بررسی مسیر‌های فعال سازی کائولن در سنتز زئولیت A به روش هیدروترمال با اعمال امواج فراصوت

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 9، دوره 16، شماره 1، خرداد 1401، صفحه 88-101   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jacr.2022.1946945.2001

نویسندگان

محبوبه اجتماعی¹؛ سپهر صدیقی^{* 2}؛ علیقلی نیایی³؛ مهدی رشیدزاده⁴؛ داریوش سالاری⁵

¹دانشجوی دکترای مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²استادیار مهندسی شیمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های کاتالیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

³استاد مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

⁴دانشیار شیمی، پژوهشکده توسعه فناوری‌های کاتالیست، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

⁵استاد شیمی، دانشکده شیمی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

زئولیت LTA به­عنوان یکی از پرکاربرد­ترین زئولیت­های صنعتی است که در فرایندهای متفاوت به­ عنوان جاذب، تبادل­گر یونی و کاتالیست به­کار گرفته می­شود. در این پژوهش، زئولیت A با روش آب­گرمایی از کائولن به­ عنوان منبع اتم­های سیلیکون و آلومینیم تهیه شد. روش­های متفاوت فعال­سازی کائولن مانند کلسینه­ شدن، ذوب قلیایی و ذوب قلیایی-استخراج مورد ارزیابی قرار گرفتند. ویژگی نمونه­ های تهیه ­شده با پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی و جذب و واجذب نیتروژن بررسی و ظرفیت جذب آب ایستایی نمونه­ ها ارزیابی شدند. نتیجه­ ها نشان دادند، زمان تهیه در روش کلسینه­ شدن کمتر بود درحالی­که ذوب قلیایی منجر به تهیه زئولیت با خلوص بالاتری شد. دمای °C 700 به­ عنوان دمای بهینه کلسینه ­شدن کائولن نتیجه­ گیری شد. افزون ­برآن، ظرفیت جذب آب نمونه­ های تهیه ­شده در شکل­های پتاسیم و سدیم در روش ذوب قلیایی به ترتیب برابر با 14_/35 و 24_/36 درصد وزنی و در  روش ذوب قلیایی-استخراج به ترتیب برابر با 70_/14 و 06_/25 درصد وزنی به­دست آمد که این مقادیر، بیشتر از ظرفیت جذب آب برای نمونه تهیه­ شده در روش کلسینه­ شدن (به ترتیب برابر با 12_/24 و 18_/27 درصد وزنی) بود.

کلیدواژه‌ها

زئولیت LTA؛ سنتز هیدروترمال؛ امواج فراصوت؛ کائولن؛ ذوب قلیائی

مراجع

[1] Maesen, T.; Marcus, B.; “The zeolite scene—An overview” in: van Bekkum, H.; Flanigen, E.M.; Jacobs, P.A.; Jansen, J.C.; “Studies in Surface Science and Catalysis”, Elsevier, Amesterdam, 2001.

[2] Hadi, N.; Farzi, A.; Alizadeh, R.; Niaei, A.; Microporous Mesoporous Mater. 306, 110406-110422, 2020.

[3] Shams, K.; Mirmohammadi, S.J.; Microporous Mesoporous Mater. 106 (1), 268-277, 2007.

[4] Kalantari, N.; Farzi, A.; Çaylak Delibaş, N.; Niaei, A.; Salari, D.; Res. Chem. Intermed. 47 (12), 4957-4984, 2021.

[5] Loiola, A.R.; Andrade, J.C.R.A.; Sasaki, J.M.; da Silva, L.R.D.; J. Colloid Interface Sci. 367 (1), 34-39, 2012.

[6] Jaramillo, E.; Chandross, M.; J. Phys. Chem. B. 108 (52), 20155-20159, 2004.

[7] Kulprathipanja, S., “Zeolites in Industrial Separation and Catalysis”. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2010.

[8] Henao-Sierra, W.; Romero-Sáez, M.; Gracia, F.; Cacua, K.; Buitrago-Sierra, R.; Microporous Mesoporous Mater. 265, 250-257, 2018.

[9] Castillo, J.M.; Silvestre-Albero, J.; Rodriguez-Reinoso, F.; Vlugt, T.J.H.; Calero, S.; Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (40), 17374-17382, 2013.

[10] Alkan, M.; Hopa, Ç.; Yilmaz, Z.; Güler, H.; Microporous Mesoporous Mater. 86 (1), 176-184, 2005.

[11] Maia, A.Á.B.; Angélica, R.S.; de Freitas Neves, R.; Pöllmann, H.; Straub, C.; Saalwächter, K.; Appl. Clay Sci. 87, 189-196, 2014.

[12] Maia, A.Á.B.; Neves, R.F.; Angélica, R.S.; Pöllmann, H.; Appl. Clay Sci. 108, 55-6, 2015.

[13] Ayele, L.; Pérez-Pariente, J.; Chebude, Y.; Díaz, I.; Appl. Clay Sci. 132-133, 485-490, 2016.

[14] Bukhari, S.S.; Rohani, S.; Kazemian, H.; Ultrason. Sonochemistry 28, 47-53, 2016.

[15] Andaç, Ö.; Tatlıer, M.; Sirkecioğlu, A.; Ece, I.; Erdem-Şenatalar, A.; Microporous Mesoporous Mater. 79 (1), 225-233, 2005.

[16] Ojumu, T.V.; Du Plessis, P.W.; Petrik, L.F.; Ultrason. Sonochemistry 31, 342-349, 2016.

[17] Otieno, S.O.; Kengara, F.O.; Kemmegne-Mbouguen, J.C; Langmi, H.W.; Kowenje, C.B.O.; Mokaya, R.; Microporous Mesoporous Mater. 290, 109668-109675, 2019.

[18] Bhattacharyya, K.G.; Gupta, S.S.; Adv. Colloid Interface Sci. 140 (2), 114-131, 2008.

[19] Abdullahi, T.; Harun, Z.; Othman, M.H.D.; Adv Powder Technol. 28 (8), 1827-1840, 2017.

[20] Ayele, L.; Pérez-Pariente, J.; Chebude, Y.; Díaz, I.; Microporous Mesoporous Mater. 215, 29-36, 2015.

[21] Melo, C.R.; Riella, H.G.; Kuhnen, N.C.; Angioletto, E.; Melo, A.R.; Bernardin, A.M.; da Rocha, M.R.; da Silva, L.; Mater. Sci. Eng. B. 177 (4), 345-349, 2012.

[22] Zhang, X.; Tang, D.; Jiang, G.; Adv Powder Technol. 24 (3), 689-696, 2013.

[23] Cheung, O.; Hedin, N.; RSC Adv. 4 (28), 14480-14494, 2014.

[24] Valiullin, R.; Kärger, J.; Cho, K.; Choi, M.; Ryoo, R.; Microporous Mesoporous Mater.142 (1), 236-244, 2011.

[25] Prokof'ev, V.Y.; Gordina, N.E.; Borisova, T.N.; Shamanaeva, N.V.; Microporous Mesoporous Mater. 280, 116-123, 2019.

[26] Thommes, M.; Kaneko, K.; Neimark, A.V.; Olivier, J.P.; Rodriguez-Reinoso, F.; Rouquerol, J.; Sing, K. S.W.; Pure Appl. Chem. 87 (9-10), 1051-1069, 2015.

[27] Leofanti, G.; Padovan, M.; Tozzola, G.; Venturelli, B.; Catal Today. 41 (1), 207-219, 1998.