êng. 

Zeolit clinoptilolit 

Clinoptilolit ®−îc t×m thÊy cã nhiÒu trong tù nhiªn ë nh÷ng vïng tõng cã 

nói löa. HiÖn nay, clinoptilolit còng ®· ®−îc tæng hîp khi cã nhu cÇu. C«ng 

11

thøc chung cña clinoptilolit lµ (Na 2 ,K 2 )O.Al 2 O 3 .10SiO 2 .8H 2 O. C«ng thøc tÕ 

bµo ®¬n vÞ: Na 6 [(AlO 2 ) 6 (SiO 2 ) 30 .24H 2 O. TØ sè Si/Al tõ 4,25 ®Õn 5,25. Tinh thÓ 

cã ®èi xøng monoclinic. H»ng sè tÕ bµo ®¬n vÞ: a = 7,41 Å; b = 17,89 Å; c = 

15,85 Å; β = 91 o 29’. CÊu tróc tinh thÓ cña clinoptilolit ch−a ®−îc x¸c ®Þnh 

ch¾c ch¾n, nh−ng cã thÓ cã cïng cÊu tróc víi heulandit. S¬ ®å cÊu tróc cña 

heulandit nh− trªn h×nh 7. 

H×nh 7. S¬ ®å cÊu tróc cña heulandit vµ clinoptilolit. S¬ ®å d¹ng cét lµ 

çc kªnh cã kÝch th−íc kh¸c nhau, cã ®−êng kÝnh c¾t ngang lµ t¸m thµnh phÇn 

vµ m−êi thµnh phÇn. 

C«ng nghÖ tæng hîp nh÷ng zeolit ®Ò cËp ë trªn ®· kh¸ hoµn thiÖn vµ ®· 

®−îc triÓn khai sn xuÊt th−¬ng m¹i. N−íc ta cã ®ñ nguyªn liÖu ®Ó tæng hîp 

nh÷ng zeolit nµy vµ hoµn toµn cã thÓ triÓn khai sn xuÊt ë quy m« c«ng 

nghiÖp ®Ó ®¸p øng nhu cÇu trong n−íc vµ tiÕn tíi xuÊt khÈu. 

III. Ph−¬ng ph¸p chung tæng hîp zeolit 

Nh− ®· nãi trªn, mÆc dï mét sè l−îng lín çc zeolit tù nhiªn vµ tæng 

hîp ®· ®−îc biÕt ®Õn, nh−ng sè zeolit cã nhiÒu øng dông thùc tÕ, th× l¹i kh«ng 

nhiÒu. Nh÷ng zeolit tù nhiªn ®−îc t×m thÊy ë nhiÒu n¬i trªn thÕ giíi. ë ViÖt 

12

Nam ch−a ph¸t hiÖn ®−îc zeolit tù nhiªn víi tr÷ l−îng ®¸ng kÓ ®Ó cã thÓ khai 

th¸c sö dông trong thùc tÕ. Cho ®Õn nay, mét sè nghiªn cøu øng dông zeolit ë 

n−íc ta vÉn dùa vµo çc zeolit tæng hîp. Zeolit lo¹i A, lo¹i faujasit (X vµ Y), 

zeolit ZSM-5, mordenit vµ clinoptilolit. 

PhÇn nµy, chØ tËp trung giíi thiÖu ng¾n gän vÒ nguyªn t¾c tæng hîp çc 

lo¹i zeolit cã nhiÒu øng dông trong thùc tÕ. 

1. Ph−¬ng ph¸p tæng hîp thuû nhiÖt 

VÒ nguyªn t¾c, çc zeolit ®Òu ®−îc chÕ t¹o b»ng tæng hîp thuû nhiÖt. 

Ph−¬ng ph¸p tæng hîp thuû nhiÖt bao gåm nh÷ng giai ®o¹n chÝnh nh− chuÈn 

bÞ hydrogel aluminosilicat, giµ ho¸, kÕt tinh, läc, röa, sÊy vµ nung. TiÕp theo 

lµ nh÷ng biÕn tÝnh zeolit ®Ó ®¸p øng môc ®Ých sö dông cô thÓ. 

Nguyªn liÖu chung ®Ó tæng hîp çc lo¹i zeolit lµ nguån nh«m, nh− nh«m 

hydroxit hay nh«m sunfat; nguån silic, nh− thuû tinh láng hay silicagel; 

NaOH vµ n−íc. Çc nguån nh«m vµ silic còng cã thÓ ®i tõ caolanh tù nhiªn. 

Nguån silic cßn cã thÓ lÊy tõ vá trÊu do xay x¸t thãc lóa vµ tro bay tõ çc nhµ 

m¸y nhiÖt ®iÖn. Trong mét sè tr−êng hîp, cßn sö dông mét l−îng nhá çc chÊt 

lµm t¸c nh©n ®Þnh h−íng cÊu tróc (template). 

Qu¸ tr×nh chuÈn bÞ gel vµ kÕt tinh zeolit tõ hçn hîp phn øng Na 2 O- 

Al 2 O 3 -SiO 2 -H 2 O cã thÓ h×nh dung theo s¬ ®å sau ®©y: 

NaOH (aq) +NaAl(OH) 4(aq) +Na 2 SiO 3(aq) 

aq: dung dÞch n−íc 

↓ 

T 1 ≈25 o C 

[Na a (AlO 2 ) b (SiO 2 ) c .NaOH.H 2 O] gel 

↓ T 2 ≈25÷200 o C 

Na x [(AlO 2 ) x (SiO 2 ) y mH 2 O + dung dÞch 

(tinh thÓ zeolit) 

Nh÷ng yÕu tè nh h−ëng lín ®Õn kÕt qu tæng hîp zeolit lµ thµnh phÇn 

çc dung dÞch nguyªn liÖu; ®iÒu kiÖn t¹o thµnh hydrogel; thµnh phÇn 

hydrogel; ®iÒu kiÖn giµ ho¸ gel; ®iÒu kiÖn kÕt tinh (nhiÖt ®é, thêi gian, ¸p suÊt, 

®é kiÒm cña m«i tr−êng...). 

13

2. Tæng hîp mét sè zeolit th«ng dông 

Zeolit lo¹i A 

VÒ sè l−îng, zeolit A ®−îc sö dông nhiÒu nhÊt, chñ yÕu lµ trong sn xuÊt 

bét giÆt, lµm kh«, nu«i trång thuû sn vµ xö lý « nhiÔm m«i tr−êng. N−íc ta 

hiÖn nay mçi n¨m phi nhËp khong 40 ngµn tÊn zeolit A víi gi¸ 6 USD/kg. 

Tæng hîp zeolit A ®i tõ thuû tinh láng, Al(OH) 3 , NaOH. Th−êng dïng 

thuû tinh láng cã thµnh phÇn Na 2 O 3,45%, SiO 2 10,59%. ChuyÓn nh«m 

hydroxit thµnh d¹ng aluminat natri chøa Na 2 O 13,14%. Trén aluminat natri 

víi thuû tinh láng ®Ó t¹o gel ë pH 9-10. Thµnh phÇn gel lµ 

2Na 2 O.Al 2 O 3 .1,75SiO 2 .70H 2 O. TiÕn hµnh kÕt tinh ë 100 o C, trong 4-8 giê. Läc, 

sÊy ë 120 o C vµ nung ë 400 o C. Kh n¨ng hÊp phô n−íc cña zeolit A thu ®−îc 

®¹t 26%. T¹i ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam ®· triÓn khai sn xuÊt 

pilot c«ng suÊt 15 tÊn zeolit A/n¨m. 

Zeolit X vµ Y 

Zeolit X vµ Y cã cïng d¹ng cÊu tróc tinh thÓ, chØ kh¸c nhau vÒ tØ sè 

Si/Al. Tæng hîp zeolit X tõ thuû tinh láng cã 25% SiO 2 vµ 12,5% Na 2 O, cïng 

víi xót vµ hydroxit nh«m c«ng nghiÖp. 

Zeolit lo¹i Y cã ý nghÜa c«ng nghiÖp quan träng h¬n, v× cã thÓ sö dông ®Ó 

chÕ t¹o chÊt xóc t¸c FCC cho c«ng nghiÖp läc dÇu. Zeolit Y ®−îc Barrer tæng hîp 

lÇn ®Çu tiªn, vÒ sau, cßn ®−îc nghiªn cøu tæng hîp trong nh÷ng c«ng tr×nh cña 

nhiÒu t¸c gi kh¸c. Zeolit lo¹i Y ®−îc sn xuÊt quy m« lín trong c«ng nghiÖp ®Ó 

phôc vô cho viÖc chÕ t¹o xóc t¸c cracking vµ çc xóc t¸c kh¸c. 

Mét trong nh÷ng ®Æc tr−ng quan träng cña zeolit Y ®−îc dïng trong xóc 

t¸c lµ ®¹i l−îng tØ sè mol SiO 2 :Al 2 O 3 trong zeolit t¹o thµnh, khi t¨ng tØ sè ®ã tõ 

3,0 lªn 5,5 lµm t¨ng ®é bÒn nhiÖt cña zeolit. 

Çc nhµ nghiªn cøu ®· ph¸t triÓn mét sè ph−¬ng ph¸p tæng hîp zeolit 

lo¹i Y kh¸c nhau vÒ d¹ng nguyªn liÖu chøa silic ®Çu. Theo ph−¬ng ph¸p oxit 

silic, khi ®iÒu chÕ khèi phn øng cÇn dïng oxit silic ph©n t¸n nhá, theo 

ph−¬ng ph¸p sol - dïng sol SiO 2 ®Ëm ®Æc, cßn theo ph−¬ng ph¸p silicat - dïng 

dung dÞch natri silicat. Ph−¬ng ph¸p tæng hîp zeolit lo¹i Y cã sö dông mÇm 

14

kÕt tinh cho phÐp thu ®−îc zeolit cã tØ sè mol khong 5. Nhê çc mÇm kÕt tinh 

cã thÓ më réng ph¹m vi çc d¹ng nguyªn liÖu ®Çu chøa silic. 

TÊt c çc ph−¬ng ph¸p tæng hîp zeolit lo¹i Y ®· biÕt ®Òu ®−îc øng dông 

c«ng nghiÖp. 

Zeolit ZSM-5 lÇn ®Çu tiªn ®−îc tæng hîp trong ®iÒu kiÖn cã sö dông 

t¸c nh©n ®Þnh h−íng cÊu tróc (template), ®ã lµ tetra n-propyl amoni hydroxit 

(CH 3 CH 2 CH 2 ) 4 NOH (RNOH). Hçn hîp kÕt tinh cã thµnh phÇn mol nh− sau: 

OH - /SiO 2 = 0,2÷0,75; 

R 4 N + /(R 4 N + +Na + ) = 0,4÷0,9; 

H 2 O/OH - = 10÷300; 

SiO 2 /Al 2 O 3 = 10÷40. 

Qu¸ tr×nh kÕt tinh ®−îc thùc hiÖn trong autoclave ë nhiÖt ®é 150÷175 o C 

trong khong thêi gian tõ 12 giê ®Õn 8 ngµy. ZSM-5 thu ®−îc cã tØ sè mol 

SiO 2 /Al 2 O 3 ≥ 30. 

Cã thÓ sö dông t¸c nh©n ®Þnh h−íng cÊu tróc lµ natri n-dodexylbenzensunfonat 

n-C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 Na trong dung dÞch n−íc. Qu¸ tr×nh kÕt tinh xy 

ra dÔ dµng ë 180 o C, ¸p suÊt h¬i n−íc P H2O = 10 kg/cm 2 trong 4 giê. T¸c dông cña 

natri n-dodexylbenzensunfonat hoµn toµn gièng tetra n-propylamoni hy®roxit. 

NÕu sö dông template lµ 1,6-diaminohexan (R), th× thµnh phÇn mol cña 

hçn hîp phn øng nh− sau: 

R/SiO 2 = 0,1÷0,5; 

SiO 2 /Al 2 O 3 = 15÷100; 

OH - /SiO 2 = 0,05÷0,30. 

Qu¸ tr×nh kÕt tinh ®−îc thùc hiÖn trong autoclave ë 130÷180 o C trong 

thêi gian 50÷145 giê. Cã thÓ thu ®−îc kÕt qu tèt h¬n, nÕu cho thªm vµo hçn 

hîp phn øng t¸c nh©n t¹o mÇm, vÝ dô 50÷1500 ppm silicalit. 

NÕu dïng mÇm kÕt tinh, th× cã thÓ kh«ng cÇn sö dông template. MÇm 

cã thÓ lµ l−îng nhá tinh thÓ ZSM-5. Ch¼ng h¹n, nÕu tØ sè mol trong hçn hîp 

phn øng lµ: 

15

SiO 2 /Al 2 O 3 = 43; 

OH - /SiO 2 = 0,24; 

Na + /SiO 2 = 0,24; 

H 2 O/SiO 2 = 6,6; 

vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh kÕt tinh trong b×nh teflon kÝn trong 2 giê ë 140 o C, 

th× thu ®−îc sn phÈm ZSM-5 víi 60% kÕt tinh vµ tØ sè SiO 2 /Al 2 O 3 lín h¬n 12. 

Còng b»ng ph−¬ng ph¸p sö dông mÇm kÕt tinh cã thÓ tæng hîp ZSM-5 

®¹t tØ sè SiO 2 /Al 2 O 3 = 35÷102 tõ tro ®èt trÊu (vá lóa). Trong tro trÊu hµm 

l−îng SiO 2 >90% träng l−îng (t.l.). Cho thªm Al 2 O 3 vµ NaOH vµo tro trÊu ®Ó 

®¹t çc tØ lÖ mol SiO 2 /Al 2 O 3 = 15÷150; Na 2 O/Al 2 O 3 = 2÷10 cïng víi mÇm kÕt 

tinh lµ 1% silicalit. Qu¸ tr×nh kÕt tinh ®−îc thùc hiÖn ë 190 o C trong 18 giê. 

Theo h−íng nµy cã thÓ thu ®−îc ZSM-5 víi gi¸ rÎ h¬n. 

Tæng hîp zeolit Mordenit 

Mét ph−¬ng ¸n chÕ t¹o mordenit lµ t¹o gel tõ Al 2 (SO 4 ) 3 vµ thuû tinh láng ë 

nhiÖt ®é phßng. Bæ sung NaOH vµo hçn hîp, sau ®ã lµm giµ gel trong 12 ®Õn 24 

giê. Cho toµn bé gel ®· ®−îc lµm giµ vµo b×nh teflon vµ ®Æt trong autoclave, kÕt 

tinh ë 170 o C trong thêi gian tõ 24 ®Õn 72 giê. §Ó nguéi hçn hîp phn øng thu 

®−îc, läc, röa, sÊy vµ nung ë 550 o C trong 5 giê ®Ó æn ®Þnh cÊu tróc. 

Tæng hîp zeolit Clinoptilolit 

Clinoptilolit còng lµ lo¹i zeolit ®−îc sö dông nhiÒu, nhÊt lµ trong xö lý « 

nhiÔm m«i tr−êng. Clinoptilolit tù nhiªn kh¸ s¹ch, nªn ®−îc −a dïng. 

Clinoptilolit ®−îc tæng hîp b»ng qu¸ tr×nh kÕt tinh thuû nhiÖt. Gel ®−îc chÕ 

t¹o tõ LiOH, Al(OH) 3 vµ silicagel. Qu¸ tr×nh kÕt tinh ®−îc thùc hiÖn trong 

autoclave ë nhiÖt ®é 250-300 o C trong thêi gian 2-5 ngµy. pH cña hçn hîp 

phn øng cuèi cïng lµ 7,1-8,7. LiOH cã thÓ ®−îc thay b»ng NaOH hay KOH. 

3. S¬ ®å c«ng nghÖ tæng hîp zeolit lo¹i Y 

§Ó cã thÓ h×nh dung qu¸ tr×nh c«ng nghÖ tæng hîp zeolit, d−íi ®©y nªu 

çc s¬ ®å tæng hîp zeolit b»ng ph−¬ng ph¸p thuû nhiÖt trong c«ng nghiÖp víi 

vÝ dô tæng hîp zeolit NaY. 

16

* ChÕ t¹o zeolit NaY theo ph−¬ng ph¸p oxit silic 

Qu¸ tr×nh chÕ t¹o zeolit NaY theo ph−¬ng ph¸p oxit silic bao gåm nh÷ng 

giai ®o¹n c¬ bn sau ®©y: 

a) chuÈn bÞ dung dÞch silicat vµ aluminat natri, nitrat amoni; 

b) kÕt tña silic dioxit tõ dung dÞch silicat natri b»ng dung dÞch muèi amoni; 

c) läc vµ röa huyÒn phï oxit silic; 

d) chuÈn bÞ vµ kÕt tinh aluminosilicagel kiÒm; 

®) läc huyÒn phï zeolit vµ röa hÕt dung dÞch n−íc çi. 

S¬ ®å nguyªn t¾c cña c«ng nghÖ chÕ t¹o zeolit NaY theo ph−¬ng ph¸p 

nãi trªn ®−îc minh ho¹ trªn h×nh 8. 

Dung dÞch ®Ëm ®Æc silicat natri ®−îc chuÈn bÞ b»ng çch nung chy 

silicat natri r¾n b»ng h¬i ¸p suÊt cao trong autoclave, sau khi pha lo·ng vµ ®Ó 

®øng ®−îc trén trong thïng 1 víi dung dÞch n−íc çi quay vßng trë l¹i vµ ®−a 

vµo kÕt tña silic oxit. Dung dÞch lµm viÖc cña muèi amoni ®−îc chuÈn bÞ trong 

thïng 10 vµ ®−îc b¬m 13 ®Èy vµo thiÕt bÞ kÕt tña. Trong thiÕt bÞ trén 2 khuÊy 

liªn tôc ë 20-30 0 C tiÕn hµnh kÕt tña silic dioxit. HuyÒn phï thu ®−îc ®em 

chuyÓn vµo mét trong nh÷ng thïng 3, tõ ®ã ®−a vµo thiÕt bÞ läc Ðp tù ®éng 

kiÓu buång 4. B¸nh oxit silic ®· röa (cã ®é Èm 70-75% khèi l−îng (k.l)), tõ 

thiÕt bÞ läc ®−îc chuyÓn vµo c«ng ®o¹n chuÈn bÞ aluminosilicahydrogel. 

Dung dÞch aluminat natri ®−îc chuÈn bÞ trong thiÕt bÞ phn øng b»ng 

çch hoµ tan hydroxit nh«m trong dung dÞch kiÒm ë nhiÖt ®é 100-110 0 C. Sau 

khi lµm l¹nh vµ ®Ó ®øng trong thïng 11, dung dÞch aluminat natri ®−îc chuyÓn 

vµo thiÕt bÞ trén 5, dung dÞch kiÒm natri còng ®−îc ®−a vµo ®ã. B¸nh oxit silic 

®−îc n¹p vµo dung dÞch aluminat natri ®· chuÈn bÞ. Aluminosilicohydrogel 

thu ®−îc sau khi ®ång thÓ ho¸ tõ thïng 5 ®−îc b¬m vµo thiÕt bÞ kÕt tinh 6. §Ó 

kÕt tinh zeolit NaY cÇn chuÈn bÞ alumino-silicohydrogel cã tØ lÖ mol çc oxit 

nh− sau: SiO 2 :Al 2 O 3 = 6-8; Na 2 O:Al 2 O 3 = 0,28-0,40; H 2 O:Na 2 O = 30-40. 

Aluminosilicohydrogel ®−îc ®un nãng trong thiÕt bÞ kÕt tinh cã khuÊy ®Õn 

nhiÖt ®é kÕt tinh 90-98 0 C b»ng cung cÊp h¬i n−íc qua hÖ thèng xo¾n. KÕt tinh 

xy ra khi kh«ng khuÊy khèi phn øng trong suèt 12-16 giê. Khi kÕt thóc kÕt 

tinh, huyÒn phï zeolit ®−îc ®Èy vµo thiÕt bÞ läc Ðp kiÓu buång tù ®éng 8 ®Ó 

17

t¸ch dung dÞch n−íc çi vµ röa zeolit. Dung dÞch n−íc çi ®−îc dïng trë l¹i 

cho qu¸ tr×nh kÕt tña oxit silic. 

NaY 

H×nh 8. S¬ ®å nguyªn t¾c c«ng nghÖ chÕ t¹o zeolit NaY b»ng ph−¬ng 

ph¸p oxit silic 

1- Thïng ®ùng dung dÞch silicat natri; 

2- M¸y trén ®Ó kÕt tña gel SiO 2 ; 

3- Thïng ®ùng gel SiO 2 ; 

4- ThiÕt bÞ läc Ðp ®Ó läc gel SiO 2 ; 

5- Thïng ®ùng ®Ó chuÈn bÞ hçn hîp phn øng; 

6- ThiÕt bÞ kÕt tinh; 

7- Thïng ®Ó chuÈn bÞ huyÒn phï n−íc cña zeolit; 

8- ThiÕt bÞ läc Ðp ®Ó läc huyÒn phï zeolit; 

9- Thïng ®ùng dung dÞch n−íc çi; 

10- Thïng ®Ó chuÈn bÞ dung dÞch lµm viÖc, nitrat amoni; 

11- Thïng ®ùng kiÒm; 

12- Thïng ®ùng dung dÞch aluminat natri; 

13- M¸y b¬m. 

I-Nitrat amoni; II-n−íc; III-dung dÞch aluminat natri; IV-dung dÞch kiÒm; V- dung 

dÞch thuû tinh láng. 

18

* ChÕ t¹o zeolit NaY b»ng ph−¬ng ph¸p sol 

Qu¸ tr×nh chÕ t¹o zeolit NaY b»ng ph−¬ng ph¸p sol bao gåm nh÷ng giai 

®o¹n chÝnh nh− sau: 

a) ChuÈn bÞ çc dung dÞch silicat vµ aluminat natri; 

b) ChuÈn bÞ sol axit silixic b»ng çch decation ho¸ dung dÞch lo·ng cña 

silicat natri cã nång ®é 35-40 g/l SiO 2 ; 

c) T¨ng nång ®é sol axit silicxic ®Õn 190-200 g/l SiO 2 ; 

d) ChuÈn bÞ kÕt tinh aluminosilicagel kiÒm; 

®) Läc huyÒn phï zeolit vµ röa. 

S¬ ®å nguyªn t¾c c«ng nghÖ chÕ t¹o zeolit NaY b»ng ph−¬ng ph¸p sol 

silicat ®−îc tr×nh bÇy trªn h×nh 9. 

H×nh 9. S¬ ®å nguyªn t¾c c«ng nghÖ chÕ t¹o zeolit NaY bét b»ng ph−¬ng 

ph¸p sol silicat 

1 - Thïng ®Ó chuÈn bÞ dung dÞch lo·ng silicat natri (V = 50 m 3 ); 

2 - Thïng ®Ó chuÈn bÞ dung dÞch lo·ng axit sunfuric (V =25 m 3 ); 

3 - ThiÕt bÞ läc cation (V = 10 m 3 ); 

4,5 - ThiÕt bÞ bay h¬i ®Ó lµm bay h¬i dung dÞch lo·ng axit silixic; 

6 - Thïng ®Ó chuÈn bÞ dung dÞch silicasol (V = 25 m3); 

7 - B×nh l−êng silicasol (V = 10 m3); 

8 - ThiÕt bÞ kÕt tinh (V = 20 m3); 

9 - M¸y läc Ðp (ФПАК-25); 

10 - Thïng ®Ó chuÈn bÞ huyÒn phï n−íc cña zeolit; 

11 - M¸y b¬m; I- Dung dÞch silicat natri; II- n−íc; III- h¬i; IV-H 2 SO 4 . 

19

Dung dÞch ®Ëm ®Æc silicat natri sau khi pha lo·ng trong thïng 1 ®Õn nång 

®é SiO 2 35-40 g/l ®−îc ®−a qua líp cationit (vÝ dô, KY-2) ®i vµo thiÕt bÞ läc 3. 

Dung dÞch sol thu ®−îc ®em chuyÓn vµo thiÕt bÞ bay h¬i 4 vµ 5, cho bay h¬i 

®Õn nång ®é SiO 2 190-200 g/l. Sau khi lµm l¹nh, dung dÞch ®Ëm ®Æc cña sol tõ 

thïng 6 qua b×nh l−êng 7 ®−a vµo thiÕt bÞ kÕt tinh 8 ®Ó t¹o thµnh 

aluminosilicagel b»ng çch trén çc dung dÞch aluminat natri, kiÒm natri vµ 

silicasol. Gel t¹o thµnh ®−îc lµm giµ ho¸ trong 3 giê ë nhiÖt ®é phßng vµ kÕt 

tinh ë 95-98 0 C trong 24 giê trong ®iÒu kiÖn kh«ng khuÊy. 

Nh−îc ®iÓm cña çc ph−¬ng ph¸p nªu trªn lµ kh«ng thÓ sö dông dung 

dÞch silicat natri ®Ó chÕ t¹o aluminosilicagel. C hai ph−¬ng ph¸p ®Òu ®ßi hái 

phi lo¹i tr−íc kiÒm ra khái dung dÞch silicat natri. Theo ph−¬ng ph¸p sol ®iÒu 

®ã ®¹t ®−îc nhê decation ho¸ dung dÞch lo·ng silicat natri b»ng nhùa trao ®æi 

ion, theo ph−¬ng ph¸p axit silixic phi t¸ch dioxit silic ra khái dung dÞch 

silicat natri. Thao t¸c t¸ch tr−íc dioxit silic ra khái kiÒm ®ßi hái thiÕt bÞ bæ 

sung, cßn theo ph−¬ng ph¸p sol - th× cÇn phi tiªu hao thªm n¨ng l−îng ®Ó bay 

h¬i dung dÞch lo·ng. Khi chuÈn bÞ aluminosilicagel l¹i phi thùc hiÖn thao t¸c 

ng−îc l¹i: trong thµnh phÇn aluminosilicagel phi ®−a vµo kiÒm cïng víi dung 

dÞch aluminat natri vµ natri kiÒm ®Ó ®m bo tØ lÖ mol cÇn thiÕt cho viÖc kÕt 

tinh zeolit Na 2 O : SiO 2 = 0,3-0,4. 

Kh n¨ng sö dông dung dÞch silicat natri ®Ó chÕ t¹o zeolit NaY cã thÓ ®¹t 

®−îc nhê ®−a vµo aluminosilicagel çc mÇm kÕt tinh ®· ®−îc chuÈn bÞ riªng. 

* ChÕ t¹o zeolit NaY b»ng ph−¬ng ph¸p silicat 

Qu¸ tr×nh chÕ t¹o zeolit NaY b»ng ph−¬ng ph¸p silicat bao gåm nh÷ng 

giai ®o¹n sau: 

a) chuÈn bÞ çc dung dÞch silicat natri, sunfat nh«m vµ aluminat natri; b) 

chuÈn bÞ aluminosilicagel v« ®Þnh h×nh, thªm mÇm kÕt tinh; 

c) chuÈn bÞ hçn hîp phn øng – aluminosilicagel vµ kÕt tinh thµnh zeolit; 

d) läc huyÒn phï zeolit vµ röa hÕt kiÒm. 

20

S¬ ®å c«ng nghÖ cña qu¸ tr×nh ®−îc tr×nh bÇy trªn h×nh 10. 

H×nh 10: S¬ ®å c«ng nghÖ chÕ t¹o zeolit Y 

1-4: Thïng l−êng dung dÞch axit, siliçt natri, aluminat natri vµ kiÒm; 

5: ThiÕt bÞ kÕt tinh; 

6: Thïng ®Ó chuÈn bÞ mÇm kÕt tinh; 

7: ThiÕt bÞ läc Ðp; 

8: Thïng ®ùng huyÒn phï zeolit; 

9: B¬m; 

I-IV: T−¬ng øng lµ çc dung dÞch axit sunfuric, silicat natri, aluminat natri vµ kiÒm 

Trong thiÕt bÞ trén 6 chuÈn bÞ aluminosilicagel cã thµnh phÇn x¸c ®Þnh 

b»ng çch trén çc dung dÞch kiÒm natri, aluminat vµ silicat natri ë nhiÖt ®é 

20-30 0 C. Gel chøa mÇm – trung t©m kÕt tinh cã kh n¨ng t¹o thµnh zeolit kiÓu 

faujasit. Hçn hîp phn øng ®−îc chuÈn bÞ b»ng çch trén lÇn l−ît çc dung 

dÞch silicat natri, sunfat nh«m vµ aluminat natri. KÕt tinh hçn hîp phn øng 

®−îc thùc hiÖn sau khi ®ång thÓ ho¸ hçn hîp vµ n¹p aluminosilicagel v« ®Þnh 

h×nh – tøc lµ mÇm kÕt tinh. Ph−¬ng ph¸p silicat chÕ t¹o ®−îc zeolit NaY bét 

21

nhê sö dông kiÒm cã trong dung dÞch silicat natri, vµ tr¸nh ®−îc thao t¸c 

trung hoµ do ®ã cã −u thÕ râ rµng so víi çc ph−¬ng ph¸p axit silixic vµ 

ph−¬ng ph¸p sol. HiÖn nay ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc øng dông réng r·i ®Ó chÕ 

t¹o zeolit NaY, ®¸p øng nhu cÇu chÕ t¹o xóc t¸c cracking. 

§Ó cã thÓ so s¸nh hiÖu qu cña çc ph−¬ng ph¸p tæng hîp zeolit Y, ë 

bng 2 nªu møc tiªu hao nguyªn liÖu chÝnh cho viÖc chÕ t¹o 1 tÊn sn phÈm. 

Bng 2. Tiªu hao nguyªn liÖu vµ t¸c nh©n phn øng ®Ó chÕ t¹o zeolit 

NaY b»ng çc ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau (tÝnh cho1tÊn zeolit) [9] 

T¸c nh©n phn øng 

Ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o 

Axit silixic Sol silicat 

Silicat natri, tÊn 

Hydroxit nh«m, tÊn 

KiÒm natri (42%), tÊn 

Axit sunfuric (92%), tÊn 

Nitrat amoni, tÊn 

Nhùa trao ®æi cation, kg 

1,02 

0,4 

1,91 

- 

1,67 

- 

1,84 

0,26 

1,64 

1,2 

- 

7 

1,48 

1,35 

0,50 

0,20 

- 

- 

§Ó tæng hîp zeolit cã hµm l−îng silic cao, ®iÒu kiÖn quan träng lµ sö 

dông SiO 2 ho¹t tÝnh. Kh n¨ng phn øng cña SiO 2 phô thuéc vµo nång ®é 

nhãm hy®roxyl trong hçn hîp phn øng [OH - ]. Kh n¨ng phn øng cña SiO 2 

cao khi [OH - ] thÊp. 

Mét tËp thÓ khoa häc ë n−íc ta cã th«ng b¸o lµ ®· tæng hîp ®−îc zeolit Y 

víi tØ sè SiO 2 /Al 2 O 3 = 5,2-5,3 vµ bÒ mÆt riªng 836-843 m 2 /g tõ thuû tinh láng 

Biªn Hoµ, nh«m sunfat T©n B×nh vµ NaOH c«ng nghiÖp. Thµnh phÇn gel 

2Na 2 SO 4 .2Na 2 O.Al 2 O 3 .7SiO 2 .150H 2 O ®−îc t¹o thµnh ë nhiÖt ®é phßng trong 3 

giê. Gel ®−îc giµ ho¸ trong 24 giê. Giai ®o¹n kÕt tinh ®−îc thùc hiÖn ë nhiÖt 

®é 100 o C trong 12 giê d−íi ¸p suÊt khÝ quyÓn. 

Zeolit cã thÓ ®−îc chÕ t¹o tõ nguyªn liÖu tù nhiªn, vÝ dô kho¸ng sÐt 

kaolin. §Ó chuyÓn kaolin thµnh d¹ng ho¹t ®éng cã thÓ tham gia phn øng t¹o 

thµnh zeolit, th× phi xö lý nhiÖt kaolin ë khong 600 o C. Khi ®ã, kaolin 

22

chuyÓn thµnh d¹ng metakaolin v« ®Þnh h×nh. NÕu chØ dïng metakaolin ®Ó kÕt 

tinh, th× chØ thu ®−îc zeolit cã tØ sè Si/Al = 1 (zeolit A) theo s¬ ®å sau ®©y: 

500-600 o C 

Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ⎯⎯→ 

kaolin 

2Al 2 Si 2 O 7 + 4H 2 O 

metakaolin 

6Al 2 Si 2 O 7 + 12NaOH (aq) ⎯⎯→ Na 12 (AlO 2 ) 12 (SiO 2 ) 12 .27H 2 O + 6H 2 O 

23 

zeolit A 

NÕu muèn tæng hîp zeolit víi tØ sè Si/Al cao h¬n 1, th× phi thªm SiO 2 

vµo metakaolin. Nguån silic ®ã cã thÓ lµ silicat natri hay keo SiO 2 . 

Theo h−íng nµy, ë n−íc ta ®· cã th«ng b¸o lµ ®· tæng hîp ®−îc zeolit Y 

tõ kho¸ng sÐt kaolin ViÖt Nam kh«ng nung. Kaolin ®−îc xö lý b»ng axit HCl 

®Ó lo¹i çc t¹p chÊt Fe 2 O 3 vµ K 2 O, ®ång thêi gim hµm l−îng cña nh«m. 

Trong hçn hîp phn øng cã thªm oxit silic, kiÒm vµ phøc chÊt h÷u c¬. KÕt 

tinh thuû nhiÖt ë ¸p suÊt khÝ quyÓn trong 48 giê. Sn phÈm thu ®−îc lµ zeolit 

Y cã tØ sè SiO 2 /Al 2 O 3 lµ 3,8 vµ 4,5. Tuy nhiªn, so víi tæng hîp zeolit Y tõ 

metakaolin (kaolin ®· nung ë 650 o C), th× tõ kaolin kh«ng nung chØ thu ®−îc 

zeolit ®é kÕt tinh thÊp h¬n. 

4. BiÕn tÝnh zeolit 

* Trao ®æi ion lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc ¸p dông nhiÒu nhÊt. Zeolit tæng hîp 

ban ®Çu th−êng ë d¹ng cation Na + . Thay Na + b»ng çc cation kh¸c võa cã thÓ 

biÕn ®æi tÝnh chÊt cña zeolit, v× lµm thay ®æi tr−êng tÜnh ®iÖn bªn trong zeolit, 

t¹o cho zeolit cã tÝnh chÊt axit vµ bn chÊt t©m ho¹t ®éng hÊp phô vµ xóc t¸c, 

còng nh− thay ®æi kh n¨ng hÊp phô vµ ®é chän läc. Nãi chung, mét cation ho¸ 

trÞ hai cã thÓ thay thÕ ®−îc cho hai cation Na + , cßn mét cation ho¸ trÞ ba, cã thÓ 

thay thÕ ®−îc ba cation Na + . Çc cation ®Êt hiÕm hay cation kim lo¹i chuyÓn 

tiÕp cã thÓ mang vµo zeolit nh÷ng tÝnh chÊt ®Æc thï liªn quan ®Õn bn chÊt cña 

nh÷ng cation ®ã. Cation amoni NH 4 

+ 

cã thÓ trao ®æi víi mét Na + , vµ khi gia 

nhiÖt, ion NH 4 

+ 

ph©n huû thµnh NH 3 tho¸t ra vµ ®Ó l¹i proton H + bï trõ ®iÖn tÝch 

©m, lµm cho zeolit cã tÝnh axit. §iÒu nµy ®Æc biÖt quan träng khi nghiªn cøu sö 

dông zeolit lµm çc chÊt xóc t¸c cho nh÷ng phn øng kh¸c nhau. 

* T¸ch nh«m lµ qu¸ tr×nh lµm gim hµm l−îng Al trong m¹ng l−íi, tõ ®ã 

t¨ng tØ sè Si/Al vµ lµm cho zeolit trë nªn bÒn h¬n, v× liªn kÕt Si-O ng¾n h¬n

liªn kÕt Al-O. Qu¸ tr×nh t¸ch nh«m th−êng ®−îc tiÕn hµnh theo ph−¬ng ph¸p 

xö lý thuû nhiÖt d¹ng hydro cña zeolit. T¨ng sè lÇn xö lý cã thÓ thu ®−îc 

zeolit cã tØ sè Si/Al cao h¬n. Còng cã thÓ t¸ch nh«m b»ng çch xö lý zeolit víi 

EDTA. Tuy nhiªn, kh«ng nªn t¸ch nh«m qu¸ møc, v× cã thÓ dÉn ®Õn ph¸ vì 

cÊu tróc tinh thÓ cña zeolit. 

IV. Nh÷ng TÝnh chÊt chñ yÕu cña zeolit 

D−íi ®©y nªu nh÷ng tÝnh chÊt chñ yÕu liªn quan ®Õn nh÷ng kh n¨ng øng 

dông cña zeolit, c ®èi víi zeolit tù nhiªn vµ zeolit tæng hîp. 

1.TÝnh chÊt trao ®æi ion cña l−íi ph©n tö zeolit 

Nh÷ng cation d−¬ng bï trõ ®iÖn tÝch ©m cña m¹ng l−íi zeolit dÔ dàng 

trao ®æi víi çc cation kh¸c. Cã thÓ h×nh dung cation Me + ngoµi m¹ng l−íi 

nh− h×nh sau ®©y: 

Si 

O 

Si 

O 

Si 

O 

Si 

O 

O 

- 

Al 

Me + 

O 

O 

Si 

O 

O 

O 

Si 

O Si O 

Si 

H×nh 11. Cation bï trõ Me + ngoµi m¹ng l−íi 

Th«ng th−êng, trong zeolit tù nhiªn hay tæng hîp ban ®Çu ®Òu ë d¹ng 

cation Me + lµ Na + . Phn øng trao ®æi cation cã thÓ h×nh dung nh− sau: 

n Na + -Zeol - + Me n+ → Me n+ -(Zeol - ) n + nNa + . 

Me n+ là cation kim lo¹i hãa trị n, Zeol - là mét ®iÖn tÝch ©m trªn khung 

zeolit. 

Nh÷ng ion phæ biÕn nhÊt ®Òu dÔ dµng trao ®æi b»ng zeolit. Tuy nhiªn, v× 

zeolit cã hÖ thèng cöa sæ víi kÝch th−íc ph©n tö ®ång ®Òu, nªn kh n¨ng trao 

®æi ion còng cã tÝnh chÊt lùa chän kÝch th−íc, hay hiÖu øng l−íi. HiÖu øng 

l−íi ®èi víi cation ®−îc nhËn thÊy víi nh÷ng zeolit cã cöa sæ lç nhá nhÊt vµ 

24

víi nh÷ng cation lín nhÊt. VÝ dô, Rb + (®−êng kÝnh 3,0 Å) sÏ chËm th©m nhËp 

vµo zeolit analcim, nh−ng Cs + (®−êng kÝnh 3,4 Å) th× kh«ng, cho thÊy r»ng 

analcim cã kÝch th−íc lç hiÖu dông ~3,2 Å, tøc lµ nhá h¬n kÝch th−íc cña ion 

Cs + . T−¬ng tù nh− vËy, ion tetrametyl amoni (®−êng kÝnh 6,9 Å) bÞ lo¹i ra 

khái clinoptilolit (kÝch th−íc cöa sæ 4,4 x 7,2 Å). 

Trong dung dÞch n−íc, çc cation th−êng ë d¹ng hydrat ho¸ Me(H 2 O) m+ . 

§−êng kÝnh ion hydrat ho¸ cña nh÷ng ion cã kÝch th−íc gÇn tíi h¹n ®Òu ®−îc 

so s¸nh víi çc kÝch th−íc cña çc cöa sæ cña nh÷ng lç lín nhÊt trong nh÷ng 

zeolit t−¬ng øng. Mét sè ion ®−îc trao ®æi ngay c khi ®−êng kÝnh ion hydrat 

ho¸ cña chóng lín h¬n nhiÒu so víi ®−êng kÝnh lç më. Qu¸ tr×nh trao ®æi çc 

ph©n tö dung m«i ch¾c xy ra ®èi víi çc ion nh− vËy, ®Ó khuÕch t¸n qua cöa 

më cña lç, cßn nh÷ng ion cã ®−êng kÝnh kh«ng hydrat ho¸ (®−êng kÝnh ion tinh 

thÓ) mµ qu¸ lín, th× hoµn toµn bÞ lo¹i ra. Nh÷ng ion cã ®−êng kÝnh kh«ng 

hydrat ho¸ ®ñ nhá, th× ®i vµo çc lç cã thÓ kh¸c nhau vÒ tèc ®é trao ®æi, v× kh¸c 

biÖt nhau vÒ n¨ng l−îng ho¹t ho¸ cÇn thiÕt ®Ó trao ®æi çc ph©n tö dung m«i. 

Ngoµi mét sè hiÖu øng l−íi ion, zeolit nãi chung cßn thÓ hiÖn ®é lùa 

chän cao ®èi víi trao ®æi ion gi÷a nh÷ng ion dÔ dµng th©m nhËp çc lç zeolit. 

VÝ dô, zeolit A cã ®é lùa chän lín ®èi víi Ca 2+ so víi Na + , kh¸c víi çc nhùa 

trao ®æi cation kiÓu axit m¹nh. HÖ sè lùa chän K Ca Na ®èi víi møc ®é trao ®æi 

thÊp (0-20%) lµ ≥ 130, dÇn dÇn gim xuèng ë møc ®é trao ®æi t¨ng lªn (vÝ dô, 

~ 40 ë møc ®é trao ®æi 50%) so víi ~2,5-3,0 ®èi víi chÊt trao ®æi cation nhùa 

axit polystyrensulfonic. 

Dung lùîng trao ®æi ion cña chÊt trao ®æi ion zeolit lµ hµm sè cña tØ lÖ 

mol SiO 2 /Al 2 O 3 , v× mçi tø diÖn AlO 4 trong khung zeolit cã mét vÞ trÝ trao ®æi 

ion. Dung l−îng trao ®æi ion cßn phô thuéc vµo d¹ng cation. 

§é lùa chän trao ®æi ion vµ ti träng trªn zeolit phô thuéc vµo pH (H + lµ 

cation c¹nh tranh), nhiÖt ®é vµ ho¸ häc dung dÞch n−íc. Çc cation c¹nh tranh, 

lùa chän dung m«i, sù cã mÆt cña t¸c nh©n t¹o phøc, nång ®é dung dÞch vµ 

lo¹i anion cã mÆt cã thÓ lµm thay ®æi chÊt l−îng t¸ch b»ng trao ®æi ion (qua 

nh h−ëng cña nh÷ng biÕn sè ®ã lªn ho¹t tÝnh cña çc cation trong dung dÞch, 

còng gièng nh− ®èi víi nhùa trao ®æi ion). May m¾n lµ, v× ®é cøng ch¾c cña 

khung zeolit, çc nh h−ëng cña çc th«ng sè ®ã lªn qu¸ tr×nh trao ®æi ion nãi 

chung cña zeolit kh«ng qu¸ phøc t¹p vµ cã thÓ dù ®o¸n ®−îc dÔ dµng h¬n so 

25

víi çc nhùa trao ®æi ion h÷u c¬, v× trong çc lo¹i nhùa ®ã, sù hÊp phô phøc 

t¹p vµ hiÖn t−îng tr−¬ng phång xy ra kÌm theo nh÷ng thay ®æi trong tÝnh 

chÊt trao ®æi ion cña chóng. 

Sù t¹o phøc cña cation cã thÓ lµm biÕn ®æi râ rÖt tÝnh chÊt trao ®æi ion. VÝ 

dô, trong zeolit A, ion Ag + trao ®æi rÊt thuËn lîi víi Na + , nh−ng Na + l¹i thÝch 

hîp h¬n so víi ion phøc Ag(NH 3 ) 2 + . Nh− vËy, viÖc t¸i sinh zeolit ®· trao ®æi 

ion cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng t¸c nh©n t¹o phøc trong dung dÞch t¸i sinh. 

Còng nh− vËy, thªm çc t¸c nh©n t¹o phøc cã thÓ cho phÐp zeolit t¸ch b»ng 

trao ®æi ion, trong khi kh«ng thÓ ®¹t ®−îc b»ng çc ph−¬ng ph¸p kh¸c. 

Dung l−îng trao ®æi ion hiÖu dông cña zeolit cã thÓ lµ lín nhÊt ë nhiÖt ®é 

cao, ®ã lµ do kh n¨ng chÊp nhËn çc ion lín ë nh÷ng nhiÖt ®é cao. Trong mét 

sè tr−êng hîp trao ®æi ion cã thÓ xy ra ë nhiÖt ®é cao h¬n, nh−ng mét phÇn 

kh«ng thuËn nghÞch ë nhiÖt ®é thÊp h¬n, ë ®ã çc ion lín kh«ng thÓ khuÕch 

t¸n qua çc lç nhá h¬n. 

2. TÝnh chÊt hÊp phô cña zeolit 

HÊp phô là qu¸ tr×nh làm t¨ng nång ®é chÊt bÞ hÊp phô trªn bÒ mÆt chÊt 

hÊp phô. Zeolit là mét lo¹i chÊt hÊp phô cã bÒ mÆt ph¸t triÓn và hÖ thèng cöa 

sæ cøng ch¾c cã kÝch th−íc ph©n tö. V× bÒ mÆt trong cña zeolit ph¸t triÓn h¬n 

bÒ mÆt ngoµi nhiÒu lÇn, nªn hiÖn t−îng hÊp phô chñ yÕu xy ra trªn bÒ mÆt 

trong, tøc là çc ph©n tö bÞ hÊp phô phi ®i qua ®−îc cöa sæ cña zeolit. Nh÷ng 

ph©n tö cã kÝch th−íc nhá h¬n hay b»ng kÝch th−íc cöa sæ míi ®i vào ®−îc bÒ 

mÆt trong, cßn nh÷ng ph©n tö cã kÝch th−íc lín h¬n kÝch th−íc cöa sæ cña 

zeolit, th× bÞ ®Èy ra ngoài và kh«ng bÞ hÊp phô trªn zeolit. §ã lµ tÝnh chÊt hÊp 

phô chän läc cña zeolit r©y ph©n tö. HÊp phô chän läc là mét tÝnh chÊt ®Æc thï 

và cã nhiÒu øng dông cña zeolit. 

HÊp phô trªn zeolit là qu¸ tr×nh t−¬ng t¸c gi÷a ph©n tö bÞ hÊp phô vµ bÒ 

mÆt trong cña zeolit. Th«ng th−êng, trªn bÒ mÆt zeolit ®· hÊp phô n−íc và 

n−íc lÊp ®Çy khong kh«ng gian trèng bªn trong zeolit. Tr−íc khi sö dông 

zeolit ®Ó hÊp phô çc ph©n tö kh¸c, phi tiÕn hành lo¹i çc ph©n tö n−íc ®ã ra 

khái zeolit, tøc là thùc hiÖn qu¸ tr×nh dehydrat ho¸, th−êng lµ b»ng çch n©ng 

nhiÖt ®é, cã thÓ kÕt hîp víi xö lý ch©n kh«ng. L−îng chÊt bÞ hÊp phô trªn 

zeolit phô thuéc vào nhiÖt ®é, ¸p suÊt, bn chÊt cña chÊt bÞ hÊp phô và bn 

chÊt cña zeolit. 

26

Qu¸ tr×nh hÊp phô trªn zeolit cã tÝnh chÊt thuËn nghÞch. Nh÷ng ph©n tö bị 

hÊp phô trªn zeolit cã thÓ ®−îc gii phãng hoàn toàn ra khái zeolit và kh«ng bị 

biÕn d¹ng. §©y ®−îc gäi là qu¸ tr×nh gii hÊp phô. Nhê tÝnh chÊt hÊp phô chän 

läc và thuËn nghÞch này mà cã thÓ sö dông zeolit ®Ó ph©n t¸ch çc hçn hîp 

cña nh÷ng chÊt khÝ hay chÊt láng. 

3. TÝnh chÊt axit cña zeolit 

TÝnh chÊt axit cña zeolit cã ý nghÜa quan träng trong c«ng nghÖ chÕ t¹o 

xóc t¸c, nhê tÝnh chÊt này mà zeolit cã thÓ làm xóc t¸c cho nhiÒu qu¸ tr×nh 

phn øng ho¸ häc, nhÊt là trong ho¸ dÇu. 

TÝnh chÊt axit cña zeolit cã ®−îc còng xuÊt ph¸t tõ kh n¨ng trao ®æi ion. 

NÕu ë d¹ng Na + , th× zeolit kh«ng cã tÝnh chÊt axit. Nh−ng khi Na + trao ®æi víi 

ion H + , th× zeolit trë thành d¹ng hydro, tøc là proton thay cho Na + bï trõ ®iÖn 

tÝch ©m trong zeolit: 

Na + -Zeol + H + → H + -Zeol + Na + . 

Nh− vËy, khi xö lý zeolit víi mét axit, vÝ dô, HCl, th× cã thÓ chuyÓn zeolit 

vÒ d¹ng axit. 

Còng cã thÓ thu ®−îc d¹ng axit khi trao ®æi víi mét cation ®a ho¸ trị, vÝ dô 

Mg 2+ . V× Mg 2+ trong dung dÞch th−êng ë d¹ng hydrat ho¸ Mg(H 2 O) 2+ , nªn khi 

trao ®æi ion tõ dung dịch n−íc, ion magie vào zeolit còng ë d¹ng hydrat ho¸: 

2 Na + -Zeol - + Mg(H 2 O) 2+ → Mg(H 2 O) 2+ -(Zeol - ) 2 + 2Na + . 

Khi xö lý nhiÖt zeolit chøa magie, th× ph©n tö n−íc ph©n ly, t¹o ra mét 

proton: 

Mg(H 2 O) 2+ -(Zeol - ) 2 → Mg(OH) + -Zeol - + H + -Zeol - . 

Nh− vËy là sau khi xö lý nhiÖt d¹ng cation ®a ho¸ trÞ cña zeolit, th× cã thÓ 

chuyÓn zeolit thành d¹ng axit. 

§é axit cßn phô thuéc vµo tØ sè Si/Al trong zeolit. Nãi chung, zeolit cã tØ 

sè nµy cao h¬n, th× cã çc t©m axit m¹nh h¬n. 

4. §é bÒn cña zeolit 

Zeolit cã khung m¹ng cøng vµ bÒn v÷ng, bÒn ®Õn nhiÖt ®é cao, bÒn víi 

t¸c dông oxi ho¸-khö, víi bøc x¹ ion ho¸, vµ kh«ng bÞ mµi mßn vËt lý do t¸c 

27

dông thÈm thÊu, kh«ng gièng nh− ®èi víi çc nhùa trao ®æi ion h÷u c¬. V× 

nh÷ng lý do ®ã, tÝnh chÊt trao ®æi ion cña zeolit t−¬ng ®èi h»ng ®Þnh h¬n vµ dÔ 

dù ®o¸n h¬n trong khong nhiÖt ®é réng, lùc ion so víi çc lo¹i chÊt trao ®æi 

ion kh¸c. 

T−¬ng tù nh− vËy, çc chÊt trao ®æi ion zeolit kh«ng hÊp thu çc ph©n tö 

hay ion h÷u c¬ vµ trë nªn bÞ bÈn, nh− dÔ dµng xy ra ®èi víi çc chÊt trao ®æi 

ion kh¸c. 

Zeolit còng bÒn ë pH cao, mµ ë ®ã, nh÷ng chÊt trao ®æi ion v« c¬ kh¸c 

(vÝ dô, zirnoni phèt ph¸t…) cã khuynh h−íng mÊt çc nhãm chøc do bÞ thñy 

ph©n chËm. Çc zeolit ®−îc tæng hîp ë pH cao (vÝ dô, pH 12-13) vµ nhiÖt ®é 

cao (vÝ dô, 100-300 o C) vµ hoµn toµn bÒn ë nh÷ng ®iÒu kiÖn ®ã. 

H¹n chÕ chñ yÕu cña viÖc sö dông chÊt trao ®æi ion zeolit lµ h¹n chÕ vÒ 

®é bÒn axit cña chóng. MÆc dï, mét sè zeolit bÒn ë pH thÊp h¬n (~pH 2), 

nh−ng ®a sè chÊt trao ®æi ion zeolit kh«ng ®−îc sö dông ë pH khong 4-5. Sö 

dông çc zeolit ë pH > 6 lµ thÝch hîp. 

Trao ®æi proton, råi sau ®ã lµ tiÕn hµnh thuû ph©n chËm nh«m m¹ng l−íi 

dÉn ®Õn mÊt mét phÇn dung l−îng trao ®æi ion (vµ ®«i khi lµm ®æ sËp cÊu tróc 

tinh thÓ) sÏ xy ra ë pH thÊp. Çc phn øng ph¸ ho¹i ®ã dÔ dµng xy ra ë 

nh÷ng zeolit cã tØ lÖ mol SiO 2 /Al 2 O 3 thÊp (vÝ dô zeolit A vµ X) vµ nhanh chãng 

xy ra ë nhiÖt ®é cao. 

Tuy nhiªn, sù ph¸ vì còng cã thÓ bÞ gim ®¸ng kÓ trong mét sè tr−êng 

hîp khi cã mÆt l−îng lín çc cation kh¸c cã kh n¨ng ®−îc gi÷ m¹nh vµ do ®ã 

c¹nh tranh víi trao ®æi proton. ChÝnh v× thÕ, khi cÇn vËn hµnh ë pH thÊp, th× 

cÇn thö nghiÖm ®é bÒn cña zeolit trong ®iÒu kiÖn cÇn sö dông. 

V. Nh÷ng kh n¨ng øng dông thùc tÕ cña zeolit 

Nh÷ng kh n¨ng øng dông cña zeolit rÊt ®a d¹ng vµ phong phó. NhiÒu 

øng dông ®· ®−îc triÓn khai trong thùc tÕ ë quy m« lín vµ mang l¹i hiÖu qu 

kinh tÕ cao. Tuy vËy, nhiÒu kh n¨ng øng dông kh¸c hiÖn ®ang cßn ®−îc tiÕp 

tôc nghiªn cøu khai th¸c vµ hoµn thiÖn. D−íi ®©y, trong khu«n khæ h¹n chÕ 

cña tµi liÖu nµy, chØ cã thÓ nªu çc néi dung chÝnh cã tÝnh chÊt giíi thiÖu ®Ó 

®Þnh h−íng cho viÖc ho¹ch ®Þnh çc néi dung ho¹t ®éng tiÕp theo. 

28

A. øng dông zeolit trong c«ng nghiÖp 

1. øng dông zeolit trong sn xuÊt chÊt giÆt röa 

øng dông zeolit trong sn xuÊt chÊt giÆt röa chñ yÕu là khai th¸c tÝnh chÊt 

trao ®æi cation cña nã. L−îng lín nhÊt cña zeolit ®−îc øng dông theo h−íng nµy. 

Tõ n¨m 1940, trong sn xuÊt chÊt giÆt röa ®· phi sö dông l−îng lín phô 

gia phosphat, cô thÓ lµ natri tripolyphosphat, cã c«ng thøc ho¸ häc lµ 

Na 5 P 3 O 10 . Së dÜ phi sö dông phô gia phosphat lµ v× trong n−íc giÆt quÇn ¸o lµ 

n−íc cøng, cã chøa çc cation canxi Ca 2+ vµ magie Mg 2+ , lµ nh÷ng cation dÔ 

dµng phn øng víi çc chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt trong chÊt giÆt röa, t¹o thµnh 

nh÷ng cÆn r¾n d¹ng v¸ng mì b¸m vµo vi, kh«ng tÈy s¹ch ®i ®−îc. T¸c dông 

cña natri tripolyphosphat lµ t¹o thµnh hîp chÊt tan víi canxi vµ magiª, chuyÓn 

n−íc cøng thµnh n−íc mÒm, kh«ng t¹o thµnh cÆn b¸m vµo vi khi giÆt, do ®ã 

lµm t¨ng hiÖu qu giÆt röa cña chÊt giÆt röa. Tuy nhiªn, viÖc l¹m dông phô gia 

phosphat ®· dÉn ®Õn hËu qu vÒ m«i tr−êng. Phosphat lµ nguån dinh d−ìng, 

khi vµo ao hå g©y ra sù bïng ph¸t çc lo¹i rong to trµn ngËp bÒ mÆt n−íc, 

tiªu thô hÕt çc chÊt dinh d−ìng trong nguån n−íc, kh«ng cho ¸nh s¸ng ®¹t 

®Õn chiÒu s©u cña ao hå, lµm cho çc sinh vËt kh¸c kh«ng thÓ sèng næi, ®Æc 

biÖt nguy h¹i ®èi víi çc hå ao nu«i ç. MÆt kh¸c, phospho là nguån dinh 

d−ìng quan träng cho c©y trång. Sö dông nhiÒu vào chÊt giÆt röa tiªu tèn 

l−îng lín chÊt dinh d−ìng ®ã, nhÊt là khi nhu cÇu chÊt dinh d−ìng ngày càng 

t¨ng. Tõ ®ã ®· cã nh÷ng quy ®Þnh h¹n chÕ sö dông phosphat ®i ®Õn lo¹i bá sö 

dông phosphat trong chÊt giÆt röa. Nh− vËy ®ßi hái phi cã mét phô gia kh¸c 

thay thÕ ®−îc cho natri tripolyphosphat, cã thÓ thùc hiÖn ®−îc chøc n¨ng lµm 

mÒm n−íc cøng, bo ®m hiÖu qu cña chÊt giÆt röa. zeolit chÝnh là lo¹i vËt 

liÖu cã kh n¨ng ®m ®−¬ng ®−îc chøc n¨ng lµm mÒm n−íc cøng, v× cã kh 

n¨ng trao ®æi ion cao. Zeolit l¹i kh«ng phi lµ nguån dinh d−ìng, kh«ng g©y 

®éc h¹i cho çc lo¹i sinh vËt kh¸c. 

ChÊt trao ®æi ion zeolit d−íi d¹ng bét cã thÓ lo¹i bá çc cation Ca 2+ vµ 

Mg 2+ ra khái dung dÞch n−íc cøng vµ thay thÕ chóng b»ng çc ion mÒm, nh− 

Na + . §Ó ®¹t hiÖu qu cùc ®¹i, zeolit phi thùc hiÖn chøc n¨ng cña nã rÊt 

nhanh. Lo¹i zeolit ®−îc dïng trong sn xuÊt chÊt giÆt röa là zeolit A. §©y lµ 

lo¹i zeolit cã hàm l−îng ion Na + cao nhÊt, tøc là cã kh n¨ng trao ®æi víi Ca 2+ 

và Mg 2+ lín nhÊt. 

29

Cöa sæ ®i vào hèc sodalit cña zeolit A cã ®−êng kÝnh 2,2 Å, cßn cöa sæ ®i 

vào hèc lín là 4,2 Å. Cation Ca 2+ cã ®−êng kÝnh 2,1 Å, cßn cation Mg 2+ cã 

®−êng kÝnh 1,56 Å. Nh− vËy, c hai cation này dÔ dàng trao ®æi ®−îc víi 

cation Na + trong zeolit A. §iÒu ®ã còng cã nghÜa là zeolit A là t¸c nh©n làm 

mÒm n−íc tèt. 

N¨m 1993, toàn thÕ giíi sn xuÊt trªn 1,2 triÖu tÊn zeolit A, trong ®ã çc 

n−íc Ch©u Âu sn xuÊt 540.000 tÊn, çc n−íc B¾c Mü-390.000 tÊn, çc n−íc 

ViÔn §«ng 270.000 tÊn. Còng n¨m này, riªng Ch©u Âu sö dông 520.000 tÊn 

vào sn xuÊt chÊt giÆt röa. 

Gi¸ c zeolit A là vÊn ®Ò quan träng khi ®−îc sö dông trong chÊt giÆt röa. 

Gi¸ c zeolit A phô thuéc vào nguån nguyªn liÖu. VÒ nguyªn t¾c cã thÓ sn 

xuÊt zeolit tõ çt, b«-xÝt và muèi ¨n NaCl. Tõ muèi ¨n qua ®iÖn ph©n thu ®−îc 

NaOH. Dïng NaOH ®Ó sn xuÊt thñy tinh láng tõ çt vµ sn xuÊt nh«m 

hydroxit tõ b«-xÝt. C ba nguyªn liÖu chÝnh là natri silicat, hydroxit nh«m và 

xót ®Òu ®· ®−îc sn xuÊt ë n−íc ta. 

Nguyªn t¾c tæng hîp zeolit A, nh− ®· ®−îc giíi thiÖu ë trªn, là trén 

hydroxit nh«m víi thñy tinh láng và xót theo çc tØ lÖ thÝch hîp thành natri 

aluminosilicat. TiÕn hành kÕt tinh ë nhiÖt ®é d−íi 100 o C. Läc lÊy tinh thÓ, röa 

vµ sÊy. Khi ®−a vào bét giÆt, cÇn sÊy kh« và nghiÒn thµnh çc cì h¹t theo yªu 

cÇu cña nhµ sn xuÊt. 

2. øng dông zeolit làm chÊt xóc t¸c 

Zeolit trong c«ng nghÖ xóc t¸c lµ h−íng øng dông quan träng nhÊt vµ lµ 

lÜnh vùc c«ng nghÖ cao, lu«n ®ßi hái g¾n kÕt gi÷a nghiªn cøu s©u s¾c vÒ c¬ së 

khoa häc víi hoµn thiÖn c«ng nghÖ. 

Cho ®Õn nay, hÇu nh− toàn bé x¨ng ®−îc sn xuÊt tõ dÇu má ®Òu phi sö 

dông xóc t¸c zeolit qua qu¸ tr×nh cracking xóc t¸c l−u thÓ (FCC). Xóc t¸c 

cracking (FCC) hiÖn nay lµ tæ hîp cña zeolit Y siªu bÒn (USY) vµ zeolit ZSM-5 

®−îc ph©n t¸n trªn aluminosilicat v« ®Þnh h×nh. Riªng trong lÜnh vùc xóc t¸c 

cracking ë Mü, viÖc sö dông xóc t¸c zeolit mang l¹i hiÖu qu kinh tÕ hµng chôc tØ 

USD mçi n¨m. HiÖn nay ®· thèng kª ®−îc 74 qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp cã sö dông 

xóc t¸c zeolit. Riªng ë Mü, thÞ tr−êng xóc t¸c zeolit ®¹t nöa tØ USD mçi n¨m. 

30

Sö dông xóc t¸c zeolit trong thùc tÕ dÉn ®Õn nh÷ng biÕn ®æi cã tÝnh chÊt 

çch m¹ng trong c«ng nghÖ. VÝ dô, khi sö dông xóc t¸c zeolit trong qu¸ tr×nh 

cracking thay cho xóc t¸c aluminosilicat v« ®Þnh h×nh ®· n©ng hiÖu suÊt sn 

phÈm lªn 42%. Çc nhµ khoa häc ®· so s¸nh nh÷ng thµnh tùu ®¹t ®−îc trong 

xóc t¸c zeolit víi ph¸t minh cña Haber vÒ tæng hîp amoniac vµ cña Sigler- 

Natta vÒ trïng hîp ®iÒu hoµ etylen, lµ nh÷ng thµnh tùu cña khoa häc xóc t¸c 

®· ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng nh÷ng gii th−ëng Nobel. 

Xóc t¸c zeolit mÆc dï ®· ®−îc ph¸t triÓn m¹nh mÏ gÇn 50 n¨m, kÓ tõ khi 

®−îc ¸p dông vµo c«ng nghiÖp läc dÇu nh÷ng n¨m 1960, nh−ng ®Õn nay vÉn 

cßn lµ mét mÆt trËn nghiªn cøu s«i ®éng. 

Cho ®Õn nay, zeolit vÉn lµ vËt liÖu ®−îc sö dông réng r·i nhÊt lµm xóc 

t¸c trong c«ng nghiÖp. Nh÷ng −u ®iÓm cña zeolit lµm t¨ng kh n¨ng øng dông 

zeolit trong sn xuÊt xóc t¸c bao gåm: 

(1) zeolit cã diÖn tÝch bÒ mÆt lín vµ kh n¨ng hÊp phô cao; 

(2) tÝnh chÊt hÊp phô cña zeolit cã thÓ kiÓm so¸t ®−îc vµ cã thÓ biÕn ®æi 

tõ vËt liÖu −a n−íc ®Õn vËt liÖu kþ n−íc; 

(3) nh÷ng trung t©m ho¹t ®éng trong m¹ng l−íi zeolit cã thÓ thay ®æi vÒ 

nång ®é vµ c−êng lùc t−¬ng øng víi yªu cÇu cña nhiÒu phn øng kh¸c nhau; 

(4) kÝch th−íc cña çc mao qun vµ cöa sæ trong zeolit t−¬ng thÝch víi 

nhiÒu lo¹i ph©n tö th−êng gÆp trong thùc tÕ c«ng nghiÖp läc ho¸ dÇu, c«ng 

nghiÖp ho¸ chÊt (5÷12 Å), ®ång thêi trong hÖ thèng vi mao qun cña zeolit tån 

t¹i tr−êng ®iÖn m¹nh cã thÓ phèi hîp víi tÝnh chÊt ®iÖn tö cña ph©n tö phn 

øng t¹o thµnh nguån n¨ng l−îng ho¹t ho¸ phn øng ®Õn møc mong muèn; 

(5) cÊu tróc mao qun vµ cöa sæ cña zeolit t¹o nªn tÝnh chÊt lùa chän 

h×nh d¹ng (shape selectivity) ®èi víi c ph©n tö phn øng, sn phÈm phn øng 

vµ tr¹ng th¸i chuyÓn tiÕp, tõ ®ã cã thÓ ®Þnh h−íng phn øng theo h−íng mong 

muèn vµ tr¸nh ®−îc nh÷ng phn øng phô, nhê thÕ gim nhÑ viÖc tinh chÕ sn 

phÈm, gim phÕ thi, n©ng cao hiÖu qu kinh tÕ; 

(6) zeolit chÞu ®−îc nh÷ng ®iÒu kiÖn c«ng nghiÖp kh¾c nghiÖt, v× cã ®é 

bÒn nhiÖt vµ bÒn thuû nhiÖt cao nhê kh n¨ng biÕn tÝnh réng r·i cña chóng. 

31

Bn th©n zeolit kh«ng ®éc, cã thÓ t¸ch ra khái m«i tr−êng phn øng vµ t¸i sinh 

®Ó sö dông l¹i vµ kh«ng g©y ra ¨n mßn thiÕt bÞ. 

Ngoµi viÖc sö dông xóc t¸c zeolit trong c«ng nghiÖp läc dÇu, sù ¸p dông 

xóc t¸c zeolit tiÕp tôc chinh phôc nh÷ng lÜnh vùc míi, nhÊt lµ sn xuÊt nhiªn 

liÖu tæng hîp, ho¸ chÊt tinh vi vµ ho¸ chÊt ®Æc dông nh− ho¸ d−îc, vµ c trong 

bo vÖ m«i tr−êng. 

Nh÷ng tiÕn bé trong tæng hîp zeolit míi, møc ®é tinh tÕ cao h¬n trong kü 

thuËt biÕn tÝnh, còng nh− sù hoµn thiÖn nh÷ng c«ng cô quang phæ vµ tÝnh to¸n 

cã t¸c ®éng lín ®Õn viÖc hoµn thiÖn liªn tôc nh÷ng −u viÖt cña xóc t¸c zeolit. 

Trong qu¸ tr×nh FCC (fluid catalyst cracking), zeolit lµm xóc t¸c tho¸i 

biÕn nh÷ng hydrocacbon cã träng l−îng ph©n tö lín trong dÇu th« thµnh çc 

hîp phÇn nhÑ h¬n trong sn phÈm chÕ biÕn, nh− x¨ng vµ nhiªn liÖu ®èt. Hoµn 

thiÖn tinh thÓ zeolit cho phÐp sn xuÊt nhiÒu x¨ng h¬n tõ mçi thïng dÇu, lµm 

cho toµn bé c«ng nghiÖp trë nªn hiÖu qu h¬n vµ cã søc m¹nh c¹nh tranh cao 

h¬n. Ngay c khi chØ t¨ng mét l−îng nhá hiÖu qu cña xóc t¸c còng cã t¸c 

®éng kinh tÕ ®¸ng kÓ. VÝ dô, ë Mü ®· tÝnh ®−îc r»ng cø t¨ng l−îng x¨ng thu 

®−îc tõ mét thïng dÇu th« lªn 1% träng l−îng, th× cã thÓ lµm gim mçi n¨m 

400 triÖu USD tiÒn nhËp dÇu th« tõ n−íc ngoµi. HiÖn nay thÞ tr−êng xóc t¸c 

zeolit thÕ giíi ®¹t 2 tØ USD mçi n¨m, nh−ng sù ph¸t triÓn c«ng nghÖ zeolit cã 

thÓ lµm t¨ng nhanh chãng gi¸ trÞ nµy. Sù hoµn thiÖn c«ng nghÖ ®ã lµ kÕt qu 

cña nh÷ng nç lùc nghiªn cøu s©u s¾c vÒ xóc t¸c zeolit, c vÒ cÊu tróc, kü thuËt 

biÕn tÝnh zeolit, tÝnh chÊt ho¸ lý, tÝnh chÊt xóc t¸c cña zeolit vµ c¬ chÕ phn 

øng trªn xóc t¸c zeolit g¾n víi nh÷ng ci tiÕn vÒ c«ng nghÖ. 

Qu¸ tr×nh FCC lµ nguån chñ yÕu cung cÊp x¨ng tõ c«ng nghiÖp läc dÇu. 

Tuy nhiªn, ngµy nay, nh÷ng yªu cÇu ®èi víi chÊt l−îng x¨ng trë nªn nghiªm 

ngÆt h¬n, nªn cÇn phi n©ng cao chÊt l−îng napta tõ FCC ®Ó ®¸p øng yªu cÇu 

lµm hîp phÇn trén vµo x¨ng, tøc lµ phi h¹ thÊp hµm l−îng cña l−u huúnh, 

olefin vµ aromat trong napta. MÆt kh¸c, qu¸ tr×nh FCC vÉn phi ®m bo ®−îc 

nhu cÇu vÒ olefin nhÑ, nh− etylen vµ propylen, lµ nh÷ng nguyªn liÖu ho¸ dÇu 

cã gi¸ trÞ cao. Nh÷ng ci tiÕn vÒ qu¸ tr×nh FCC còng nh− vÒ xóc t¸c phi 

h−íng ®Õn ®m bo kh n¨ng t¨ng c«ng suÊt sn xuÊt nhiªn liÖu cã hµm l−îng 

aromat thÊp vµ hµm l−îng l−u huúnh cùc thÊp, trong khi vÉn ®m bo sn xuÊt 

32

®ñ çc olefin nhÑ cho c«ng nghiÖp ho¸ dÇu vµ c cho viÖc sn xuÊt çc nhiªn 

liÖu siªu s¹ch. 

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, cã nhiÒu tiÕn bé vÒ ci tiÕn qu¸ tr×nh nh»m 

hoµn thiÖn c«ng nghÖ FCC ®Ó ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu nãi trªn. §ã lµ cracking 

víi thêi gian tiÕp xóc ng¾n, hoµn thiÖn ph©n bè vµ phun nguyªn liÖu, th¸o 

nhanh sn phÈm, t¸ch cyclon hiÖu qu cao, sö dông thÐp chÞu ¨n mßn vµ nhiÖt 

®é cao, hoµn thiÖn viÖc th¸o dì vµ t¸i sinh xóc t¸c vµ hÖ thèng b¾t gi÷ çc h¹t 

xóc t¸c hiÖu qu h¬n. 

Nh− ®· nãi trªn, xóc t¸c cho qu¸ tr×nh FCC chñ yÕu lµ tæ hîp cña zeolit Y 

cã tØ lÖ Si/Al cao ë d¹ng ®Êt hiÕm vµ zeolit ZSM-5 ®−îc ph©n t¸n ®Òu trªn nÒn 

(matrix) aluminosilicat v« ®×nh h×nh.Vai trß cña zeolit ZSM-5 lµ ng¨n chÆn çc 

hîp chÊt trung gian olefin nÆng, ®Ó chóng kh«ng ®i vµo qu¸ tr×nh bÒn ho¸ nhê 

chuyÓn dÞch hy®ro trªn zeolit Y. Trªn zeolit Y, olefin ®−îc bÒn ho¸ nhê chuyÓn 

dÞch hy®ro thµnh nh÷ng ph©n tö Ýt cã kh n¨ng phn øng h¬n, nh− parafin vµ 

aromat, lµm cho hiÖu suÊt x¨ng cao h¬n, nh−ng hiÖu suÊt olefin thÊp h¬n. 

T¨ng nhiÖt ®é phn øng vµ bæ sung ZSM-5 ®−a ®Õn lµm t¨ng tèc ®é 

cracking olefin cña x¨ng so víi tèc ®é chuyÓn dÞch hy®ro. Khi dïng l−îng lín 

h¬n zeolit ZSM-5 cã thÓ t¨ng olefin nhÑ, cßn olefin nÆng h¬n chÞu cracking 

trªn ZSM-5 

ViÖc ®−a ZSM-5 vµo xóc t¸c cracking FCC ®−îc xem lµ mét nghÖ thuËt 

phøc t¹p. Nãi lµ “nghÖ thuËt” ë ®©y chÝnh lµ muèn nhÊn m¹nh sù tinh tÕ vÒ kü 

thuËt, kü xo cña nhµ khoa häc trong theo dâi, quan s¸t th−êng xuyªn kÕt hîp 

víi nh÷ng thÝ nghiÖm thËn träng, t¸c ®éng trùc tiÕp vµo ®óng thêi ®iÓm xuÊt 

hiÖn vÊn ®Ò trong ho¹t ®éng sn xuÊt. Tõ khi thö nghiÖm th−¬ng m¹i ho¸ xóc 

t¸c FCC cã sù tham gia cña zeolit ZSM-5 n¨m 1984, ®· xuÊt hiÖn nh÷ng hoµn 

thiÖn tiÕp theo vÒ c«ng nghÖ. Quan träng nhÊt lµ bÒn ho¸ ZSM-5 b»ng 

phospho. Trong ¸p dông c«ng nghiÖp, sù bÒn ho¸ b»ng phospho ®−a ®Õn t¨ng 

gÇn gÊp ®«i ho¹t ®é cho mçi phÇn tr¨m tinh thÓ ZSM-5 ®èi víi sù t¹o thµnh 

propylen khi sö dông 2-3% tinh thÓ trong xóc t¸c FCC. Nhê thÕ cã thÓ më 

réng lªn nhiÒu kh n¨ng sö dông phô gia ZSM-5. 

Cã mèi quan hÖ trùc tiÕp gi÷a hiÖu suÊt sn phÈm vµ tæng sè çc t©m axit 

trong zeolit ZSM-5 ®o ®−îc b»ng gii hÊp phô amoniac theo ch−¬ng tr×nh 

33

nhiÖt ®é (TPD-NH 3 ). H×nh nh− phospho lµm bÒn ho¸ çc trung t©m axit. KÝch 

th−íc h¹t cña ZSM-5 còng cã vai trß: nh÷ng h¹t nhá dÉn ®Õn lµm gim x¨ng 

vµ t¨ng LPG. 

T−¬ng quan gi÷a ho¹t ®é chuyÓn dÞch hy®ro cña xóc t¸c FCC chøa zeolit 

Y vµ phô gia ZSM-5 lµ yÕu tè cã ý nghÜa quan träng. HiÖu qu cña ZSM-5 

gim ®i khi ho¹t ®é chuyÓn dÞch hy®ro cña xóc t¸c FCC chñ t¨ng lªn. HiÖu 

suÊt propylen t¨ng lªn cùc ®¹i khi xóc t¸c chñ ®−îc dïng cã ho¹t ®é chuyÓn 

dÞch hy®ro cùc tiÓu. §¸ng tiÕc, ®iÒu ®ã l¹i lµm cho çc khÝ kh« ®−îc t¹o thµnh 

l−îng lín h¬n vµ ho¹t ®é xóc t¸c gim. 

Yªu cÇu phi ®¹t lµ cùc ®¹i ho¸ hiÖu suÊt olefin nhÑ nh−ng vÉn duy tr× 

søc m¹nh cña FCC ®Ó bo ®m hiÖu qu sn xuÊt x¨ng. 

Pha lo·ng xóc t¸c FCC chñ b»ng phô gia ZSM-5 th−êng dÉn ®Õn mÊt m¸t 

trong cracking phÇn ®¸y. Do ®ã, th¸ch thøc quan träng lµ thiÕt kÕ xóc t¸c thÕ 

nµo ®Ó lµm t¨ng c«ng suÊt sn xuÊt olefin nhÑ trong khi duy tr× søc m¹nh cña 

xóc t¸c ®Ó chuyÓn ho¸ phÇn cÆn vµ sn xuÊt nhiªn liÖu ch−ng cÊt. Nh÷ng nç 

lùc theo h−íng nµy kh«ng dÔ dµng ®i ®Õn thµnh c«ng. Trong khi cã thÓ duy tr× 

ho¹t ®é cracking phÇn ®¸y víi hiÖu qu cao, th× chuyÓn ho¸ thµnh olefin nhÑ 

(®Æc biÖt lµ propylen) cã thÓ vÉn kh«ng tho m·n.. Cã thÓ lµ phi t×m ®−îc tØ lÖ 

thÝch hîp gi÷a ZSM-5 vµ zeolit Y, sao cho t¸c dông cña zeolit Y kh«ng chiÕm 

−u thÕ trong viÖc chuyÓn ho¸ phÇn nguyªn liÖu ®¸ng lÏ phi ®−îc chuyÓn ®Õn 

phn øng trªn zeolit ZSM-5. 

KÕt hîp viÖc sö dông tÝnh lùa chän h×nh d¹ng cña zeolit ZSM-5 víi viÖc 

ci tiÕn qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp, gÇn ®©y ®· xuÊt hiÖn nh÷ng c«ng nghÖ míi 

trong lÜnh vùc xóc t¸c FCC. C«ng nghÖ DCC (Deep Catalytic Cracking) cña 

h·ng Sinopec n©ng cao møc ®é chuyÓn ho¸ çc phÇn dÇu nÆng b»ng çch ®−a 

sn phÈm trë l¹i vÒ ®iÓm thÊp h¬n vÞ trÝ n¹p nguyªn liÖu. C«ng nghÖ PetroFCC 

cña h·ng UOP cã quay vßng phÇn xóc t¸c ch−a t¸i sinh. C«ng nghÖ 

MAXOFIN cña h·ng ExxonMobil cã thªm th¸p ®øng thø hai ®Ó tuÇn hoµn 

napta. C«ng nghÖ HS-FCC (High-Severity Fluid Catalytic Cracking) cña NhËt 

cã thiÕt bÞ phn øng kiÓu dßng ®i xuèng. Sù hoµn thiÖn c«ng nghÖ vµ xóc t¸c 

FCC ®ang cßn tiÕp diÔn vµ cã thÓ chê ®îi nh÷ng ph−¬ng ¸n c«ng nghÖ míi 

hiÖu qu h¬n thay thÕ cho nh÷ng c«ng nghÖ hiÖn nay vµ ®¸p øng tèt h¬n çc 

yªu cÇu vÒ chÊt l−îng cña nhiªn liÖu an toµn h¬n. 

34

Nh− vËy, vÊn ®Ò xóc t¸c cracking FCC kh«ng ®¬n gin cã thÓ gii quyÕt 

mét lÇn cho m·i m·i. Tr¸i l¹i, c«ng nghiÖp phi ®Æt trªn c¬ së nghiªn cøu 

hoµn thiÖn vµ ph¸t triÓn th−êng xuyªn ngay t¹i c¬ së läc dÇu cô thÓ, nh»m ®¸p 

øng nhu cÇu vÒ c¬ cÊu sn phÈm vµ t×nh h×nh thÞ tr−êng lu«n lu«n biÕn ®éng. 

C«ng nghiªp läc dÇu ®· b¾t ®Çu ho¹t ®éng ë n−íc ta. NhiÖm vô n¾m b¾t vµ 

lµm chñ c«ng nghÖ xóc t¸c ®· ë tr−íc mÆt thÕ hÖ ngµy nay. 

Nh÷ng ®iÒu tr×nh bµy trªn ®©y cho thÊy, viÖc øng dông zeolit trong c«ng 

nghÖ xóc t¸c lµ mét qu¸ tr×nh vËn ®éng cña trÝ tuÖ. Çc h·ng lín trªn thÕ giíi 

vÒ xóc t¸c ®Òu biÕt sö dông mét ®éi ngò çc nhµ khoa häc tÇm thÕ giíi víi 

nh÷ng ®iÒu kiÖn lµm viÖc tèt nhÊt, v× chÝnh ®ã lµ ch×a kho¸ ®Ó hä th¾ng trªn 

thÞ tr−êng. 

Ngoµi viÖc sö dông zeolit vµo sn xuÊt xóc t¸c FCC, trong c«ng nghiÖp 

dÇu khÝ cßn cã thÓ sö dông zeolit vµo nh÷ng lÜnh vùc kh¸c nhau cã hiÖu qu 

lín, nh− vµo viÖc sn xuÊt khÝ c«ng nghiÖp, lµm kh«, tinh chÕ, xö lý m«i 

tr−êng n−íc vµ kh«ng khÝ, hoÆc nhiÒu qu¸ tr×nh xóc t¸c. 

Trong qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp hydrocracking, zeolit Y còng ®−îc sö dông 

l−îng lín. Hydrocracking là qu¸ tr×nh cracking cã mÆt hydro víi chÊt xóc t¸c 

l−ìng chøc, chøc n¨ng cracking ®−îc thùc hiÖn trªn trung t©m axit trªn bÒ mÆt 

zeolit, cßn chøc n¨ng hydro ho¸ và dehydro ho¸ ®−îc thùc hiÖn trªn trung t©m 

kim lo¹i. §Ó thùc hiÖn qu¸ tr×nh này, zeolit Y kÕt hîp víi platin hay paladi 

kim lo¹i. Hàm l−îng cña kim lo¹i vµo khong 0,5%. 

Mét qu¸ tr×nh xóc t¸c l−ìng chøc kh¸c là ®ång ph©n ho¸ çc hydrocacbon 

parafin m¹ch th¼ng thành çc hîp chÊt m¹ch nh¸nh ®Ó t¨ng chØ sè octan cña 

x¨ng. VÝ dô chuyÓn ho¸ n-hexan thành mét hçn hîp çc iso-hexan: 

n-C 6 

H 12 

i-C 6 

H 12 

Qu¸ tr×nh nµy th−êng dïng xóc t¸c zeolit mordenit kÕt hîp víi kim lo¹i 

platin hay paladi. 

Một quá trình quan träng khác trong hoá dầu là sản xuất p-xylen. 

sytenter p-xylen là nguyên liệu quý để sản xuất sợi polyeste. p-xylen có thể 

sản xuất bằng một số phản ứng trong hoá dầu. 

35

- Phản ứng đồng phân hoá o-xylen 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

o-xylen m-xylen p-xylen 

Tõ o-xylen cã thÓ tr−íc tiªn chuyÓn thµnh m-xylen, nh−ng v× tiÕt diÖn 

ngang cña m-xylen lín h¬n kÝch th−íc cöa sæ cña xóc t¸c zeolit, nªn m-xylen 

l¹i ®−îc chuyÓn ho¸ tiÕp thµnh p-xylen. 

- hay metyl hoá toluen bằng metanol 

CH 3 

- H O 2 

+ CH OH 3 

CH 3 

CH 3 

+ CH 3 OH - H 2 

O 

CH 3 

(1) 

CH 3 

CH 3 

+ 

+ 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

CH 3 CH3 

CH 3 

CH 3 

+ 

+ 

(2) 

CH 3 

CH 3 

CH 3 

VÒ nguyªn t¾c, metyl ho¸ toluen cã thÓ thu ®−îc hµng lo¹t hîp chÊt 

kh¸c nhau. §iÒu nµy th−êng xy ra trong xóc t¸c ®ång thÓ, hay trªn çc xóc 

t¸c r¾n cã kÝch th−íc mao qun lín. Nh−ng ®èi víi zeolit cã tÝnh lùa chän kÝch 

th−íc, th× chØ p-xylen lµ cã thÓ tho¸t ra khái cöa sæ cña zeolit lµm xóc t¸c, cßn 

çc hîp chÊt kh¸c Ýt cã kh n¨ng t¹o thµnh, hay bÞ chuyÓn ho¸ tiÕp thµnh p- 

xylen. Xóc t¸c thùc hiÖn ®−îc ®iÒu ®ã lµ zeolit ZSM-5. 

36

- Phản ứng bất đối hoá toluen thành benzen và xylen 

ch 3 

CH 3 

(1) 

2 

+ 

ch 3 

Phn øng bÊt ®èi ho¸ toluen còng ®−a ®Õn kÕt qu lµ t¹o thµnh sn 

phÈm −u thÕ p-xylen, khi sö dông xóc t¸c zeolit thÝch hîp. 

Những qu¸ tr×nh c«ng nghiệp nãi trªn đều thực hiện việc chuyển ho¸ çc 

nguyªn liệu cã dư và rẻ tiền hơn, như o-xylen, toluen, metanol, thành những 

nguyªn liệu quý gi¸ hơn là p-xylen và benzen. §Ó ®¹t ®−îc môc tiªu ®ã, th× 

thÝch hợp nhất cho çc phản ứng ®ã là çc chất xóc t¸c từ zeolit ZSM-5 cã 

kÝch thước cửa sổ 6-7 Å hay zeolit erionit với kÝch thước cửa sổ là ~6 Å. TÝnh 

chÊt lùa chän h×nh d¹ng ®−îc h×nh dung theo s¬ ®å trªn h×nh 12. 

(CH 3 )OH + 

(a) Resctant selectivity 

(b) Product selectivity 

(c) Transition stats selectivity 

(d) Exterior coke formation 

H×nh 12. TÝnh chÊt lùa chän h×nh d¹ng cña zeolit trong çc qu¸ tr×nh 

phn øng ®èi víi nh÷ng ph©n tö kh¸c nhau. 

37

Phn øng ®ång ph©n ho¸ xylen ®Ó thu nhËn p-xylen, nh− ®· tr×nh bÇy 

trªn ®©y, khi ®−îc tiÕn hµnh trªn xóc t¸c zeolit Y, còng nh− trong pha dung 

dÞch ®ång thÓ, th× lu«n kÌm theo phn øng bÊt ®èi ho¸ l−ìng ph©n tö cña 

xylen. Nh−ng trªn xóc t¸c zeolit ZSM-5, phn øng bÊt ®èi ho¸ ®ã kh«ng xy 

ra, v× kh«ng thÓ t¹o thµnh hîp chÊt trung gian l−ìng ph©n tö cho phn øng bÊt 

®èi ho¸, do phøc ®ã cã kÝch th−íc qu¸ lín so víi kÝch th−íc lç cña zeolit. 

H·ng ExxonMobil gÇn ®©y ®· t¹o ®−îc c«ng nghÖ míi ®èi víi qu¸ tr×nh bÊt 

®èi ho¸ lùa chän dùa trªn zeolit. Nç lùc nghiªn cøu trªn çc vËt liÖu lç to vµ lç 

trung b×nh cho viÖc chÕ t¹o xóc t¸c cã thÓ h−íng ®Õn chÕ biÕn nh÷ng ph©n tö 

lín h¬n trªn xóc t¸c zeolit. 

Çc phn øng thÕ ¸i ®iÖn tö vµo nh©n th¬m còng ®−îc khai th¸c réng r·i 

trªn zeolit. Çc d¹ng axit cña zeolit cã thÓ ho¹t ®éng h¬n so víi çc axit Lewis 

vµ Bronsted ®ång thÓ, nh− AlCl 3 , FeCl 3 .... Sö dông xóc t¸c ®ång thÓ th−êng 

gÆp phi vÊn ®Ò vÒ ¨n mßn thiÕt bÞ, ®éc h¹i vµ chÊt thi. Xóc t¸c dÞ thÓ trªn 

zeolit cã thÓ lo¹i trõ nh÷ng bÊt lîi ®ã. Qu¸ tr×nh etylbenzen cña h·ng 

Mobil/Badger sö dông tÝnh lùa chän h×nh d¹ng cña zeolit pentasil ®¹t ®é lùa 

chän gÇn 98% ®èi víi etylbenzen qua phn øng ankyl ho¸ benzen b»ng etylen. 

Etylbenzen lµ sn phÈm th−¬ng m¹i quan träng, v× tõ nã cã thÓ sn xuÊt 

styren, lµ hîp chÊt ®−îc dïng nhiÒu trong tæng hîp h÷u c¬ vµ tæng hîp 

polyme. 

VÝ dô kh¸c cña viÖc sö dông zeolit ZSM-5 ®Ó ®¹t ®é lùa chän para lµ ankyl 

ho¸ toluen b»ng etylen. Sau ®ã ®ehy®ro ho¸ ®Ó thu ®−îc p-metylstyren. §ã lµ 

ph−¬ng ph¸p hiÖu qu nhÊt, v× ®a sè çc ph−¬ng ph¸p kh¸c b¾t ®Çu tõ benzen 

®¾t h¬n. Zeolit ZSM-5 rÊt thÝch hîp cho viÖc h−íng ®Õn ®é lùa chän para cao, 

mµ l¹i Ýt cã kh n¨ng t¹o cèc. ZSM-5 chÞu ®−îc nhiÖt ®é ®Õn 500 o C. 

Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ metanol thµnh x¨ng (MTG) trªn zeolit ZSM-5 lµ 

mét qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp. §©y lµ con ®−êng chuyÓn ho¸ khÝ thiªn nhiªn 

thµnh nhiªn liÖu láng cã hiÖu qu vµ thu ®−îc nhiªn liÖu s¹ch. §©y còng chÝnh 

lµ mét trong nh÷ng con ®−êng chuyÓn than ®¸ thµnh nhiªn liÖu láng ®ang 

®−îc thÕ giíi quan t©m r¸o riÕt tr−íc nguy c¬ c¹n kiÖt cña dÇu má. 

Qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ metanol thành x¨ng ®−îc gäi là qu¸ tr×nh MTG 

(methanol to gasoline), mét qu¸ tr×nh ®−îc sn xuÊt ë quy m« lín t¹i New 

Zealand, mét xø së thiÕu dÇu má, nh−ng l¹i cã s½n than ®¸. Tõ than ®¸ qua khÝ 

38

tæng hîp ®Ó thu ®−îc metanol, råi tõ metanol chuyÓn ho¸ thµnh x¨ng. Qu¸ 

tr×nh này còng ®−îc thùc hiÖn trªn xóc t¸c zeolit ZSM-5. X¨ng ®−îc sn xuÊt 

theo qu¸ tr×nh này cã chØ sè octan 94-96. 

Trong tæng hîp ho¸ dÇu, phn øng ng−ng tô aldol ®−îc øng dông réng 

r·i. Nãi chung, çc phn øng nµy ®−îc xóc t¸c b»ng çc axit vµ do ®ã, zeolit 

cã thÓ lµ xóc t¸c tèt. Phn øng tæng qu¸t nhÊt lµ chÕ t¹o an®ehit kh«ng no α,β 

tõ foman®ehit vµ an®ehit phn øng víi ®é lùa chän cao trªn zeolit H-AMS-1B 

cã chÌn bo. §é lùa chän v−ît qu¸ 98% víi hiÖu suÊt trªn 60%. 

Phn øng ng−ng tô kh¸c ®−îc nghiªn cøu nhiÒu lµ phn øng cña olefin 

víi foman®ehit. Ng−ng tô foman®ehit víi isobuten trªn zeolit lç lín cã thÓ thu 

®−îc 4,4-®imetyl-1,3-®ioxan. Tuy nhiªn, nÕu phn øng tiÕn hµnh trªn zeolit lç 

trung b×nh, th× isopren ®−îc −u tiªn t¹o thµnh, lµ do tÝnh lùa chän h×nh d¹ng 

cña zeolit. 

Oxi ho¸ lùa chän çc hîp chÊt h÷u c¬ trong ho¸ dÇu b»ng nh÷ng t¸c 

nh©n oxi ho¸ ªm dÞu lµ mét th¸ch thøc quan träng ®èi víi xóc t¸c hiÖn nay. 

Tuy nhiªn, zeolit l¹i tá ra cã kh n¨ng thùc hiÖn qu¸ tr×nh nµy. VÝ dô: titan 

silicalit (TS-1) cã thÓ dïng cho oxi ho¸ vµ amoxi ho¸. Oxi ho¸ pha láng n- 

hexan thµnh axit a®ipic b»ng oxi ph©n tö cã thÓ ®−îc thùc hiÖn trªn zeolit 

MeAPO-8 (Me=Co, Mn). Hy®roxyl ho¸ (hydroxylation) trùc tiÕp chÊt th¬m 

b»ng oxit nit¬ trong pha khÝ cã thÓ xy ra trªn xóc t¸c zeolit kiÓu MFI. 

NÕu nh¾c ®Õn viÖc chuyÓn zeolit thµnh nh÷ng xóc t¸c lùa chän ®èi h×nh 

(enantioselective catalyst) trªn zeolit, th× cã thÓ thÊy ch©n trêi ph¸t triÓn cña 

xóc t¸c zeolit réng lín biÕt chõng nµo. Theo h−íng nµy cã thÓ chuyÓn ho¸ çc 

sn phÈm cña läc ho¸ dÇu thµnh nh÷ng sn phÈm rÊt quý gi¸, quan träng trong 

sn xuÊt d−îc phÈm, còng nh− çc hîp chÊt cã øng dông trong lÜnh vùc c«ng 

nghÖ cao. Tæng hîp lùa chän cao çc ®ång ph©n ®èi nh (enantiomer) tinh 

khiÕt ho¹t ®éng quang häc lµ th¸ch thøc hiÖn nay trong xóc t¸c dÞ thÓ. 

Çch tiÕp cËn hiÖn nay lµ chÕ t¹o çc xóc t¸c r©y ph©n tö lùa chän ®èi 

nh (enantioselective molecular sieve catalyst) dùa trªn biÕn tÝnh zeolit. Cã 

thÓ b»ng çch cè ®Þnh phøc kim lo¹i bÊt ®èi (chiral) hay xö lý zeolit b»ng 

nh÷ng chÊt trî bÊt ®èi (chiral auxiliary), hoÆc b»ng çc t¸c nh©n céng xóc t¸c 

(cocatalyst). MÆc dï cã thÓ chÕ t¹o ®−îc çc zeolit cã m¹ng l−íi bÊt ®èi, 

nh−ng ®ã cßn lµ mét nhiÖm vô khã kh¨n, ®ßi hái nh÷ng nç lùc lín cña ®éi ngò 

39

çc nhµ khoa häc. Nh−ng ®©y còng lµ mét ®Þnh h−íng ®ang ®−îc s¨n ®uæi r¸o 

riÕt cña çc h·ng c«ng nghiÖp nh»m ®¹t lîi thÕ c¹nh tranh. 

Zeolit cßn cã thÓ dïng trong çc qu¸ tr×nh ph©n huû NO x vµ ph©n huû 

çc hîp chÊt h÷u c¬ dÔ bay h¬i (VOC) th−êng gÆp trong c«ng nghiÖp läc ho¸ 

dÇu, c«ng nghiÖp ho¸ chÊt vµ çc ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c, ®m bo cho ho¹t 

®éng c«ng nghiÖp an toµn. Kh n¨ng hÊp phô çc khÝ cña zeolit cã nh÷ng øng 

dông rÊt quan träng vµ hiÖu qu. Mét h−íng ®ang thu hót sù quan t©m lín cña 

khoa häc thÕ giíi lµ lµm t¨ng kh n¨ng l−u gi÷ hy®ro cña zeolit. NÕu gii 

quyÕt ®−îc vÊn ®Ò nµy, th× nh©n lo¹i cã thÓ tr¸nh ®−îc nguy c¬ c¹n kiÖt nguån 

dÇu khÝ. Khi ®ã, hy®ro trë thµnh nguån nhiªn liÖu phæ biÕn, vµ ®©y lµ lo¹i 

nhiªn liÖu siªu s¹ch vµ cã kh n¨ng t¸i sinh v« h¹n. Vµ khi ®ã, nh©n lo¹i sÏ cã 

b−íc tiÕn nhy vät vÒ nhiªn liÖu, gièng nh− b−íc tiÕn tõ nhiªn liÖu tõ than ®¸ 

sang nhiªn liÖu tõ dÇu khÝ. ë Mü dù ®o¸n trong khong 10-15 n÷a sÏ ®¹t ®−îc 

tiÕn bé quyÕt ®Þnh theo h−íng nµy. Ho¸ ra zeolit g¾n víi t−¬ng lai cña nh©n 

lo¹i chÆt chÏ ®Õn møc ngoµi søc t−ëng t−îng cña chóng ta. 

§èi víi ViÖt Nam, mét quèc gia ®i sau cßn ë tr×nh ®é thÊp vÒ c«ng 

nghiÖp vµ khoa häc c«ng nghÖ, chóng ta kh«ng thÓ cã tham väng ngay ®Õn 

nh÷ng h−íng lín hiÖn ®¹i cña xóc t¸c zeolit ®ang ®−îc nghiªn cøu r¸o riÕt 

trªn thÕ giíi, nh−ng còng kh«ng nªn lµm ng¬ tr−íc t×nh h×nh ph¸t triÓn s«i 

®éng ®ã. Cã ®iÒu ch¾c ch¾n lµ chóng ta ®ang ®èi mÆt víi nh÷ng nhiÖm vô trùc 

tiÕp vµ to lín cña c«ng cuéc ph¸t triÓn c«ng nghiÖp läc, ho¸ dÇu, ho¸ chÊt vµ 

bo vÖ m«i tr−êng. ThËt sù lµ xóc t¸c zeolit ®· ®Æt ra cho ®Êt n−íc ta nh− mét 

nhiÖm vô then chèt kh«ng thÓ tho¸i th¸c, v× chóng ta kh«ng thÓ ®øng ngoµi sù 

c¹nh tranh gay g¾t trong thêi kú më cöa héi nhËp khu vùc vµ thÕ giíi. Ph¸t 

triÓn xóc t¸c zeolit ë n−íc ta ®· lµ mét nhiÖm vô cÊp b¸ch. Kinh nghiÖm lÞch 

sö n−íc ta cho thÊy mçi khi ®èi mÆt víi nh÷ng nhiÖm vô träng ®¹i vµ thö 

th¸ch gay g¾t, th× ng−êi ViÖt Nam ta lu«n tá ra cã dòng khÝ cao, ®ñ n¨ng lùc 

trÝ tuÖ ®Ó t×m ra gii ph¸p thÝch hîp, miÔn lµ cã tÇm nh×n vµ ®Þnh h−íng ®óng. 

§Õn nay, n−íc ta ®· b−íc vµo danh s¸ch nh÷ng quèc gia cã ngµnh c«ng 

nghiÖp chÕ biÕn dÇu khÝ, vµ ®ang cã triÓn väng ph¸t triÓn lín trong nh÷ng n¨m 

tíi. Trong t×nh h×nh ®ã, ch¾c ch¾n xóc t¸c zeolit cã vÞ trÝ quan träng bËc nhÊt 

trong c«ng nghiÖp, ®m bo cho çc nhµ m¸y läc vµ ho¸ dÇu ho¹t ®éng mét 

çch chñ ®éng, kh«ng qu¸ lÖ thuéc vµo bªn ngoµi. Nhµ m¸y läc dÇu Dung 

40

QuÊt c«ng suÊt mçi n¨m 6,5 triÖu tÊn dÇu th« B¹ch Hæ, theo −íc tÝnh, mçi 

n¨m cÇn bæ sung 1900 tÊn xóc t¸c cracking. NÕu sö dông 15% dÇu Trung 

§«ng trong c¬ cÊu dÇu nguyªn liÖu, th× l−îng xóc t¸c cracking cÇn bæ sung 

lªn tíi 6000 tÊn/n¨m. Cßn Liªn hîp läc vµ ho¸ dÇu Nghi S¬n c«ng suÊt mçi 

n¨m 6,5-7,0 triÖu tÊn dÇu th«, trong ®ã mét nöa lµ dÇu B¹ch Hæ, mét nöa lµ 

dÇu Dubai, th× mçi n¨m cÇn bæ sung khong 30 ngµn tÊn xóc t¸c cracking. 

Còng ®· cã kÕ ho¹ch nhµ m¸y läc ho¸ dÇu Long S¬n (Vòng Tµu). C ba khu 

vùc trªn ®Òu ®· cã kÕ ho¹ch ®¹t c«ng suÊt 10 triÖu tÊn dÇu th«/n¨m. Nh− vËy, 

khi cã ba nhµ m¸y ho¹t ®éng víi tæng c«ng suÊt 30 triÖu tÊn dÇu th«/n¨m, mµ 

khi ®ã chñ yÕu nguyªn liÖu lµ dÇu nhËp tõ Trung §«ng, th× xóc t¸c cracking 

cÇn bæ sung hµng n¨m cã thÓ lªn tíi khong 90-100 ngµn tÊn. T−¬ng lai chóng 

ta cßn phi x©y dùng nh÷ng nhµ m¸y tæng hîp ho¸ dÇu kh¸c, ®Ó n©ng cao hiÖu 

qu kinh tÕ cña ngµnh c«ng nghiÖp nµy, tho m·n nhu cÇu nhiªn liÖu s¹ch cho 

giao th«ng vËn ti vµ nguyªn liÖu ®a d¹ng cho c«ng nghiÖp ho¸ chÊt vµ c«ng 

nghiÖp kh¸c ®ang ngµy cµng t¨ng lªn. Khi ®ã nhu cÇu xóc t¸c zeolit riªng cho 

qu¸ tr×nh cracking trong çc nhµ m¸y läc dÇu ch¾c ch¾n cßn t¨ng lªn gÊp béi. 

Nh− trªn ®· nãi, ngoµi xóc t¸c cracking, chóng ta cßn phi sö dông xóc 

t¸c zeolit vµo nh÷ng qu¸ tr×nh ho¸ dÇu kh¸c, nh− sn xuÊt p-xylen qua çc qu¸ 

tr×nh nh− ®ång ph©n ho¸ xylen, bÊt ®èi ho¸ toluen hay ankyl ho¸ toluen b»ng 

metanol; ankyl ho¸ benzen b»ng etylen thµnh etylbezen cho viÖc sn xuÊt 

styren; ankyl ho¸ benzen b»ng propylen thµnh cumen cho qu¸ tr×nh sn xuÊt 

phenol, axeton vµ propylen oxit; chuyÓn ho¸ metanol thµnh x¨ng vµ hµng lo¹t 

qu¸ tr×nh xóc t¸c axit kh¸c. NÕu kh«ng cã nh÷ng qu¸ tr×nh nµy, th× hiÖu qu 

cña c«ng nghiÖp läc - ho¸ dÇu vµ khÝ trë nªn kÐm hiÖu qu, kh«ng ®ñ søc c¹nh 

tranh. 

VÊn ®Ò ®Æt ra lµ chóng ta cã nªn tù sn xuÊt xóc t¸c zeolit ®Ó tõng b−íc 

®¸p øng nh÷ng nhu cÇu cô thÓ cña c«ng nghiÖp n−íc ta hay tiÕp tôc mua s½n 

xóc t¸c cña çc h·ng chuyªn sn xuÊt xóc t¸c n−íc ngoµi? §−¬ng nhiªn, 

chóng ta kh«ng thÓ ®Æt vÊn ®Ò tù tóc ngay lËp tøc tÊt c çc lo¹i xóc t¸c. ThÕ 

nh−ng còng kh«ng nªn khoanh tay, bÞ ®éng vµ hoµn toµn lÖ thuéc m·i vµo 

n−íc ngoµi vÒ mÆt nµy. RÊt nªn lùa chän nghiªn cøu-triÓn khai, tiÕn tíi cã thÓ 

tù sn xuÊt mét hai lo¹i xóc t¸c cã nhu cÇu lín nhÊt vµ cã thÓ thµnh c«ng 

trong thêi gian kh«ng qu¸ dµi víi vèn ®Çu t− kh«ng qu¸ lín ®Ó t¹o b−íc ®ét 

41

ph¸ ban ®Çu, tõ ®ã tiÕn dÇn lªn t¹o mét t− thÕ cã thÓ s¸nh vai víi çc n−íc 

kh¸c trong lÜnh vùc nµy. ChØ khi ®ã, dï cho chóng ta cßn phi nhËp lo¹i xóc 

t¸c nµo ch¨ng n÷a, nh−ng còng kh«ng ë vµo thÕ bÞ ®éng thua thiÖt. 

Kinh nghiÖm cña Trung Quèc cho thÊy, trªn c¬ së nhËp mét nhµ m¸y sn 

xuÊt xóc t¸c cracking ®Ó sn xuÊt ®¸p øng nhu cÇu c«ng nghiÖp trong n−íc cã 

thÓ ph¸t triÓn c«ng nghiÖp sn xuÊt xóc t¸c bn ®Þa. Trªn c¬ së c«ng nghÖ 

nhËp ®ã, huy ®éng ®éi ngò khoa häc, c«ng nghÖ vµo nghiªn cøu n¾m b¾t, lµm 

chñ, tiÕn tíi hoµn thiÖn c«ng nghÖ sn xuÊt xóc t¸c, ch¼ng nh÷ng cã thÓ thay 

thÕ xóc t¸c nhËp, mµ cßn ®¹t nh÷ng chØ tiªu tiªn tiÕn cña thÕ giíi, tøc lµ kh¸m 

ph¸ ®−îc bÝ quyÕt vµ kü n¨ng trong lÜnh vùc võa nh− lµ nghÖ thuËt võa cã hµm 

l−îng trÝ tuÖ cao nµy. Nh÷ng bÝ quyÕt c«ng nghÖ, trong ®ã, quan träng nhÊt lµ 

bÝ quyÕt vÒ xóc t¸c, kh«ng bao giê ®−îc chuyÓn giao ®Çy ®ñ, v× ®ã lµ ch×a 

kho¸ ®Ó th¾ng trong c¹nh tranh vµ ®Ó buéc bªn nhËp c«ng nghÖ phi phô thuéc 

m·i m·i vµo bªn chuyÓn giao. HiÖn nay, Trung Quèc ®· cã mét t− thÕ ®¸ng nÓ 

trong lÜnh vùc nghiªn cøu khoa häc, c«ng nghÖ vµ sn xuÊt c«ng nghiÖp nhiÒu 

lo¹i xóc t¸c kh¸c nhau, thËm chÝ cã thÓ xuÊt khÈu mét sè lo¹i xóc t¸c c«ng 

nghiÖp cho çc n−íc kh¸c. 

NÕu chØ nhËp xóc t¸c, th× gièng nh− ta sö dông mét suÊt ¨n s½n víi mét 

thùc ®¬n phæ biÕn chung cho sè ®«ng ng−êi ¨n, cã thÓ hîp khÈu vÞ, cã thÓ 

kh«ng hoµn toµn phï hîp, nh−ng ®· mua vÉn cø phi “x¬i”, dï cø phi khen, 

nh−ng thËt ra kh«ng thÓ ®¸p øng yªu cÇu th−êng xuyªn thay ®æi cña thùc tÕ 

c«ng nghiÖp vµ t×nh h×nh thÞ tr−êng. NhËp m·i c«ng nghÖ vµ xóc t¸c, th× 

kh«ng bao giê nhËp ®−îc c«ng nghÖ tiªn tiÕn nhÊt vµ xóc t¸c thÝch hîp nhÊt, 

trong khi c«ng nghÖ vµ xóc t¸c lu«n lu«n ®−îc hoµn thiÖn vµ ®æi míi. NÕu 

c«ng nghÖ vµ xóc t¸c nhËp kh«ng ®−îc nghiªn cøu hoµn thiÖn, cø xµi y x× nh− 

lóc nhËp, th× ch¾c ch¾n kh«ng bao giê cã thÓ ®¹t hiÖu qu trong c¹nh tranh, v× 

theo thêi gian bn th©n c«ng nghÖ ®ã sÏ xuèng cÊp, xóc t¸c trë nªn l¹c hËu, 

ch−a nãi lµ kh«ng thÓ so s¸nh ®−îc víi nh÷ng c«ng nghÖ míi vµ xóc t¸c míi 

liªn tôc xuÊt hiÖn thay thÕ cho nh÷ng c«ng nghÖ vµ xóc t¸c cò kÐm hiÖu qu. 

ChÝnh nh÷ng c«ng nghÖ bÞ thay thÕ vµ xóc t¸c kh«ng cßn hiÖu qu cao ®ã 

th−êng ®−îc ®em chµo b¸n vµ chuyÓn giao cho çc n−íc kÐm ph¸t triÓn. §ã lµ 

mét trong nh÷ng lý do tôt hËu cña nh÷ng n−íc cã nÒn sn xuÊt kh«ng dùa trªn 

n¨ng lùc nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ cña bn th©n so víi nh÷ng n−íc lu«n 

®Æt c«ng nghiÖp trªn c¬ së nghiªn cøu khoa häc hïng m¹nh cña hä. 

42

Nh− ®· nãi trªn, xóc t¸c cracking gåm hai thµnh phÇn quan träng lµ 

zeolit Y cã tØ sè Si/Al cao cã chÌn nguyªn tè ®Êt hiÕm vµ zeolit ZSM-5. 

Ph−¬ng ph¸p tæng hîp c hai lo¹i zeolit nµy ®Òu ®· cã thÓ thùc hiÖn ®−îc ë 

n−íc ta t¹i mét sè phßng thÝ nghiÖm ho¹t ®éng rÊt nghiªm tóc. §· cã thÓ tæng 

hîp d−îc zeolit Y cã tØ sè Si/Al cao, cßn zeolit ZSM-5 cã thÓ tæng hîp ®−îc c 

trong ®iÒu kiÖn cã t¸c nh©n ®Þnh h−íng cÊu tróc, còng nh− khi kh«ng cÇn sö 

dông t¸c nh©n ®ã. VÊn ®Ò tiÕp theo lµ cÇn ®Çu t− ®Ó triÓn khai sn xuÊt quy m« 

lín h¬n ®¸p øng nhu cÇu c«ng nghiÖp. Nguån nguyªn liÖu ®Ó tæng hîp hai lo¹i 

hîp phÇn nµy, còng nh− sn xuÊt phÇn nÒn (matrix) aluminosilicat v« ®Þnh 

h×nh tù nhiªn biÕn tÝnh hay tæng hîp toµn phÇn còng kh¸ dåi dµo ë n−íc ta. 

Ngoµi viÖc t¹o ®−îc hai hîp phÇn quan träng cã tÝnh quyÕt ®Þnh, ®Ó h×nh 

thµnh xóc t¸c cracking cßn cÇn nh÷ng kü thuËt kh¸c, nh− phi ph©n t¸n ®Òu 

zeolit trong toµn khèi matrix, phi t¹o h¹t cã kÝch th−íc thÝch hîp vµ cã ®é 

bÒn chÞu ®−îc nhiÖt ®é cao vµ ma s¸t c−êng ®é m¹nh. §©y lµ nh÷ng kü thuËt 

tinh tÕ vµ cÇn cã kinh nghiÖm, còng nh− kü xo, nh−ng kh«ng phi lµ viÖc ta 

kh«ng thÓ hay kh«ng ®ñ søc tiÕp cËn ®Ó gii quyÕt. Khi ®· t¹o ®−îc b−íc ®ét 

ph¸ thµnh c«ng, th× hµng lo¹t nhiÖm vô kh¸c ®Òu cã thÓ cã ®ñ niÒm tin vµ kinh 

nghiÖm ®Ó gii quyÕt tõng b−íc tiÕp theo. 

3. øng dông zeolit ®Ó lµm khan trong sn xuÊt cån tuyÖt ®èi làm nhiªn 

liÖu sinh häc 

Cån etanol có nång ®é cao trên 99,5% ®· ®−îc công nhËn là có thÓ 

dùng làm nhiên liÖu ®éng c¬ cho các lo¹i xe vËn ti, ®−îc gäi là nhiên liÖu 

s¹ch hay nhiên liÖu sinh häc, nhiên liệu tái sinh. 

ChØ sè octan cña etanol rÊt cao, chØ sè RON = 120÷135, cßn chØ sè MON 

= 100÷106. Cã thÓ pha etanol vào x¨ng víi tØ lÖ 10÷15% khèi l−îng. Khi ®−îc 

pha vào x¨ng, etanol cã t¸c dông n©ng cao chØ sè octan cña x¨ng. Quan träng 

h¬n là, v× etanol cã chøa oxi, nªn qu¸ tr×nh ch¸y cña x¨ng hoàn toàn h¬n, 

gim chÊt thi ®éc h¹i g©y « nhiÔm m«i tr−êng. 

Etanol ®−îc sn xuÊt b»ng qu¸ tr×nh lªn men ®−êng, tinh bét, tõ çc 

nguyªn liÖu t¸i sinh, tõ phÕ thi cña çc nhµ m¸y ®−êng, phÕ thi n«ng nghiÖp, 

tõ tinh bét s¾n.... Nh−ng etanol ®−îc sn xuÊt nh− vËy cßn chøa nhiÒu n−íc, 

kh«ng thÓ dïng lµm nhiªn liÖu ®−îc. Muèn sö dông etanol làm nhiªn liÖu, 

43

phi tiÕn hành làm khan n−íc ®Õn møc ®é rÊt cao, mµ nh÷ng ph−¬ng ph¸p 

th«ng th−êng rÊt khã thùc hiÖn, vµ cho gi¸ thành cao. VÝ dô, b»ng ph−¬ng 

ph¸p ch−ng cÊt ®¼ng phÝ chØ thu ®−îc etanol víi hàm l−îng 95,6%. Ph−¬ng 

ph¸p ch−ng cÊt ch©n kh«ng ë ¸p suÊt p ~0,05 atm, còng chØ ®¹t hµm l−îng 

etanol khong 98%. Víi nh÷ng hàm l−îng nh− vËy, vÉn ch−a thÓ dïng làm 

nhiªn liÖu ®−îc, mà c«ng nghÖ khã thùc hiÖn. 

Nhờ khả năng hấp phụ nước rất cao và hấp phụ chọn lọc, nên zeolit được 

sử dụng hiệu quả vào quá trình này. Loại zeoli sử dụng hiệu quả trong quá 

trình này là zeolit lo¹i A ë d¹ng cation kali, gäi là KA. Lo¹i zeolit này, sau khi 

®−îc dehydrat ho¸, có kích th−íc cöa sæ là 3-3,6 Å. Ph©n tö n−íc cã kÝch 

th−íc ®éng häc là 2,75 Å, tøc là nhá h¬n kÝch th−íc cöa sæ cña zeolit KA, cßn 

ph©n tö etanol cã ®−êng kÝnh ®éng häc là 3,95 Å, tøc là lín h¬n 3,6 Å. Nh− 

vËy, khi hçn hîp cån-n−íc tiÕp xóc víi zeolit KA, th× chØ n−íc bị hÊp phô, cßn 

etanol th× kh«ng. Nh− vËy, víi tÝnh chÊt hÊp phô chän läc nµy, zeolit KA gii 

quyÕt vÊn ®Ò làm khan etanol mét çch hoàn ho. Qu¸ trÝnh hÊp phô ®−îc thùc 

hiÖn ngay ë 25 o C và ¸p suÊt th−êng, cho kÕt qu thu ®−îc etanol cã hàm l−îng 

>99,5%, ®ñ tiªu chuÈn cho viÖc sö dông lµm nhiªn liÖu. Zeolit sau hÊp phô 

®−îc t¸i sinh ®Ó dïng l¹i nhiÒu lÇn b»ng qu¸ tr×nh khö n−íc. 

Zeolit KA cã thÓ ®−îc chÕ t¹o b»ng qu¸ tr×nh trao ®æi ion gi÷a zeolit 

NaA và dung dÞch muèi cña kali, vÝ dô KCl. Tuy nhiªn, v× cation kali lín h¬n 

cation natri, nªn kh«ng trao ®æi ®−îc triÖt ®Ó. Cã thÓ tæng hîp KA trùc tiÕp 

khi dïng KOH thay cho NaOH ngay tõ ®Çu qu¸ tr×nh tæng hîp. Trong tr−êng 

hîp này zeolit thu ®−îc cã tªn lµ KF. 

4. øng dông zeolit trong çc qu¸ tr×nh lµm kh« kh¸c 

Ngoµi kh n¨ng lµm khan etanol ®ang ®−îc quan t©m nhiÒu hiÖn nay, 

trong thùc tÕ cßn cã nhiÒu nhu cÇu lµm kh« kh¸c, mµ zeolit cã thÓ thùc hiÖn 

mét çch hoµn ho. Zeolit ®−îc dïng lµm kh« çc khÝ trong c«ng nghiÖp, 

chèng Èm trong bo qun. Zeolit cã kh n¨ng hót n−íc ®Õn trªn 60% träng 

l−îng cña nã, do cã ®é xèp rÊt cao cña cÊu tróc tinh thÓ. N−íc bÞ hÊp phô 

trong zeolit l¹i dÔ dµng bÞ lo¹i ra b»ng çch ®un nãng, mµ kh«ng lµm thay ®æi 

cÊu tróc zeolit vµ kh n¨ng hÊp phô cña nã, cã nghÜa lµ cã thÓ sö dông l¹i 

nhiÒu lÇn. 

44

Zeolit ®−îc dïng réng r·i trong c«ng nghiÖp ®Ó sÊy kh« çc chÊt khÝ vµ 

chÊt láng trong c«ng nghiÖp chÕ biÕn dÇu, c«ng nghiÖp ho¸ dÇu, c«ng nghiÖp 

®¹m, çc ngµnh sn xuÊt khÝ c«ng nghiÖp, nh− axeton, acrylonitril, allyl 

clorua, argon, benzen, butadien, isobutan, n-butan, isobutylen, butanol, butyl 

axetat, butyl clorua, çc khÝ tr¬, CO 2 , kh«ng khÝ, vinyl clorua, dicloetylen, 

dimetylformamit, dimetylsulfoxit, dietylenglycol, etylbenzen, etylen, 

etylendibromua, isopren, xylen, pentan, propan, tetraclofuran, toluen, 

cloroform, hexan, xiclohexan, heptan... 

Víi kh n¨ng lµm khan nµy, zeolit còng ®−îc sö dông trong bo qun 

chèng Èm, vÝ dô bo qun phim nh, bo qun çc t− liÖu trong çc th− viÖn, 

bo qun l−¬ng thùc...ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam ®· thùc hiÖn 

mét ®Ò tµi sö dông zeolit ®Ó lµm kh« trong bo qun phim nh. 

Nh÷ng zeolit ®−îc dïng lµ zeolit A vµ zeolit X ë çc d¹ng cation Na, 

K, Ca... 

5. Sö dông zeolit trong tµng tr÷ nhiÖt n¨ng 

Còng tõ kh n¨ng hÊp phô n−íc cña zeolit, ®· ph¸t hiÖn kh n¨ng sö 

dông nã cho viÖc tµng tr÷ nhiÖt n¨ng. Khong kh«ng gian trèng bªn trong 

zeolit cã thÓ chiÕm ®Õn tõ 20 ®Õn 50% tæng sè thÓ tÝch cña vËt liÖu. Víi 

khong trèng ®ã, zeolit cã thÓ hÊp phô mét l−îng n−íc rÊt lín, nhÊt lµ cßn cã 

t¸c dông cña cation d−¬ng ngoµi m¹ng. Khi zeolit ®−îc ®un nãng, çc ph©n tö 

n−íc tho¸t ra khái m¹ng l−íi, vµ ®ång thêi nhiÖt n¨ng ®−îc l−u gi÷ trong 

zeolit. §ã lµ qu¸ tr×nh thu nhiÖt. Khi zeolit hÊp phô trë l¹i çc ph©n tö n−íc, 

th× nhiÖt n¨ng ®−îc gii tho¸t. §ã lµ qu¸ tr×nh ph¸t nhiÖt. Khi zeolit hÊp thu 

nhiÖt n¨ng vµ gii hÊp phô çc ph©n tö n−íc kÕt tinh, th× nhiÖt ®é cña nã 

kh«ng thay ®æi, do ®ã, qu¸ tr×nh ®ã thuéc vµo lo¹i tµng tr÷ nhiÖt n¨ng tiÒm Èn. 

NÕu zeolit ®· gii tho¸t hÕt n−íc mµ ®−îc gi÷ çch ly n−íc, th× nhiÖt n¨ng ®ã 

cã thÓ ®−îc l−u gi÷ l©u dµi. Cßn khi muèn gii phãng nhiÖt n¨ng, th× cã thÓ 

khèng chÕ tèc ®é gii phãng nhiÖt n¨ng ®ã b»ng tèc ®é hÊp phô n−íc. ThÝch 

hîp nhÊt cho môc ®Ých nµy lµ zeolit 13X. Mét ph−¬ng ¸n ®−îc ®Ò xuÊt lµ sö 

dông ¸nh n¾ng mÆt trêi mïa hÌ ®Ó gii phãng n−íc ra khái zeolit vµ tÝch tr÷ 

nhiÖt n¨ng tiÒm Èn ®Ó dïng cho mïa ®«ng. Khi muèn hÊp phô n−íc ®Ó gii 

tho¸t nhiÖt n¨ng, th× cho zeolit tiÕp xóc cã kiÓm so¸t víi kh«ng khÝ Èm. 

45

6. øng dông zeolit trong trong ph©n t¸ch hçn hîp vµ tinh chÕ 

V× çc zeolit cã tÝnh chÊt r©y ph©n tö vµ cã thÓ ®−îc biÕn tÝnh thµnh çc 

d¹ng cation kh¸c nhau, nªn ®èi víi çc ph©n tö cã kÝch th−íc kh¸c nhau vµ tÝnh 

chÊt ®iÖn tö kh¸c nhau, zeolit cã ¸i lùc kh¸c nhau, do ®ã cã thÓ dïng zeolit ®Ó 

t¸ch vµ tinh chÕ çc hçn hîp vµ çc hîp chÊt mét çch thuËn tiÖn. Çc chÊt khÝ 

nh− CO, CO 2 , SO 2 vµ N 2 , dÔ dµng ®−îc hÊp phô trªn zeolit A vµ X. 

§Ó tinh chÕ oxi khi cã lÉn argon, cã thÓ dïng zeolit NaA, kÕt qu cã thÓ 

thu ®−îc oxi ®Õn ®é tinh khiÕt 99,995%. 

Zeolit cã kh n¨ng hÊp phô lùa chän cao ®èi víi çc hydrocacbon ch−a 

no. §Ó t¸ch etylen ra khái hçn hîp çc khÝ, th−êng dïng zeolit CaA, cßn t¸ch 

khÝ axetylen cã thÓ thùc hiÖn b»ng çc zeolit CaA, CaX vµ NaX. Çc 

hydrocacbon th¬m còng ®−îc t¸ch ra b»ng çc zeolit X vµ Y. 

7. Kh n¨ng cña zeolit trong l−u gi÷ khÝ hydro 

Mét h−íng nghiªn cøu t×m tßi ®ang ®−îc tiÕp tôc lµ tµng tr÷ hydro cho 

môc ®Ých lµm nhiªn liÖu. Hydro ®ang ®−îc xem lµ nguån nhiªn liÖu lý t−ëng. 

V× nguån nguyªn liÖu ®Ó sn xuÊt hydro lµ v« tËn. Cã thÓ sn xuÊt hydro tõ 

than ®¸, khÝ thiªn nhiªn, tõ nguyªn liÖu thùc vËt, tõ çc phÕ thi, vµ ®Æc biÖt lµ 

tõ n−íc. Mét trong nh÷ng cn trë lín nhÊt cho viÖc sö dông hydro lµm nhiªn 

liÖu cho çc lo¹i «t« hay cho çc c«ng cô ®iÖn tö lµ phi cã vËt liÖu tµng tr÷ 

hydro l−îng ®ñ lín vµ an toµn. Nh÷ng ph−¬ng ph¸p l−u gi÷ hydro nh− ho¸ 

láng, hay nÐn ë ¸p suÊt cao, ®Òu khã thùc hiÖn vµ kh«ng an toµn. Mét h−íng 

®ang thu hót sù chó ý trong viÖc nµy lµ sö dông kh n¨ng hÊp phô hydro cña 

zeolit. §· t×m thÊy r»ng zeolit Y trao ®æi víi cation Mg 2+ cã entalpy hÊp phô 

cao ch−a tõng thÊy, ®¹t ®Õn -17,5 kJ/mol, rÊt gÇn víi gi¸ trÞ -15 kJ/mol ®−îc 

xem lµ tèi −u cho vËt liÖu cã kh n¨ng võa liªn kÕt võa cho gii tho¸t H 2 theo 

yªu cÇu tµng tr÷ vµ sö dông. Tuy nhiªn, h−íng nghiªn cøu nµy cßn ®ang ®−îc 

tiÕp tôc. Môc tiªu ®Õn n¨m 2010 lµ phi t×m ra lo¹i vËt liÖu zeolit cã kh n¨ng 

l−u gi÷ ®−îc hydro b»ng 6,5% träng l−îng b×nh vµ 62 kg H 2 /m 3 . 

B. øng dông zeolit trong xö lý « nhiÔm m«i tr−êng 

1. Khö çc chÊt phãng x¹ cesi vµ stronti trong c«ng nghiÖp nguyªn tö 

Do ®é bÒn zeolit, nhÊt lµ zeolit clinoptilolit, khi cã mÆt bøc x¹ ion ho¸ vµ 

trong dung dÞch n−íc ë nh÷ng nhiÖt ®é cao nªn çc chÊt trao ®æi ion v« c¬ lo¹i 

46

nµy cã nh÷ng −u thÕ næi bËt trong nh÷ng ¸p dông trong viÖc t¸ch vµ tinh chÕ 

çc chÊt phãng x¹. §é tan thÊp cña chóng trong khong réng cña pH, nhÊt lµ ë 

pH cao (cho ®Õn pH 13) cïng víi khung cøng cña chóng vµ ®é bÒn mµi mßn 

cña chóng ®· phó cho zeolit nh÷ng tÝnh chÊt nãi chung lµ v−ît tréi çc tÝnh 

chÊt cña nh÷ng chÊt trao ®æi ion v« c¬ kh¸c. 

N¨m 1986, xy ra sù cè nhµ m¸y ®iÖn nguyªn tö Chernobyl. Møc ®é ph¸t 

ra chÊt phãng x¹ tõ sù cè nµy lín gÊp 30-40 lÇn so víi çc vô nÐm bom 

nguyªn tö ë Hiroshima vµ Nagasaki, NhËt Bn. Çc chÊt phãng x¹ chñ yÕu 

phãng ra ë Chernobyl lµ 137 Cs, 134 Cs, 90 Sr vµ 89 Sr. §Ó xö lý çc chÊt phãng x¹ 

nµy, ng−êi ta ®· sö dông khong 500.000 tÊn zeolit, chñ yÕu lµ clinoptilolit. 

Zeolit còng ®−îc dïng ®Ó xö lý çc chÊt l¾ng ®äng trong çc nguån n−íc. 

Zeolit cßn ®−îc sö dông ®Ó x©y dùng hµng rµo bo vÖ vµ xö lý çc diÖn tÝch 

n«ng nghiÖp bÞ « nhiÔm. 

§Ó xö lý « nhiÔm nguån n−íc uèng, sö dông kÕt hîp bét zeolit 

clinoptilolit víi nh«m sulfat, sau ®ã läc qua líp zeolit clinoptilolit ®· gim 

®−îc hµm l−îng çc chÊt phãng x¹. Líp läc b»ng zeolit clinoptilolit còng lo¹i 

®−îc chÊt phãng x¹ tõ n−íc m−a. KÕt qu cho thÊy sö dông zeolit ®· lµm gim 

hµm l−îng 137 Cs ®Õn 95%, hµm l−îng 90 Sr gim ®Õn 50-60%. 

§Ó gim hµm l−îng chÊt phãng x¹ trong s÷a bß, ë Bulgari ng−êi ta ®· 

cho thªm 10% zeolit clinoptilolit vµo thøc ¨n cho bß vµ kÕt qu ®· gim ®−îc 

30% Cs trong s÷a. §Ó ng¨n ngõa Cs trong b¸nh s«c«la, ng−êi ta còng ®· sn 

xuÊt b¸nh cã chøa 2-30% bét tinh khiÕt cña zeolit clinoptilolit. 

ChÊt trao ®æi ion zeolit ®−îc ¸p dông trong viÖc t¸ch çc chÊt phãng x¹ 

Cs vµ Sr cã thêi gian sèng dµi. Çc chÊt phãng x¹ cã thÓ bÞ gi÷ trªn zeolit 

trong thêi gian tµng tr÷ dµi b»ng trao ®æi ion trªn zeolit. SÊy kh« zeolit ®Ó 

ng¨n ngõa ¸p suÊt d− sau ®ã thïng chøa (container) ®−îc ®ãng vµ hµn kÝn. 

V× zeolit chøa çc oxit kim lo¹i kiÒm hay kiÒm thæ, oxit nh«m vµ oxit 

silic (nh÷ng thµnh phÇn chÝnh cña nhiÒu lo¹i thuû tinh phæ biÕn), khi ®èt nãng 

®Õn nhiÖt ®é ®ñ ®Ó ph¸ vì cÊu tróc tinh thÓ zeolit cã thÓ chuyÓn ho¸ zeolit 

thµnh thuû tinh. ViÖc thªm chÊt trî dung cã thÓ lµm cho qu¸ tr×nh ®ã xy ra ë 

nhiÖt ®é thÊp h¬n. Tèc ®é tho¸t khái thuû tinh aluminosilicat cña çc nguyªn 

tè kim lo¹i kiÒm vµ kiÒm thæ cùc kú thÊp (khong 10 -7 gam/cm 2 /ngµy). §é bÒn 

47

ho¸ häc, tèc ®é rß rØ thÊp vµ ®é dÉn nhiÖt cao cña thuû tinh lµm cho nã trë 

thµnh d¹ng lý t−ëng ®Ó cè ®Þnh çc chÊt phãng x¹. 

Mét qu¸ tr×nh ¸p dông chÊt trao ®æi ion lo¹i oxit kim lo¹i hydrat (vÝ dô, 

Na.Ti 2 O 5 H) ®Ó bÉy 90 Sr vµ çc chÊt phãng x¹ kh¸c trong çc chÊt láng thi tõ 

çc qu¸ tr×nh xö lý nhiªn liÖu nguyªn tö, theo sau lµ líp trao ®æi ion zeolit ®Ó 

bÉy 134 Cs vµ 137 Cs. Çc chÊt trao ®æi ion titanat vµ zeolit dïng råi ®−îc lo¹i ra, 

trén lÉn, sÊy kh« vµ xö lý nãng ®Ó t¹o nªn çc ®Üa gèm bÒn víi tèc ®é rß rØ 

thÊp. Qu¸ tr×nh nµy còng ®−îc dïng cho chÊt thi cã chøa 90 Sr. 

T−¬ng tù, çc chÊt phãng x¹ Cs, Sr vµ Pu ®−îc hÊp thô lªn zeolit ®Ó ho¸ 

r¾n d−íi d¹ng bª t«ng vµ thuû tinh. 

2. Lo¹i trõ amoni khái n−íc thi thµnh phè 

Çc nhùa trao ®æi ion, vÝ dô polystyren sulfonic axit, kh«ng thÓ sö dông 

®−îc cho trao ®æi ion amoni, v× ®é lùa chän thÊp vµ cã sù c¹nh tranh víi çc 

cation canxi vµ magie, do ®ã kÕt qu kh«ng ®−îc chÊp nhËn. Nh−ng khi 

dïng zeolit clinoptilolit, th× ®é lùa chän víi ion amoni rÊt cao. Cã thÓ xö lý 

ion amoni trong n−íc hay amoniac trong kh«ng khÝ. So víi qu¸ tr×nh oxi ho¸ 

ion amoni b»ng ®iÖn ho¸, th× qu¸ tr×nh trao ®æi ion b»ng clinoptilolit rÎ h¬n. 

Khi cho kh«ng khÝ chøa NH 3 léi qua dung dÞch axit, sau ®ã, cho dung dÞch 

xö lý víi zeolit, th× hoµn toµn lo¹i bá ®−îc c amoniac trong kh«ng khÝ. 

Ngoµi clinoptilolit, çc zeolit kh¸c nh− phillipsit, gismondin còng cã kh 

n¨ng trao ®æi tèt víi ion amoni vµ ®−îc sö dông ®Ó lo¹i bá amoni ra khái 

n−íc thi. 

Vµo çc n¨m 1978 vµ 1993, ë Mü ®· xö lý ®Õn 80 triÖu m 3 n−íc thi 

chøa amoni b»ng zeolit clinoptilolit. HÖ thèng xö lý cã tèc ®é dßng trªn 26 

ngµn m 3 /ngµy. Zeolit sau khi xö lý amoni l¹i ®−îc trao ®æi víi dung dÞch muèi 

NaCl/KCl vµ thu håi l¹i amoni ®Ó sn xuÊt ph©n bãn. 

Ngoµi viÖc xö lý n−íc thi thµnh phè, ®· cã thö nghiÖm sö dông zeolit ®Ó 

lo¹i NH 4 

+ 

ra khái çc dßng n−íc thi c«ng nghiÖp vµ n«ng nghiÖp. Sù cã s½n cña 

çc zeolit víi ®é lùa chän trao ®æi ion NH 4 

+ 

vµ víi nh÷ng tÝnh chÊt kh¸c nhau 

cho kh n¨ng lùa chän chÊt trao ®æi tèi −u cho nh÷ng øng dông ®Æc biÖt trªn c¬ 

së kh n¨ng lo¹i bá NH 4 

+ 

lùa chän khi cã mÆt nh÷ng cation c¹nh tranh kh¸c. 

48

3. Zeolit lµm t¨ng nitrat ho¸ sinh häc 

Lo¹i trõ NH 4 

+ 

ra khái n−íc thi thµnh phè nhê sö dông chÊt trao ®æi ion 

zeolit trong qu¸ tr×nh xö lý ho¸ lý gåm lu©n phiªn chu tr×nh n¹p vµ t¸i sinh. 

Trong chu tr×nh ®ã, ti träng NH 4 

+ 

trªn zeolit cã thÓ còng bÞ lo¹i ra b»ng nitrat 

ho¸ theo phn øng sau: 

NH 4 

+ 

+ 2O 2 → NO 3 

- 

+ 2H + + H 2 O. 

Phn øng nµy xy ra trong qu¸ tr×nh xö lý n−íc thi n©ng cao. 

VÒ hiÖu qu, viÖc bæ sung zeolit vµo bïn ho¹t tÝnh sÏ lµm t¨ng dung 

l−îng trao ®æi NH 4 

+ 

lùa chän cña bïn, vµ nh− vËy hoµn thiÖn kh n¨ng cña nã 

®Ó lo¹i bá NH 4 

+ 

ra khái n−íc thi. ChuyÓn ho¸ NH 4 

+ 

nhê vi khuÈn nitrat ho¸ 

sÏ t¸i sinh zeolit. Qu¸ tr×nh nitrat ho¸ sinh häc ®−îc t¨ng c−êng nhê zeolit, vµ 

lµm cho zeolit cã kh n¨ng b¾t gi÷ NH 4 

+ 

trong qu¸ tr×nh xö lý vµ vÒ sau n©ng 

cao tèc ®é nitrat ho¸ cao h¬n vµ hoµn thiÖn kh n¨ng xö lý. 

4. Lo¹i bá, thu håi, t¸ch kim lo¹i vµ xö lý çc chÊt h÷u c¬ 

Zeolit cã ®é lùa chän cao ®èi víi nhiÒu kim lo¹i nÆng. Do ®ã, chÊt trao 

®æi ion zeolit ®−îc xem lµ cã thÓ sö dông ®Ó thu håi çc kim lo¹i quý, lo¹i bá 

çc kim lo¹i nÆng ra khái n−íc thi c«ng nghiÖp vµ xö lý kim lo¹i. 

V× sù cã s½n cña çc zeolit clinoptilolit vµ mordenit, nªn chóng ®· ®−îc 

nghiªn cøu sö dông trong viÖc lo¹i kim lo¹i nÆng ra khái n−íc thi, nhÊt lµ Cd, 

Cu, Pb vµ Zn. 

§é lùa chän rÊt cao cña mét sè zeolit ®èi víi Ag + còng ®−îc ®Ò nghÞ sö 

dông ®Ó thu håi Ag + tõ n−íc thi. 

T¸ch vµ tinh chÕ çc kim lo¹i kh¸c s¾t còng ®−îc thùc hiÖn b»ng trao ®æi 

ion zeolit, vÝ dô t¸ch Co 2+ vµ Ni 2+ trªn zeolit A. NhiÒu cation kim lo¹i cã thÓ 

®−îc t¸ch riªng nhê kh n¨ng trao ®æi ion kh¸c nhau trªn zeolit. 

Zeolit ë d¹ng çc cation Na + , K + , Ca 2+ vµ Mg 2+ , khi ®−îc biÕn tÝnh b»ng 

chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt cation d¹ng amino bËc bèn, vÝ dô, 

hexadecyltrimethylammonium bromide, cã thÓ ®−îc dïng xö lý n−íc bÞ « 

nhiÔm çc kim lo¹i nÆng, nh− Pb 2+ , Hg 2+ vµ Cr 3+ , còng nh− çc chÊt h÷u c¬ 

®éc h¹i trong çc nguån n−íc thi c«ng nghiÖp. 

49

5. øng dông zeolit ®Ó khö mïi 

Zeolit có thể hấp phụ rất nhiều chất khí, như CO, CO 2 , SO 2 , H 2 S, NH 3 , 

HCHO, CH 3 OH v.v..., trong đó có nhiều chất gây mùi khó chịu, ví dụ, H 2 S và 

NH 3 . Những phân tử này lµ sn phÈm ph©n huû thøc ¨n d−, ph©n r¸c, chuång 

tr¹i ch¨n nu«i, nhµ vÖ sinh, c«ng r·nh...Zeolit hÊp phô çc ph©n tö g©y mïi 

khã chÞu nãi trªn rÊt tèt vµ lµm cho kh«ng khÝ trë nªn trong lµnh. 

C. øng dông zeolit trong n«ng nghiÖp 

1. Zeolit lµm t¨ng hiÖu qu ph©n bãn vµ t¬i xèp ®Êt canh t¸c 

Th«ng th−êng, ph©n bãn th−êng bÞ mÊt m¸t do bÞ röa tr«i, nªn c©y trång 

chØ sö dông ®−îc mét tØ lÖ nhá ph©n bãn ®· sö dông. ë Thæ NhÜ Kú ®· sö 

dông zeolit clinptilolit ®Ó lµm t¨ng hiÖu qu cña ph©n bãn. Do kh n¨ng trao 

®æi ion, zeolit khi ®−îc thªm vào ph©n bãn cã t¸c dông gi÷ l¹i nit¬ d−íi d¹ng 

ion NH 4 

+ 

và ion kali K + , còng nh− çc cation canxi, magie và çc nguyªn tè vi 

l−îng. Nhê thÕ, lµm gim kh n¨ng bÞ röa tr«i, mÊt m¸t chÊt dinh d−ìng, t¨ng 

kh n¨ng sö dông ph©n bãn cña c©y trång. §· nhËn thÊy hiÖu qu râ rÖt cña 

zeolit clinptilolit làm t¨ng hiÖu qu cña ph©n bãn ®èi víi çc c©y ¨n qu, nh− 

nho, c©y lóa, rau cñ. 

Zeolit A sau khi biÕn tÝnh b»ng chÊt ho¹t ®éng bÒ mÆt cation, nh− 

hexadecyltrimethylammonium bromide, cã thÓ lµm t¨ng hiÖu qu sö dông 

ph©n l©n lªn 4,9 lÇn so víi zeolit kh«ng ®−îc biÕn tÝnh. 

Zeolit thªm vµo trong ®Êt cßn lµm cho ®Êt gi÷ ®−îc ®é t¬i xèp, th«ng khÝ, 

duy tr× ®é pH, gim l−îng v«i cÇn dïng ®èi víi ruéng chua. Zeolit còng ®· 

®−îc sö dông hiÖu qu trong viÖc x©y dùng s©n gold vµ s©n bãng. 

2. Zeolit trong thuû canh 

Amoniac cùc kú ®éc ®èi víi çc sinh vËt thuû sinh. Trong nh÷ng hÖ ®ãng 

kÝn (vÝ dô çc bÓ ç) còng nh− khi sö dông l¹i n−íc nu«i ç mËt ®é cao (n¬i 

−¬ng trøng, tr¹i ç), amoniac tho¸t ra trùc tiÕp tõ ç, tõ chÊt thi kh¸c, nh− urª 

vµ tõ sù khö amoni sinh häc çc protein tõ thøc ¨n. NÕu kh«ng ®−îc lo¹i ra 

kÞp thêi, th× chÊt thi nhanh chãng ®¹t ®Õn nång ®é ®éc. Çc chÊt läc vi sinh 

vËt cã thÓ ®−îc dïng cho môc ®Ých nµy. Tuy nhiªn, çc vi sinh nitrat ho¸ dÔ 

50

dµng bÞ k×m h·m hay bÞ giÕt chÕt do çc t¸c ®éng kh¸c nhau (nhiÖt ®é thÊp, 

çc sunfit, metanol, kim lo¹i nÆng, chÊt kh¸ng sinh ®−îc dïng ®Ó khèng chÕ 

bÖnh tËt bïng ph¸t v.v…). Møc ®é ®éc cña amoniac cã thÓ nhanh chãng ®¹t 

®Õn tr−íc khi vËn hµnh thiÕt bÞ läc sinh häc ®Ó thiÕt lËp l¹i møc ®é cÇn thiÕt. 

V× nh÷ng lý do ®ã, ng−êi ta ®· nghiªn cøu viÖc lo¹i NH 4 

+ 

qua trao ®æi 

ion trªn zeolit nh− mét hÖ thèng ®éc lËp hoÆc bªn c¹nh cïng víi thiÕt bÞ läc 

sinh häc. So s¸nh trao ®æi ion khi dïng zeolit clinoptilolit vµ hai chÊt trao ®æi 

ion b»ng nhùa h÷u c¬ (Amberlite 200 vµ IRC-84) víi çc ph−¬ng ph¸p kh¸c 

nh»m lo¹i bá amoniac ®Ó dïng l¹i n−íc nu«i ç, cho thÊy sö dông clinoptilolit 

®Ó lo¹i amoniac cã −u thÕ lµ gi¸ rÎ, kh n¨ng lo¹i bá cao h¬n, qu¸ tr×nh dÔ 

khèng chÕ h¬n so víi çc qu¸ tr×nh kh¸c vµ cÇn diÖn tÝch ®Êt thÊp h¬n. Cét 

trao ®æi ion zeolit lµ thÝch hîp nh− mét hÖ phô trî hay ®éc lËp ®èi víi thiÕt bÞ 

läc sinh häc ®Ó dïng trong çc hÖ thèng thuû canh ®ãng kÝn, mËt dé thÊp, 

trong ®ã ®é mÆn cao lµm gim hiÖu qu cña zeolit. Víi −u thÕ s½n sµng trong 

mäi lóc ®Ó lo¹i bá l−îng lín amoniac ®éc h¹i, trao ®æi ion b»ng zeolit còng 

tr¸nh ®−îc nh÷ng phøc t¹p vÒ sau cña qu¸ tr×nh nitrat xuÊt ph¸t tõ oxi ho¸ 

amoniac b»ng con ®−êng sinh häc. 

ë NhËt Bn, mçi n¨m sö dông 5-10 triÖu pound zeolit tù nhiªn 

(clinoptilolit vµ mordenit) ®Ó lo¹i bá amoniac trong çc ao hay thïng thuû 

canh (vÝ dô nu«i l−¬n, ç chÐp, ç n−íc ngät). Ri 500 kg clinoptilolit cho 

1000 mÐt vu«ng dÞÖn tÝch ao cã thÓ ng¨n ngõa thµnh c«ng vÊn ®Ò ph¸t sinh 

amoniac ®éc h¹i. Clinoptilolit còng ®−îc dïng cho viÖc lo¹i amoniac trong 

n−íc tuÇn hoµn çc thïng nu«i ç. 

3. Zeolit trong ch¨n nu«i çc gia sóc 

HÖ thèng tiªu ho¸ cña ®éng vËt nhai l¹i (tr©u bß, cõu, dª, h−¬u nai, bß 

rõng, v.v…) cã sù lªn men trong d¹ cá, trong ®ã vËt liÖu dinh d−ìng thùc vËt, 

çc thøc ¨n kh¸c bÞ ph¸ vì thµnh çc ph©n tö nhá h¬n vµ çc axit amino còng 

nh− vitamin cã thÓ ®−îc tæng hîp. Nh÷ng vi sinh trong d¹ cá cã thÓ cung cÊp 

nguån nit¬ v« c¬, nh− amoniac hay urª vµ sö dông çc thøc ¨n nit¬ kh«ng 

protein (NKP) ®Ó t¹o nªn çc axit amino, cuèi cïng chóng chuyÓn ho¸ thµnh 

protein ®éng vËt. 

51

Thay thÕ çc hîp chÊt NKP cho mét phÇn (hay toµn bé) protein trung 

tÝnh trong thùc ®¬n cña ®éng vËt gióp cho viÖc tiÕt kiÖm lín vÒ gi¸ thµnh ch¨n 

nu«i. Tuy nhiªn, l−îng NKP phi h¹n chÕ ®Ó gi÷ nång ®é amoniac trong d¹ cá 

d−íi møc ®éc h¹i. VÝ dô, cung cÊp urª cho ®éng vËt nhanh chãng bÞ thuû ph©n 

(b»ng enzym urease) gii phãng ra ion amoni: 

(NH 2 ) 2 CO + 2H 2 O → 2NH 4 

+ 

+ CO 3 2- . 

NÕu sö dông l−îng lín urª lµm thøc ¨n, th× nhanh chãng ®¹t ®Õn møc ®é 

®éc. Ng−êi ta ®· ®−a chÊt trao ®æi ion vµo d¹ cá tr−íc khi cho thøc ¨n nguån 

NKP ®Ó cho ion NH 4 

+ 

trao ®æi mét phÇn trªn chÊt trao ®æi ion, nh»m gim 

nång ®é NH 4 

+ 

trong chÊt láng cña d¹ cá vµ sau ®ã gii phãng chËm b»ng t¸c 

dông t¸i sinh cña n−íc bät (cã mÆt çc ion Na + vµ K + ). Zeolit, nhÊt lµ zeolit 

NaF cã kh n¨ng trao ®æi ion NH 4 

+ 

rÊt tèt cho ¸p dông nµy. 

ë NhËt Bn ®· sö dông zeolit cho tr©u bß nh− thùc ®¬n bæ sung. Sö dông 

zeolit cho ®éng vËt cho phÐp hoµn thiÖn hiÖu qu ch¨n nu«i, nhÊt lµ ®èi víi 

çc con bª. 

Zeolit clinoptilolit ®· ®−îc dïng trong ch¨n nu«i lîn, gµ, vÞt, chã vµ mÌo. 

Clinoptilolit bÒn trong ®−êng tiªu ho¸ vµ cã thÓ lµm gim l−îng chÊt ®éc 

amoniac cho lîn vµ cõu. Nhê sö dông zeolit mµ träng l−îng gia sóc t¨ng lªn 

nhanh, do t¨ng kh n¨ng chuyÓn ho¸ thøc ¨n. zeolit hÊp phô çc chÊt ®éc sinh 

ra do qu¸ tr×nh tiªu ho¸ thøc ¨n hay lÉn vµo trong thøc ¨n, hÊp phô vµ cÇm gi÷ 

çc lo¹i vi khuÈn vµ nÊm bÖnh, gim tØ lÖ bÞ èm vµ chÕt cña gia sóc, gim nhu 

cÇu sö dông kh¸ng sinh cÇn dïng ®Ó chèng l¹i bÖnh tËt cña gia sóc. 

Clinoptilolit trao ®æi víi Ag cã hiÖu qu kh¸ng sinh, chèng l¹i ®−îc çc lo¹i vi 

khuÈn, nh− E.coli vµ S. faecalis trong n−íc sau 2 giê tiÕp xóc. Cho thªm 1 ®Õn 

5% zeolit clinoptilolit vµ mordenit trong thøc ¨n cho lîn, gµ vÞt, lµm cho 

chóng lín nhanh h¬n vµ gim çc bÖnh ®−êng tiªu ho¸. 

Tr−êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi míi ®©y (2007) ®· tiÕn hµnh c«ng 

tr×nh nghiªn cøu sö dông zeolit vµo ch¨n nu«i lîn t¹i tØnh VÜnh Phóc thay thÕ 

cho sn phÈm th−¬ng m¹i tõ Australia. KÕt qu cho thÊy zeolit NaP vµ NaX 

®−îc tæng hîp tõ cao lanh, khi thªm vµo thøc ¨n ch¨n nu«i lîn thÞt víi hµm 

l−îng 3% träng l−îng, thu ®−îc hiÖu qu cao h¬n, mµ gi¸ thµnh thÊp h¬n so 

víi sn phÈm nhËp ngo¹i. 

52

D. øng dông zeolit trong y d−îc 

1. T¸i sinh çc dung dich chÊt thÈm tÝch cña thËn nh©n t¹o 

Xö lý thÈm t¸ch m¸u (hemodialysis treatment) trong çc hÖ thËn nh©n 

t¹o gåm chuyÓn chÊt thi urª huyÕt qua çc mµng thÝch hîp b»ng thÈm tÝch 

(dialysis) thµnh çc chÊt láng sn phÈm thÈm tÝch trong khi çc lç nhá cña 

mµng ng¨n cn mÊt m¸t çc hîp phÇn m¸u mong muèn. Mét thÓ tÝch kh¸ lín 

(100-300 lit) cña dung dÞch sn phÈm thÈm tÝch cÇn thiÕt cho mét lÇn xö lý. 

Nh÷ng ®iÒu quan t©m trong viÖc gim kÝch th−íc cña dông cô vµ ®¹t kh n¨ng 

mang theo ng−êi ®· dÉn ®Õn ph¸t triÓn mét qu¸ tr×nh lo¹i bá çc sn phÈm thi 

ra khái dung dÞch thÈm tÝch ®· dïng sao cho dung dÞch sn phÈm thÈm tÝch cã 

thÓ tiÕp tôc ®−îc dïng l¹i. Theo ®ã, mét l−îng nhá khong 1-2 lÝt chÊt thÈm 

tÝch lµ cã thÓ chÊp nhËn ®−îc cho mét lÇn xö lý thÈm tÝch m¸u. 

Çc hÖ thÈm tÝch mang theo ng−êi ¸p dông ®· ®−îc ph¸t triÓn vµ ®−îc 

c«ng ty CCI Life Systems, Inc. b¸n trªn thÞ tr−êng. HÖ thèng thÈm tÝch tuÇn 

hoµn v¹n n¨ng ¸p dông chÊt xóc t¸c enzym urease cè ®Þnh ®Ó thuû ph©n urª 

thµnh NH 4 + , sau ®ã, nhê chÊt trao ®æi ion v« c¬ (zirconi phosphat) ®Ó lo¹i bá 

çc cation NH 4 

+ 

vµ chÊt trao ®æi anion zirconi oxit hydrat ®Ó lo¹i bá çc anion 

phosphat vµ flo, Ca 2+ vµ Mg 2+ còng ®−îc lo¹i ra b»ng chÊt trao ®æi ion zirconi 

phosphat, råi ®−îc quay trë l¹i ë nång ®é mong muèn vµo sn phÈm thÈm tÝch 

®· ®−îc t¸i sinh. 

Nh− ®· nãi trªn, chÊt trao ®æi ion zeolit cã ®é lùa chän ®Æc biÖt ®èi víi 

NH 4 

+ 

khi cã mÆt çc cation kim lo¹i kiÒm vµ kiÒm thæ. Nh− vËy zeolit cã thÓ 

hoµn thiÖn kh n¨ng cña zirconi phosphat trong qu¸ tr×nh t¸i sinh sn phÈm 

thÈm tÝch. 

ThËt vËy, chÊt trao ®æi ion zeolit thùc sù ®· ®−îc dïng vµo ®óng môc 

®Ých ®ã. Mét vµi zeolit cã ®é lùa chän ®èi víi ion NH 4 

+ 

cao h¬n so víi çc 

cation Na + , Ca 2+ vµ Mg 2+ , vµ ®é lùa chän trao ®æi còng cao h¬n so víi chÊt 

trao ®æi ion zirconi phosphat. Cã ®é lùa chän NH 4 

+ 

cao nhÊt lµ zeolit phillipsit 

vµ NaF. 

2. øng dông sn xuÊt oxi cho bÖnh viÖn tõ kh«ng khÝ 

Zeolit hÊp phô N 2 m¹nh h¬n oxi. Do ®ã, sau khi cho dßng kh«ng khÝ ®i 

qua líp zeolit, khÝ thu ®−îc cµng ngµy cµng giÇu oxi. §ång thêi trong qu¸ 

53

tr×nh ®ã, zeolit còng hÊp phô vµ lo¹i çc t¹p chÊt kh¸c vµ l−îng Èm ra khái 

dßng khÝ giÇu oxi. KhÝ giÇu oxi nµy cã thÓ ®−îc dïng trong bÖnh viÖn cho çc 

bÖnh nh©n. Th−êng dïng zeolit lo¹i X d¹ng trao ®æi víi cation Li + . 

Kh«ng khÝ gåm chñ yÕu lµ oxi (21%) vµ nit¬ (79%). Zeolit ë d¹ng Li + 

hÊp phô m¹nh nit¬ h¬n so víi oxi. Do ®ã, khi cho dßng kh«ng khÝ ®i qua líp 

chÊt hÊp phô zeolit chøa Li + , th× nit¬, argon, CO 2 vµ h¬i n−íc bÞ gi÷ l¹i, cßn 

oxi ®i ra khái líp chÊt hÊp phô. Zeolit ®−îc dïng cho môc ®Ých t¸ch oxi tõ 

kh«ng khÝ cã thµnh phÇn d¹ng khö n−íc lµ Li 48 Na 3 (AlO 2 ) 51 (SiO 2 ) 141 . 

Ngoµi zeolit X, clinoptilolit còng ®−îc ¸p dông vµo viÖc t¸ch oxi tõ 

kh«ng khÝ. Tèc ®é t¸ch phô thuéc vµo d¹ng cation trao ®æi. Tèc ®é t¸ch t¨ng 

theo trËt tù çc cation nh− sau: K > Rb > Na > Cs > Li. 

Mét nghiªn cøu t¹i ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam ®· chÕ t¹o 

®−îc lo¹i zeolit nµy tõ nguyªn liÖu cã s½n trong n−íc vµ kh n¨ng t¸ch oxi ®¹t 

®−îc oxi cã hµm l−îng 90%. HiÖn nay, n−íc ta phi nhËp mçi n¨m 1000 m¸y 

lµm giÇu oxi, mçi m¸y gi¸ 20 triÖu ®ång. NÕu triÓn khai ®−îc c«ng nghÖ nµy, 

th× cã thÓ tiÕt kiÖm ®−îc mét sè ngo¹i tÖ ®¸ng kÓ. 

3. HiÖu qu kh¸ng khuÈn cña zeolit 

Cã thÓ sö dông zeolit khèng chÕ nhiÔm khuÈn ®−êng niÖu, ®Æc biÖt cã hiÖu 

qu ®èi víi çc vi khuÈn, nh− Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus 

vµ Escherichia coli. T¸c dông kh¸ng khuÈn cã quan hÖ víi hµm l−îng vµ kÝch 

th−íc h¹t zeolit trong èng thuû, nhÊt lµ ®èi víi nh÷ng bÖnh nh©n bÞ bÖnh vÒ 

®−êng niÖu dµi ngµy, phi dïng èng th«ng, vÝ dô çc bÖnh bµng quang do thÇn 

kinh, phi dïng èng th«ng 3-6 th¸ng, dÔ bÞ nhiÔm trïng ®−êng niÖu. 

Zeolit chøa Cu cã hiÖu qu kh¸ng khuÈn tèt, c ®èi víi vi khuÈn Gram 

d−¬ng vµ Gram ©m. Zeolit chøa Ag cã t¸c dông kh¸ng nÊm tèt. KÕt hîp víi 

çc thµnh phÇn kh¸c cã thÓ chèng l¹i vi khuÈn Candida albicans. 

4. T¸c dông trong thÈm tÝch m¸u vµ truyÒn m¸u 

Do t¸c dông lo¹i bá ®−îc çc t¹p chÊt cña zeolit, nªn nã ®−îc dïng trong 

thÈm tÝch m¸u (hemidialysis). Cã thÓ dïng zeolit lo¹i trõ ®−îc NH 3 trong dßng 

thÈm tÝch tuÇn hoµn. Çc zeolit lo¹i F, W vµ clinoptilolit cã kh n¨ng ®iÒu 

chØnh tèc ®é cét 2 mol/L NaCl sau khi trao ®æi ion. Zeolit clinoptilolit ®−îc 

54

dïng trong cét truyÒn m¸u. Trong khong 2 giê truyÒn m¸u, sè tiÓu cÇu vµ 

b¹ch cÇu gim ®¸ng kÓ. Zeolit tæng hîp 4A ®−îc ®−a vµo èng tho¸t n−íc. T¸c 

nh©n chèng ®«ng ®−îc mang trªn zeolit vµ ®−îc ®−a vµo èng tho¸t n−íc. 

L−îng pentosan polysulfate natri t¸ch dÇn ra khái thµnh èng trong qu¸ tr×nh 

truyÒn m¸u vµ cã t¸c dông chèng ®«ng tô trong dßng huyÕt t−¬ng. 

5. T¸c dông t¹o x−¬ng cña zeolit 

Zeolit cã t¸c dông tèt ®èi víi cÊu tróc cña x−¬ng vµ qu¸ tr×nh t¹o x−¬ng. 

Zeolit A cã thÓ ®−îc dïng ®iÒu trÞ bÖnh lo·ng x−¬ng (osteoporosis) vµ cã kh 

n¨ng kÝch thÝch t¹o x−¬ng. Zeolit A lµm t¨ng qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ t¹o cèt bµo. 

6. T¸c dông cña zeolit ®èi víi bÖnh tiÓu ®−êng 

Tõ n¨m 1997, trong thuèc chèng bÖnh tiÓu ®−êng cho ng−êi cã dïng 

thµnh phÇn zeolit clinoptilolit. Zeolit nµy cã hiÖu qu ng¨n ngõa hoÆc gim 

çc rèi lo¹n do tiÓu ®−êng, nhÊt lµ çc rèi lo¹n vÒ thÇn kinh. Xö lý thuû nhiÖt 

zeolit clinoptilolit víi FeSO 4 t¹o ®−îc tÝnh lùa chän ®èi víi hÊp phô gluc«. 

Clinoptilolit còng cã thÓ lµm gim l−îng n−íc uèng vµ sè lÇn ®i tiÓu cña bÖnh 

nh©n tiÓu ®−êng. Zeolit Y siªu bÒn cã t¸c dông lo¹i bá çc chÊt ®éc, nh− 

phenol hay m-cresol, cã trong çc chÕ phÈm insulin. 

7. T¸c dông cña zeolit ®èi víi bÖnh tiªu chy cÊp 

Zeolit cã kh n¨ng hÊp phô çc chÊt ®éc gii phãng ra trong bÖnh dÞch 

t vµ k×m h·m vi khuÈn E.coli. Zeolit cã t¸c dông râ trong bÖnh tiªu chy cÊp. 

8. Ho¹t tÝnh gim axit cña zeolit 

Clinoptilolit ®ñ bÒn khi chuyÓn qua ®−êng tiªu ho¸, nªn cã thÓ ®−îc 

dïng ®Ó chèng bÖnh t¨ng axit trong hÖ tiªu ho¸. KÕt hîp clinoptilolit víi 

Na 2 CO 3 cã t¸c dông chèng t¨ng axit trong d¹ dµy. Sn phÈm th−¬ng m¹i 

Neutacid lµ mét lo¹i thùc phÈm bæ sung, gåm clinoptilolit, vitamin vµ çc chÊt 

kho¸ng cã t¸c dông chèng oxi ho¸, gim chÊt ®éc trong hÖ tiªu ho¸ t¹o ra tõ 

qu¸ tr×nh lªn men yÕm khÝ sau khi tiªu ho¸ thùc phÈm, vµ t¹o ra çc chÊt cã 

lîi sau khi xö lý çc bÖnh ung th−, gan vµ thËn. 

55

9. HiÖu qu ®èi víi bÖnh ung th− 

Zeolit clinoptilolit nghiÒn mÞn lµ chÊt phô trî trong ®iÒu trÞ ung th−, t¨ng 

søc kháe vµ kÐo dµi thêi gian sèng. §¾p clinoptilolit lªn da bÞ ung th− cã thÓ 

lµm gim khèi u, k×m h·m t¨ng khèi u. 

10. Dïng zeolit lµm chÊt mang çc d−îc phÈm 

Zeolit cã thÓ lµm chÊt mang thuèc thÝch hîp vµ cã thÓ gii phãng thuèc 

chËm, kÐo dµi t¸c dông cña thuèc. VÝ dô, mang çc thuèc chèng giun s¸n, nh− 

pyrantel, fenbendasole hay dichlorovos lªn zeolit, th× t¸c dông diÖt giun s¸n 

tèt h¬n so víi khi chØ dïng riªng çc thuèc ®ã. 

VI. TriÓn väng ph¸t triÓn zeolit ë ViÖt nam 

Zeolit ®ang cã nhu cÇu lín ë n−íc ta vµ ngµy cµng trë nªn cÊp b¸ch. 

1. Zeolit cã thÞ tr−êng réng lín vµ ®a d¹ng. 

Tõ nh÷ng phÇn giíi thiÖu trªn ®©y, cã thÓ nhËn thÊy rÊt râ rµng r»ng 

zeolit ®¸p øng ®−îc rÊt nhiÒu nhu cÇu thiÕt yÕu vµ quan träng trong c«ng 

nghiÖp, xö lý « nhiÔm m«i tr−êng, trong n«ng nghiÖp vµ y d−îc. Nh÷ng kh 

n¨ng ¸p dông zeolit cßn ®ang ®−îc tiÕp tôc nghiªn cøu kh¸m ph¸ vµ më réng. 

N−íc ta ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn, çc yªu cÇu cña c«ng nghiÖp dÇu khÝ, c«ng 

nghiÖp ho¸ chÊt, sn xuÊt nhiªn liÖu s¹ch, bo vÖ m«i tr−êng, t¨ng hiÖu qu 

trong n«ng nghiÖp vµ y d−îc ®Òu ®· ®Õn møc cÊp b¸ch. Zeolit cã thÓ gii 

quyÕt hoµn ho nhiÒu lo¹i yªu cÇu ®ang hiÖn h÷u vµ ngµy cµng t¨ng ë n−íc ta. 

Tr−íc hÕt, ®ã lµ sn xuÊt chÊt giÆt röa, lÜnh vùc nµy ®ßi hái l−îng lín zeolit, 

mµ hiÖn nay n−íc ta cßn phi nhËp ngo¹i víi gi¸ cao. C«ng nghiÖp dÇu khÝ ®· 

b¾t ®Çu vËn hµnh vµ ®øng tr−íc triÓn väng ph¸t triÓn m¹nh trong nh÷ng n¨m 

tíi. LÜnh vùc nµy ®ßi hái nh÷ng l−îng lín xóc t¸c tõ zeolit. Çc nhu cÇu lµm 

kh« khÝ, t¸ch vµ tinh chÕ çc hçn hîp còng ®ßi hái l−îng lín zeolit thuéc çc 

lo¹i kh¸c nhau. NhiÒu nhµ m¸y cña c«ng nghiÖp ho¸ chÊt hiÖn nay ®· cã 

nh÷ng nhu cÇu nµy, vÝ dô çc nhµ m¸y ph©n ®¹m, nhµ m¸y sn xuÊt khÝ c«ng 

nghiÖp. ViÖc xö lý « nhiÔm m«i tr−êng, lo¹i trõ çc kim lo¹i nÆng, çc chÊt 

®éc h¹i trong n−íc thi, khÝ thi cµng ngµy cµng gay g¾t. Kh«ng thÓ gii quyÕt 

tèt ®−îc nh÷ng vÊn ®Ò nµy, nÕu kh«ng dïng zeolit. Nu«i trång thuû sn, ch¨n 

nu«i gia sóc, çc nhu cÇu trong y d−îc rÊt ®a d¹ng. S¾p tíi n−íc ta sÏ x©y 

56

dùng nhµ m¸y ®iÖn h¹t nh©n. §èi víi lo¹i nhµ m¸y nµy, lu«n lu«n phi s½n 

sµng çc ph−¬ng tiÖn gii quyÕt sù cè vµ xö lý çc chÊt phãng x¹ rß rØ, t¹o nªn 

sù an toµn cho cuéc sèng nh©n d©n...§iÒu ®ã cã nghÜa lµ thÞ tr−êng zeolit ë 

n−íc ta kh¸ réng vµ ®ang ngµy cµng bøc xóc. T×nh h×nh ®ã ®ßi hái phi cã kÕ 

ho¹ch ph¸t triÓn sn xuÊt çc lo¹i zeolit ngay, nÕu kh«ng sÏ bÞ ®éng vµ trë nªn 

lÖ thuéc vµo bªn ngoµi. 

2. Nh÷ng nguyªn liÖu chñ yÕu ®Ó tæng hîp zeolit ®Òu s½n cã ë n−íc ta 

§ã lµ nguån Al tõ b«-xÝt, nguån silic tõ çt vµ NaOH tõ muèi NaCl cña 

n−íc biÓn. Tõ b«-xÝt L©m §ång, t¹i Nhµ m¸y ho¸ chÊt T©n B×nh ®· sn xuÊt 

®−îc Al(OH) 3 . NhiÒu c¬ së ®· sn xuÊt ®−îc thuû tinh láng vµ silicagel. N−íc 

ta ®· cã mét sè nhµ m¸y sn xuÊt NaOH. Víi nh÷ng nguyªn liÖu s¾n cã ®ã, 

n−íc ta cã thÓ sn xuÊt çc lo¹i zeolit ®¸p øng ®−îc nhu cÇu trong n−íc. 

3. C«ng nghÖ tæng hîp çc lo¹i zeolit th«ng dông ®Òu ®· hoµn thiÖn vµ 

®−îc triÓn khai sn xuÊt c«ng nghiÖp. 

VÒ c«ng nghÖ sn xuÊt zeolit, nãi chung, ®èi víi çc zeolit th«ng dông 

vµ ®−îc sö dông l−îng lín, ®Òu ®· cã çc quy tr×nh c«ng nghÖ thuÇn thôc. T¹i 

nhiÒu phßng thÝ nghiÖm trong n−íc ®· so¹n tho ®−îc çc quy tr×nh c«ng nghÖ 

kh thi, hoµn toµn cã thÓ chuyÓn sang giai ®o¹n triÓn khai sn xuÊt c«ng 

nghiÖp. §−¬ng nhiªn, còng nh− nhiÒu sn phÈm c«ng nghiÖp kh¸c, trong qu¸ 

tr×nh sn xuÊt, ®ång thêi phi chó ý nghiªn cøu ci tiÕn hoµn thiÖn, liªn tôc 

n©ng cao çc chØ tiªu kinh tÕ-kü thuËt, nh»m gim tiªu hao nguyªn liÖu, n¨ng 

l−îng, n©ng cao chÊt l−îng, gim gi¸ thµnh, ®Ó cã thÓ c¹nh tranh trªn thÞ 

tr−êng trong thêi kú më cöa héi nhËp. 

4. N−íc ta cã mét ®éi ngò nh÷ng ng−êi lµm khoa häc c«ng nghÖ ®· nhiÒu 

n¨m ho¹t ®éng trong lÜnh vùc zeolit r©y ph©n tö. 

VÒ nh©n lùc khoa häc, nh− ®· nãi trªn, ng−êi ViÖt Nam tiÕp cËn zeolit 

tõ nh÷ng n¨m 60 cña thÕ kû tr−íc vµ cho ®Õn nay, vÉn cßn nhiÒu ng−êi t©m 

huyÕt, mong muèn ®em nh÷ng hiÓu biÕt vÒ khoa häc vµ c«ng nghÖ trong lÜnh 

vùc zeolit - r©y ph©n tö ®ãng gãp thiÕt thùc cho sù ph¸t triÓn cña ®Êt n−íc. TÊt 

nhiªn, nh÷ng ng−êi líp tr−íc nay ®· cao tuæi, cßn líp nh÷ng ng−êi trÎ tuæi, rÊt 

cÇn cã ®iÒu kiÖn nu«i d−ìng vµ båi ®¾p thªm nhiÖt t×nh khoa häc, n©ng cao 

57

tr×nh ®é hiÓu biÕt vµ kinh nghiÖm, ®Ó hä cã thÓ tiÕp nèi vµ lµm ®−îc nh÷ng 

viÖc líp tr−íc ch−a kÞp lµm hay ch−a ®ñ ®iÒu kiÖn ®Ó thùc hiÖn. 

5. VÒ c¬ së trang thiÕt bÞ nghiªn cøu 

Trong lÜnh vùc nµy ®· cã ®−îc nh÷ng trang bÞ tèi thiÓu ë nhiÒu phßng thÝ 

nghiÖm vµ cã thÓ trang bÞ thªm kh«ng qu¸ khã kh¨n, ®¾t tiÒn. Mét sè lo¹i 

zeolit ®· ®−îc triÓn khai sn xuÊt thö ë quy m« pilot. Chóng ta hoµn toµn cã 

thÓ thiÕt kÕ, chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt ®−îc d©y chuyÒn thiÕt bÞ quy m« lín h¬n. 

6. TÇm nh×n vµ chñ tr−¬ng nhÊt qu¸n 

§iÒu quan träng lµ tÇm nh×n vµ chñ tr−¬ng nhÊt qu¸n cña çc cÊp cã 

thÈm quyÒn quyÕt ®Þnh trong viÖc ho¹ch ®Þnh chñ tr−¬ng, kÕ ho¹ch. §iÒu nµy 

cã ý nghÜa quan träng hµng ®Çu. N−íc ta ®i sau qu¸ xa so víi nhiÒu n−íc trªn 

thÕ giíi vÒ lÜnh vùc zeolit. §i sau cã çi lîi lµ häc ®−îc nh÷ng bµi häc quý mµ 

nh÷ng ng−êi ®i tr−íc tri qua, cã khi phi tr gi¸ ®¾t. Nh−ng nÕu ®Õn b©y giê 

vÉn chÇn chõ, kh«ng d¸m ®i vµo lÜnh vùc ®Çy hÊp dÉn, cã nhu cÇu trùc tiÕp ®a 

d¹ng vµ cã tiÒm n¨ng lín nµy, th× ch¾c ch¾n sÏ r¬i vµo thua thiÖt ngµy cµng 

trÇm träng. 

§· ®Õn lóc Ngµnh c«ng nghiÖp ho¸ chÊt nªn ®m ®−¬ng lÊy tr¸ch 

nhiÖm chñ ®éng t¹o ra nguån zeolit ®a d¹ng, tõng b−íc chiÕm lÜnh thÞ tr−êng 

c n−íc, ®¸p øng ®−îc nh÷ng nhu cÇu ngµy cµng t¨ng cña n−íc ta vµ cã thÓ 

cung cÊp cho çc n−íc chung quanh, ®em l¹i nguån lùc míi cho sù ph¸t triÓn 

cña chÝnh c«ng nghiÖp ho¸ chÊt. Ch¾c ch¾n lîi nhuËn thu ®−îc tõ viÖc sn 

xuÊt çc sn phÈm zeolit kh«ng nh÷ng cã thÓ thõa bï ®¾p nguån vèn ®Çu t− 

ban ®Çu, mµ cßn t¹o ra t− thÕ míi trªn thÞ tr−êng cña çc doanh nghiÖp biÕt 

n¾m b¾t c¬ héi do zeolit t¹o ra. 

58

tµi liÖu tham kho chÝnh 

1. Donald W.Beck, Zeolite Molecular Sieves. Structure, Chemistry and 

Use, Wiley Independence Publications, New York, 1974 

2.В.Пенчев, Молекулни сита-зеолити, Изд. Наука и Изкуство, 

Сфия, 1973. 

3.К.В.Топчиева, Хо Ши Тхоанг, Активность и физикохимические 

свойства высококремнистных цеолитов и цеолитсодержащих 

катализаторов, Изд.Московского Университета, 1976. 

3. John D.Sherrman, Ion Exchange Separations with Molecular Sieves 

Zeolites, 83 rd National Meeting American Institute of Chemical Engineers, 

Houston, Texas, March 20-24, 1977. 

4. Heinz Heinemann, Technological Applications of Zeolites in 

Catalysis, Catal.Rev.Sci.Eng., vol.23, No.1&2, pp.315-328 (1981). 

5. N.Y.Chen, William E.Garwood, Francis G.Dwyer, Shape selective 

Catalysis in Industrial Applications, Marcel Dekker, New York, 1989. 

6. Handbook of Zeolite Science and Technology, Scott M.Auerbach, 

Kathleen A.Carrado, Prabir K.Dutta, Eds., Marcel Dekker Inc., New York, 

2003. 

7. Mai Tuyªn, Xóc t¸c zeolit trong ho¸ dÇu, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt, 

Hµ Néi, 2004. 

8. NguyÔn H÷u Phó, Cracking xóc t¸c, NXB Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ 

Néi 2005. 

59

Môc lôc 

Trang 

I. vµi nÐt vÒ lÞch sö ph¸t triÓn zeolit - r©y ph©n tö 3 

II. Thµnh phÇn vµ cÊu tróc cña zeolit 5 

1. Thµnh phÇn chung cña zeolit 5 

2. Ph−¬ng ph¸p kiÕn t¹o cÊu tróc zeolit 5 

3. Giíi thiÖu cÊu tróc mét sè zeolit th«ng dông 8 

III.Ph−¬ng ph¸p chung tæng hîp zeolit 12 

1. Ph−¬ng ph¸p tæng hîp thuû nhiÖt 13 

2. Tæng hîp mét sè zeolit th«ng dông 14 

3. S¬ ®å c«ng nghÖ sn xuÊt zeolit lo¹i Y 16 

4. BiÕn tÝnh zeolit 23 

IV. Nh÷ng tÝnh chÊt chñ yÕu cña zeolit 24 

1.TÝnh chÊt trao ®æi ion cña l−íi ph©n tö zeolit 24 

2. TÝnh chÊt hÊp phô cña zeolit 26 

3. TÝnh chÊt axit cña zeolit 27 

4. §é bÒn cña zeolit 27 

V. Nh÷ng kh n¨ng øng dông thùc tÕ cña zeolit 28 

A. øng dông zeolit trong c«ng nghiÖp 29 

B. øng dông zeolit trong xö lý « nhiÔm m«i tr−êng 46 

C. øng dông zeolit trong c«ng nghiÖp 50 

D. øng dông zeolit trong y d−îc 53 

VI. TriÓn väng ph¸t triÓn zeolit ë ViÖt Nam 56 

tµi liÖu tham kho chÝnh 59 

60

Zeolit - rây phân tử và những khả năng ứng dụng thực tế đa dạng

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?