Nghiên cứu tổng hợp Zeolite siêu bền

Nghiên cứu tổng hợp Zeolite siêu bền.

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ZEOLITE Y SIÊU BỀN SUMMARY

PHAM TRUONG SON

LÊ VĂN HIẾU, ĐÀO VĂN TƯỜNG

Khoa Cơng nghệ Hố học - Đại học Bách khoa - Hà Nội

Studing and preperation of a zeolite wilh: hịgh ratio of SIOx/Al20s by dealuminum melhods was main

content of this paper The samples were charaterized by X-ray diffraction (XRD), infrared (IR) spectra, sur-

faoe BET and SEM techniques Results displayed that the ratio of SI0z/Ala0x increated from 4,5 to 5,8

1 MỞ ĐẦU

Hiện nay cơng nghiệp lọc hố dau, đã sử dụng xúc tác

zeolit siêu bền (USY) cho quá trình cracking xíc tác [1]

Xtc tac loại này cĩ tính chất đặc biệt: bển hĩa, bền

cơ, bển nhiệt và cĩ hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc

cao Vì thế, xu hướng hiện nay là nghiên cứu và chế

tạo xúc tác theo hướng tăng tỷ số Si0z/Alz0; để xúc

tác trở thành siêu bền mà vẫn giữ nguyên được cấu

hình của nĩ hay nĩi một cách khác là khơng làm sụp

đổ cấu trúc Đã cĩ nhiều phương pháp để tách nhơm

ra khỏi mạng lưới, khung mạng zeolit Bài báo này trình bày phương pháp sử dụng EDTA để tách nhơm ra khỏi

khung mạng trong điểu kiện mềm [3]

H THỰC NGHIỆM

Zeolit NaY cĩ tỷ số Si02/Ala0a = 4,5 (ký hiệu ZT 4)

được trao đổi với dung dịch NH4CI 1N, lugng dung dich

này đưa vào trà đổi cation với zeolit đã được tính tốn

và khảo sát, cĩ tỷ lệ (theo tỷ lệ mol): NH4Cl:zeolit = 1,1

Quá trình trao đổi bằng dung dịch NHaDI được thực

hiện 2 lần:

Lần 1: Quá trình trao đổi được tiến hành trong dung

dịch ở nhiệt độ 1000, thời gian 3 giờ, lọc và sấy sản

phẩm ở 1050 trong 3 giờ

Lần 2: Mẫu thu được ở trên được nghiền nhỏ, đưa

vào dung dịch NHạC! cịn lại và tiến hành trao đổi

cation với các điểu kiện như ở lần 1

Tiếp theo, tiến hành trao đổi với EDTA trong bộ

soclete theo tỷ lệ EDTA/zeolit = 1/8 (theo mol), lượng EDTA cho vào dần dần Phân ứng được tiến hành 5

giờ, sản phẩm dược lọc, rửa và sấy ở nhiệt độ 10500

trong 5 giờ Mẫu thu được ký hiệu là ZT 5

Mau ZT 5 được trao đổi với EDTA cũng với điều kiện

trên, thu được rnẫu ZT 6, và từ mẫu ZT 6 cũng được thực hiện với điểu kiện như trên và thu được mẫu ZT 7 0ác sản phẩm trên được xác định các tính chất đặc trưng bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) trên

máy Bruker D8 Advance, phổ hổng ngoại (IR) trên

máy IMPAC FTIR 410, đo diện tích bể mặt BET trên

may COULTER SA 3100 và chụp bể mặt SEM trên máy JSM 5300-Jeol

II KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Hình 1, là phổ XRD của fauzasite trước khi tách

nhơm (đường †) và sau khi xử lý nhơm (đường 2,3,4)

cho thấy về cấu hình của các pic đặc trưng của các zeolite là như nhau

Hình 1: X-ray của mẫu trước khi xử lý nhơm ZT 4(1) và sau khi xử lý nhơm ZT 5 (2), ZT 6 (3), ZT 7 (4)

Phổ XRD cho thấy là nhôm đã được tách ra khỏi

mạng tinh thể trong khi đó lượng silic vẫn giữ nguyên

làm cho tỷ số Si02/Alz0> tăng từ 4,5 lên 5,2 ở mẫu ZT

8, Si0a/Al20ạ = 5,6 ở mẫu ZT 6 và Si02/AlaDa = 5,8 ở

mau ZT 7

Gác mẫu sau khi tách nhôm có thêm một pic ở góc

20 = 1295 (6 vj tri A trên phổ XRD) và cường độ của

các peak này tăng theo lượng EDTA đưa vào

Điểu này cho thấy, khi tăng lượng EDTA (được trao

đổi nhiểu lần) thì sự tách nhôm càng nhiễu, dẫn tứ

khoảng cách không gian d giảm đi do sự co của tinh thể

Tư vậy, khi tăng cùng một lượng EDTA thì từ mẫu ?T §

đến ZT 7 thì mức độ tách nhôm tăng chậm lại thể hiện

phổ XRD cửa mẫu ZT 6, 7T 7 thì sự thay đổi rất ít

Các phổ hồng ngoại (hình 2) cho thấy, các peak là

giống nhau, tuy vậy mẫu sau khi tách nhôm (đường

2,3,4) có sự chuyển dịch peak từ 569,7 cmˆÍ đến 574

cmrÌ; 577 cm; 579 em'Ì; 580 cm' ngoài ra còn có

thêm một peak ở vùng 1399,58 cmrÌ, đó là phổ dao

động bất đối đo sự mất AI trong ô mạng gây ra, đồng

thời các pic này cũng dịch chuyển từ 1399,58 cmrÌ

đến 1406,12 cm'Ï; 1411,25 cm [3]

Wiavecumbers gorn-ty Hình 2: Phổ hông ngoại I của các mẫu trước khi tách nhôm

ZT 4(1) va sau khi tách nhôm Z'T 5 (2), ZT 6 (3), ZT 7 (4)

Hình 3 là đường đẳng nhiệt hấp phụ và nhâ hấp

phụ Ñạ trên các mẫu trước khi tách nhôm (đường 1)

và sau khi tách nhôm đường (2,3,4), trên hình chỉ ra

mối quan hệ giữa thể tích chất bị hấp phụ V = f(P/PÔ))

Kết quả nhận được cho thấy sự giảm diện tích bể

mặt riêng trước khi tách nhôm ld 664,13 m2/g, con

mẫu sau khi tách nhôm có diện tích bể mặt riêng ZT

5 bằng 628,63 m2/g ZT 6 là 590,52 m2/g ZT 7 là

34

584,63 m2/g, 0ó thể do sự mất các phân tử AI ở mạng lưới tỉnh thể làm cho các hốc trong các kênh của ô mạng rộng hơn, đổng thời làm chặt khít, giảm kích

thước của khung mạng tỉnh thể[1] làm cho các mao

quản giảm đi đáng kể, do vậy mà diện tích bể mặt

riêng giảm đi đáng kể

= holed

œhdát

c>Mc

Ap tule rng dia Pathe

Hình 3: Đường hấp phụ và giải hấp phụ Ñ¿ trước khi

tách nhôm ZT 4(1) và sau khi tách nhôm ZT § (2),

ZT 6 (3), ZT 7 (4) Khi chụp mẫu trên kính hiển vi điện tử quét SEM (hình 4a, b, c, đ):

"¬ aoe

Héa hoc & Ung dung - Sé 8 (68) 2007

Hình 4: (b) ZT 5, (c) ZT6, (d) ZT 7 ảnh chụp sau khi tách nhôm Trên anh SEM cho thấy về hình dạng hai ảnh có hơn so với ảnh trước khi tách nhôm, nhưng ở các kích thước đổng đểu, quá trình tách nhôm không mẫu ZT 6, ZT 7 ảnh SEM không có gì thay đổi, điểu

ảnh hưởng tới mạng tinh thể nhưng ảnh chụp sau này phù hợp với kết quả đo diện tích bể mặt riêng khi tách nhôm (hình 4 b, c, d) có kích thước hạt nhổ (SA) ở trên

Ill KẾT LUẬN

z Đã nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp phân tích hiện dai: X- ray, IR, bé mat riêng (SA) chế tạo zeolit siêu bển bằng cách dùng EDTA để và SEM

tách nhôm ra khỏi khung mạng tỉnh thể zeolit, u Đã nâng được tỷ số Si/AI ở mẫu sau khi áp dụng nâng cao tỷ số Si/AI cho thấy điểu kiện phản ứng phương pháp EDTA trong điểu kiện nghiên cứu phòng

mềm hơn, dễ thực hiện Sản phẩm của quá trình thí nghiệm từ 4,5 đến 5,8 là loại zeolit được áp dụng được phân tích và đánh giá bằng các phương pháp trong thực tế để chế tạo xúc tác FCC công nghiệp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Resa Sadeghbeigi; Fluid catalytic cracking hấp phụ và xúc tác, P 91-96; Trung tim KHTN &

handbook,P 86-98, p 104- 106, Houston, Texas, CNQG 1997

2 Nguyễn Hữu Phú; Vật liệu vô co mao quan trong coi khimi, Maxcoxcoi univercitet 1975 ©

Sé 8(68)