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

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 c¸c 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 c¸c
lo¹i zeolit cã nhiÒu øng dông trong thùc tÕ.
1. Ph−¬ng ph¸p tæng hîp thuû nhiÖt
VÒ nguyªn t¾c, c¸c 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 c¸c 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. C¸c 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 c¸c nhµ
m¸y nhiÖt ®iÖn. Trong mét sè tr−êng hîp, cßn sö dông mét l−îng nhá c¸c 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
c¸c 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