anhvandoicho_ktt
New Member
Download miễn phí Báo cáo vật liệu: Vật liệu hấp phụ Zeolite
Zeolite X được tổng hợp bằng cách cho từ từ dung dịch natrialuminate ( thu được bằng cách đun nóng dung dịch NaOH , cho bột vào từng lượng nhỏ , khuấy đều đến khi được dung dịch trong suốt ) vào hỗn hợp Natrisilicate, NaOH và nước . Sau thời gian tạo gel 3 giờ ở nhiệt độ phòng ( khuấy mạnh liên tục ) sẽ thu được một dạng huyền phù trắng như sữa . Tiếp theo , gel được làm muồi ở nhiệt độ phòng trong 19 giờ rồi đem đi kết tinh . Thời gian kết tinh NaX là 88 giờ nếu kết tinh ở , 6 giờ ở và 90 phút ở . Khi kết tinh , nước trong gel bốc hơi sẽ được hoàn lưu lại để đảm bảo lượng nước trong gel là cố định . Sản phẩm nhận được sau khi kết tinh được đem lọc , rửa bằng nước ấm đến pH 8-9 . Sau khi rửa , zeolite được dehydrate hóa bằng cách sấy ở trong 2-3 giờ được hoạt hóa bằng cách nung ở trong 3-6 giờ và được kiểm tra chất lượng bằng các phương pháp thích hợp .
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Báo cáo vật liệu:
Vật liệu hấp phụ Zeolite
I) Tổng quan về Zeloite:
Zeolite là những tinh thể Alumosilicat ngậm nước , chứa các cation nhóm 1 hay nhóm 2 của bảng hệ thống tuần hoàn . Công thức tổng quát của chúng được biểu diễn như sau :
Trong đó n : hóa trị của cation
x : tỉ số mol ( còn gọi là module ).
y : số mol trong tế bào cơ sở
M : kim loại hóa trị 1 hay 2
Trong bài ta sẽ xem xét mẫu Zeolite NaX có công thức sau : .
Những công dụng chủ yếu của zeolit là: _dùng làm rây phân tử : có tác dụng chọn lọc những phân tử có kích thước bé hơn hay bằng kích thước lỗ mao quản, được ứng dụng nhiều trong hóa hữu cơ. _dùng để lọc nước biển thành nước ngọt: bằng cách giữ lại các phân tử NaCl _dùng làm tác nhân xử lý các kim loại trong nước; dùng để lọc nước đục thành nước trong; dùng để loại NH3 trong nước thải. _dùng làm chất xúc tác : dùng nhiều nhất trong các phản ứng Cr-acking. Zeolit dạng HLaY là xúc tác Cr-acking chủ yếu của công nghiệp Lọc dầu. Hằng năm người ta sử dụng lượng xúc tác đó với số lượng khoảng 300 000 tấn/năm. _dùng làm chất mang cho các loại xúc tác khác. _dùng làm chất mang phân bón trong nông nghiệp
II) Lịch sử:
_Lịch sử của Zeolite bắt đầu từ năm 1756 khi nhà khoáng học thụy điển Cronstedt khám phá ra 1 dạng khoáng zeolite đầu tiên, khoáng stilbite. Ông ta nhận ra rằng zeolite là 1 loại kháng chất mới chứa các tinh thể aluminosilicate ngậm nước của kim loại kiềm và kiềm thổ. Do cấu trúc tinh thể của Zeolite trương phồng lên khi được gia nhiệt trong 1 ống thuỷ tinh nên Cronstedl đã đặt tên khoáng chất đó là Zeolite, dựa trên 2 kí tự Hy Lạp là “Zeo” nghĩa là “đun sôi” và “Lithos” nghĩa là “hòn đá”.
_Vào năm 1777, Fontana miêu tả hiện tượng hấp phụ của than củi.
_Năm 1840, Damour nhận thấy rằng cấu trúc tinh thể của zeolie có thể hấp thu nước mà không có sự thay đổi nào trong cấu trúc của nó.
_Năm 1845 Schafhautle đưa ra sự thuỷ nhiệt luyện để tổng hợp quartz (1 loại thạch anh) bằng cách nung gel silical với nước trong nồi hấp.
_Way và Thompson vào năm 1850 đã làm trong được sư trao đổi ion trong đất.
_Vào năm 1858, Eichhorn chỉ ra sự trao đổi ion mang tính thuận nghịch trong khoáng zeolite.
_St. Claire Deville đưa ra sự tổng hợp loại zeolite đầu tiên, levynite, vào năm 1862.
_Năm 1896, Friedal phát triển ý tưởng về cấu trúc hấp phụ nước của zeolite sau khi quan sát nhiều loại chất lỏng khác nhau như: alcohol, benzene, chlorofoem bị hấp phụ nước bởi zeolite.
_Năm 1909, Grandjean nhận xét thấy chabazite, 1 loại zeolite hút nước, hấp phụ ammonia, không khí, hydro và nhiều phân tử khác và vào năm 1925, Weigel và Steihhoff đưa ra lý thuyết về rây cao phân tử. Họ nhận thấy rằng tinh thể chabazite hấp phụ mạnh nước, metyl alcohol hay, etyl alcohol và acid formic nhưng lại hoàn toàn k hấp phụ được acetone hay benzene.
_Năm 1927, Leonard sử dụng nhiễu xạ tia X để xác định sự bố trí của khoáng zeolite. Cấu trúc tinh thể Zeolite được xác định vào năm 1930 bởi Taylor và Pauling.
_Năm 1932, McBain xây dựng khái nhiệm “rây phân tử” để có thể định nghĩa về vật liệu xốp, đóng vai trò như 1 cái thang của hợp chất cao phân tử.
_Năm 1948, Barrer đưa ra định nghĩa đầu tiên tổng hợp zeolite bao gồm luôn mô hình nhân tạo của khoáng mordenite.
_Giữa những năm 1949-1954, R.M.Milton và đồng nghiệp của ông là D.W.Breck đã khám phá ra 1 lượng đáng kể các zeolite có tính thương mại cao. Ứng dụng đầu tiên là sử dụng khả năng làm khô các khí làm lạnh và các loại khí khác trong tự nhiên.
_Vào năm 1955, T.B.Reed và D.W.Breck đưa ra phân tích cấu trúc của zeolite loại A.
_1959, Union Carbide đưa ra thị trường “ISOSIV” đóng vai trò xúc tác trong các phản ứng phân chia mạch cacbon nhờ chức năng cao phân tử. Cũng vào năm đó, zeolite Y đã được coi coi như 1 xúc tác cơ bản của các phản ứng phân chia mạch cacbon trong ngành hoá dầu.
_Năm 1962, Mobil Oil dung zeolite X làm xúc tác cho phản ứng Cr-acking. Năm 1969, Grace đưa ra các biến thể zeolite Y bằng cách chưng và biến nó trở thành zeolite “siêu ổn định”.
_Năm 1967-1969, Mobil Oil đưa ra báo cáo tổng hợp high silica zeolite và ZSM-5.
_Năm 1974, Henkel giới thiệu zeolite A và đưa nó vào công nghệ giặt tẩy làm sạch than thiện với môi trường hơn là phosphate.
_Cuộc mở rộng công nghiệp vào những năm 1977, 22 ngàn tấn zeolite Y đã được sử dụng làm xúc tác cho các phản ứng Cr-acking.
Những năm gần đây, các vật liệu rây phân tử ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xúc tác công nghiệp, đặc biệt là Zeolit. Nó càng ngày càng thay thế vị trí các loại xúc tác trước đây, vì thế đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới ( Lượng xúc tác Zeolit đã sử dụng trong năm 1978 và khoảng 474.000T/n cho nhiều quá trình năm 1985 :636.000T/n).
III) Tính chất cơ bản của Zeolite:
a.Tính chất trao đổi cation Khả năng trao đổi cation là một trong những tính chất quan trọng của zeolit. Do cấu trúc không gian 3 chiều bền vững nên khi trao đổi ion, các thông số mạng của zeolit không thay đổi, khung zeolit không bị thay đổi. Đây là đặc tính quý báu mà nhựa trao đổi ion hay các chất trao đổi ion vô cơ khác không có được Zeolit có khả năng trao đổi một phần hay hoàn toàn cation bù trừ Na+ hay K+ bằng: - các cation kiềm khác hay bằng các cation kim loại kiềm thổ cho phản ứng bazơ - các ion kim loại chuyển tiếp hóa trị 2 hay hóa trị 3 như các kim loại đất hiếm (Ce, La...) cho các phản ứng oxy hóa khử - các axit chuyển sang dạng H+ cho các phản ứng cần xúc tác b. Tính chất xúc tác Zeolit được coi là một xúc tác axit rắn. Tính chất axit của zeolit dựa trên 3 yếu tố: - cấu trúc tinh thể và mao quản đồng nhất của zeolit. Chỉ có những phân tử có kích thước thích hợp mới có thể tham gia phản ứng - sự có mặt của các nhóm hydroxyl axit mạnh trên bề mặt zeolit dạng H-Z. Các tâm axit mạnh đó là nguồn tạo ra các ion cacbonium cho các phản ứng theo cơ chế cacbocation - sự tồn tại một điện trường tĩnh điện mạnh xung quanh các cation có thể cảm ứng khả năng phản ứng của nhiều chất tham gia phản ứng. Do đó hoạt tính xúc tác của zeolit phụ thuộc mạnh vào bản chất cation, vào độ axit của các nhóm hydroxyl bề mặt. Ví dụ: Me hấp phụ (n+1) phân tử H2O biến thành : Me(OH)n. H2O + nH+ Các proton H+ kết hợp với O của mạng lưới hình thành nhóm OH là tâm axit Bronsted. Nếu Me có hóa trị +1: thì quá trình này không xảy ra vì trường tĩnh điện của Me+1 yếu Nếu Me có hóa trị +2, +3: sẽ tạo ra trường tĩnh điện mạnh, hình thành những trung tâm OH là những tâm axit Bronsted.
c. Tính chất chọn lọc hình dạng Một phân tử phản ứng trên zeolit phải thực hiện các bước sau: • Khuếch tán đến bề mặt của zeolit • Đi vào mao quản qua các cửa sổ và khuếch tán đến trung tâm hoạt động • Hấp phụ vào bên trong mao quản trên trung tâm hoạt động và hình thành hợp chất trung gian của phản ứng • Thực hiện phản ứng tạo sản phẩm • Khử hấp phụ và khuếch tán sản phẩm ra ngoài mao quản Như vậy sự khuếch tán chất phản ứng và sản phẩm trong mao quản zeolit đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng xúc tác, và vì vậy ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng cũng như sự phân bố sản phẩm. Đi
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Zeolite X được tổng hợp bằng cách cho từ từ dung dịch natrialuminate ( thu được bằng cách đun nóng dung dịch NaOH , cho bột vào từng lượng nhỏ , khuấy đều đến khi được dung dịch trong suốt ) vào hỗn hợp Natrisilicate, NaOH và nước . Sau thời gian tạo gel 3 giờ ở nhiệt độ phòng ( khuấy mạnh liên tục ) sẽ thu được một dạng huyền phù trắng như sữa . Tiếp theo , gel được làm muồi ở nhiệt độ phòng trong 19 giờ rồi đem đi kết tinh . Thời gian kết tinh NaX là 88 giờ nếu kết tinh ở , 6 giờ ở và 90 phút ở . Khi kết tinh , nước trong gel bốc hơi sẽ được hoàn lưu lại để đảm bảo lượng nước trong gel là cố định . Sản phẩm nhận được sau khi kết tinh được đem lọc , rửa bằng nước ấm đến pH 8-9 . Sau khi rửa , zeolite được dehydrate hóa bằng cách sấy ở trong 2-3 giờ được hoạt hóa bằng cách nung ở trong 3-6 giờ và được kiểm tra chất lượng bằng các phương pháp thích hợp .
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Báo cáo vật liệu:
Vật liệu hấp phụ Zeolite
I) Tổng quan về Zeloite:
Zeolite là những tinh thể Alumosilicat ngậm nước , chứa các cation nhóm 1 hay nhóm 2 của bảng hệ thống tuần hoàn . Công thức tổng quát của chúng được biểu diễn như sau :
Trong đó n : hóa trị của cation
x : tỉ số mol ( còn gọi là module ).
y : số mol trong tế bào cơ sở
M : kim loại hóa trị 1 hay 2
Trong bài ta sẽ xem xét mẫu Zeolite NaX có công thức sau : .
Những công dụng chủ yếu của zeolit là: _dùng làm rây phân tử : có tác dụng chọn lọc những phân tử có kích thước bé hơn hay bằng kích thước lỗ mao quản, được ứng dụng nhiều trong hóa hữu cơ. _dùng để lọc nước biển thành nước ngọt: bằng cách giữ lại các phân tử NaCl _dùng làm tác nhân xử lý các kim loại trong nước; dùng để lọc nước đục thành nước trong; dùng để loại NH3 trong nước thải. _dùng làm chất xúc tác : dùng nhiều nhất trong các phản ứng Cr-acking. Zeolit dạng HLaY là xúc tác Cr-acking chủ yếu của công nghiệp Lọc dầu. Hằng năm người ta sử dụng lượng xúc tác đó với số lượng khoảng 300 000 tấn/năm. _dùng làm chất mang cho các loại xúc tác khác. _dùng làm chất mang phân bón trong nông nghiệp
II) Lịch sử:
_Lịch sử của Zeolite bắt đầu từ năm 1756 khi nhà khoáng học thụy điển Cronstedt khám phá ra 1 dạng khoáng zeolite đầu tiên, khoáng stilbite. Ông ta nhận ra rằng zeolite là 1 loại kháng chất mới chứa các tinh thể aluminosilicate ngậm nước của kim loại kiềm và kiềm thổ. Do cấu trúc tinh thể của Zeolite trương phồng lên khi được gia nhiệt trong 1 ống thuỷ tinh nên Cronstedl đã đặt tên khoáng chất đó là Zeolite, dựa trên 2 kí tự Hy Lạp là “Zeo” nghĩa là “đun sôi” và “Lithos” nghĩa là “hòn đá”.
_Vào năm 1777, Fontana miêu tả hiện tượng hấp phụ của than củi.
_Năm 1840, Damour nhận thấy rằng cấu trúc tinh thể của zeolie có thể hấp thu nước mà không có sự thay đổi nào trong cấu trúc của nó.
_Năm 1845 Schafhautle đưa ra sự thuỷ nhiệt luyện để tổng hợp quartz (1 loại thạch anh) bằng cách nung gel silical với nước trong nồi hấp.
_Way và Thompson vào năm 1850 đã làm trong được sư trao đổi ion trong đất.
_Vào năm 1858, Eichhorn chỉ ra sự trao đổi ion mang tính thuận nghịch trong khoáng zeolite.
_St. Claire Deville đưa ra sự tổng hợp loại zeolite đầu tiên, levynite, vào năm 1862.
_Năm 1896, Friedal phát triển ý tưởng về cấu trúc hấp phụ nước của zeolite sau khi quan sát nhiều loại chất lỏng khác nhau như: alcohol, benzene, chlorofoem bị hấp phụ nước bởi zeolite.
_Năm 1909, Grandjean nhận xét thấy chabazite, 1 loại zeolite hút nước, hấp phụ ammonia, không khí, hydro và nhiều phân tử khác và vào năm 1925, Weigel và Steihhoff đưa ra lý thuyết về rây cao phân tử. Họ nhận thấy rằng tinh thể chabazite hấp phụ mạnh nước, metyl alcohol hay, etyl alcohol và acid formic nhưng lại hoàn toàn k hấp phụ được acetone hay benzene.
_Năm 1927, Leonard sử dụng nhiễu xạ tia X để xác định sự bố trí của khoáng zeolite. Cấu trúc tinh thể Zeolite được xác định vào năm 1930 bởi Taylor và Pauling.
_Năm 1932, McBain xây dựng khái nhiệm “rây phân tử” để có thể định nghĩa về vật liệu xốp, đóng vai trò như 1 cái thang của hợp chất cao phân tử.
_Năm 1948, Barrer đưa ra định nghĩa đầu tiên tổng hợp zeolite bao gồm luôn mô hình nhân tạo của khoáng mordenite.
_Giữa những năm 1949-1954, R.M.Milton và đồng nghiệp của ông là D.W.Breck đã khám phá ra 1 lượng đáng kể các zeolite có tính thương mại cao. Ứng dụng đầu tiên là sử dụng khả năng làm khô các khí làm lạnh và các loại khí khác trong tự nhiên.
_Vào năm 1955, T.B.Reed và D.W.Breck đưa ra phân tích cấu trúc của zeolite loại A.
_1959, Union Carbide đưa ra thị trường “ISOSIV” đóng vai trò xúc tác trong các phản ứng phân chia mạch cacbon nhờ chức năng cao phân tử. Cũng vào năm đó, zeolite Y đã được coi coi như 1 xúc tác cơ bản của các phản ứng phân chia mạch cacbon trong ngành hoá dầu.
_Năm 1962, Mobil Oil dung zeolite X làm xúc tác cho phản ứng Cr-acking. Năm 1969, Grace đưa ra các biến thể zeolite Y bằng cách chưng và biến nó trở thành zeolite “siêu ổn định”.
_Năm 1967-1969, Mobil Oil đưa ra báo cáo tổng hợp high silica zeolite và ZSM-5.
_Năm 1974, Henkel giới thiệu zeolite A và đưa nó vào công nghệ giặt tẩy làm sạch than thiện với môi trường hơn là phosphate.
_Cuộc mở rộng công nghiệp vào những năm 1977, 22 ngàn tấn zeolite Y đã được sử dụng làm xúc tác cho các phản ứng Cr-acking.
Những năm gần đây, các vật liệu rây phân tử ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xúc tác công nghiệp, đặc biệt là Zeolit. Nó càng ngày càng thay thế vị trí các loại xúc tác trước đây, vì thế đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới ( Lượng xúc tác Zeolit đã sử dụng trong năm 1978 và khoảng 474.000T/n cho nhiều quá trình năm 1985 :636.000T/n).
III) Tính chất cơ bản của Zeolite:
a.Tính chất trao đổi cation Khả năng trao đổi cation là một trong những tính chất quan trọng của zeolit. Do cấu trúc không gian 3 chiều bền vững nên khi trao đổi ion, các thông số mạng của zeolit không thay đổi, khung zeolit không bị thay đổi. Đây là đặc tính quý báu mà nhựa trao đổi ion hay các chất trao đổi ion vô cơ khác không có được Zeolit có khả năng trao đổi một phần hay hoàn toàn cation bù trừ Na+ hay K+ bằng: - các cation kiềm khác hay bằng các cation kim loại kiềm thổ cho phản ứng bazơ - các ion kim loại chuyển tiếp hóa trị 2 hay hóa trị 3 như các kim loại đất hiếm (Ce, La...) cho các phản ứng oxy hóa khử - các axit chuyển sang dạng H+ cho các phản ứng cần xúc tác b. Tính chất xúc tác Zeolit được coi là một xúc tác axit rắn. Tính chất axit của zeolit dựa trên 3 yếu tố: - cấu trúc tinh thể và mao quản đồng nhất của zeolit. Chỉ có những phân tử có kích thước thích hợp mới có thể tham gia phản ứng - sự có mặt của các nhóm hydroxyl axit mạnh trên bề mặt zeolit dạng H-Z. Các tâm axit mạnh đó là nguồn tạo ra các ion cacbonium cho các phản ứng theo cơ chế cacbocation - sự tồn tại một điện trường tĩnh điện mạnh xung quanh các cation có thể cảm ứng khả năng phản ứng của nhiều chất tham gia phản ứng. Do đó hoạt tính xúc tác của zeolit phụ thuộc mạnh vào bản chất cation, vào độ axit của các nhóm hydroxyl bề mặt. Ví dụ: Me hấp phụ (n+1) phân tử H2O biến thành : Me(OH)n. H2O + nH+ Các proton H+ kết hợp với O của mạng lưới hình thành nhóm OH là tâm axit Bronsted. Nếu Me có hóa trị +1: thì quá trình này không xảy ra vì trường tĩnh điện của Me+1 yếu Nếu Me có hóa trị +2, +3: sẽ tạo ra trường tĩnh điện mạnh, hình thành những trung tâm OH là những tâm axit Bronsted.
c. Tính chất chọn lọc hình dạng Một phân tử phản ứng trên zeolit phải thực hiện các bước sau: • Khuếch tán đến bề mặt của zeolit • Đi vào mao quản qua các cửa sổ và khuếch tán đến trung tâm hoạt động • Hấp phụ vào bên trong mao quản trên trung tâm hoạt động và hình thành hợp chất trung gian của phản ứng • Thực hiện phản ứng tạo sản phẩm • Khử hấp phụ và khuếch tán sản phẩm ra ngoài mao quản Như vậy sự khuếch tán chất phản ứng và sản phẩm trong mao quản zeolit đóng một vai trò quan trọng trong phản ứng xúc tác, và vì vậy ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng cũng như sự phân bố sản phẩm. Đi
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí