Download miễn phí Đồ án Điều chế và nghiên cứu hoạt tính của các xúc tác ZeolítX, ZeolítY, ZeolítP trên phản ứng Cr-acking hydrocacbon (n-Hecxan)
Zeolít có khả năng trao đổi ion. Nhờ tính chất này mà người ta có thể dựa vào cấu trúc của Zeolít các Cation có tính chất xúc tác như Cation kim loại kiềm, kim loại chuyển tiếp Nguyên tắc là dựa trên hiện tượng trao đổi ion thuận nghịch hợp thức giữa các Cation trong dung dịch với các Cation trong thành phần của Zeolít. Sự trao đổi “ tương đương 1-1” theo hoá trị, Trong Zeolít Cation trao đổi là Cation bù trừ điện tích hệ.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
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
Tóm tắt nội dung tài liệu:
thước lớn hơn đường kính mao quản thì sự trao đổi có thể diễn ra chậm trên bề mặt zeolít.Quá trình trao đổi Cation của zeolít có thể được diễn theo phương trình sau[17].
ZA.BZ(Z) + ZBAZ(S) ZA .BZ(S) +ZBAZ(Z)
Trong đó:
ZA, ZB lần lượt là diện tích của Cation trao đổi A,B
(Z), (S) là chỉ số của Cation trong zeolít và dung lượng tương ứng
Sự trao đổi Cation dẫn đến sự thay đổi độ bền , tính chất hấp thụ chọn lọc hoạt tính xúc tác và các tính chất quan trọng khác.
I.5.3.2.Khả năng trao đổi của Cation trong zeolít .
Để hiểu rõ quá trình trao đổi ion cần xét cụ thể các chi tiết trong một số trường hợp sau đây.
ở trạng thái tinh thể của zeolít thì các cation dương nằm trong tinh thể zeolít được đền bù bởi những điện tích âm dư thừa của các ion âm [SiO4]4 – hay ion âm [AlO4]5 – gây ra.
Do khả năng này nên zeolít có khả năng trao đổi ion một cách dễ dàng khi zeolít tiếp xúc với một chất trao đổi ion cụ thể nào đó .
Đối với một số zeolít tổng hợp thường dễ dàng trao đổi một số lượng lớn các cation khác nhau như Li+; K+; Te+; Ca2+; Sr2+; Ba2+; Mg2+; Zn2+; Pb2+; Ni2+;Co2+ CH3NH3+; C2H5NH+3; nC3H2NH3+; n-C4H9NH3+; n- C6H13NH3+; CH3(C2H4)4 CH(CH3) NH3+; (C2H5)4N+…..
Những zeolít càng xốp cấu trúc càng hở càng dễ trao đổi ion hơn . Chẳng hạn như fozazit, Chabazit, mordenit, trao đổi ion dễ dàng hơn . Loại có cấu trúc sít hay đặc khó trao đổi ion hơn như Anacim.
Sau đây là một số kết quả nghiên cứu về khả năng trao đổi ion giảm theo chiều dày Zn > Ba > Sr > Ca > Co > Ni > Cd >Hg > Mg
Khi trao đổi ion với những cation kích thước lớn hiệu ứng sàng lọc phân tử của zeolít rất rõ qua vận tốc trao đổi ion của các cation. Vận tốc trao đổi ion của các cation có kích thước lớn hơn bị giảm đáng kể so với ion có kích thưóc bé. Với các ion chất hữu cơ tương đối cồng kềnh , linh độ trong ion rất bé nên mức độ trao đổi ion giảm từ 92% về 23% ứng với khả năng trao đổi của ion NH+4 và (CH3)4N+.
Trong quá trình trao đổi ion, cấu trúc của zeolít bị thay đổi từ dạng zeolít Na sang dạng zeolít H không có trường hợp nào giữ nguyên vẹn. Ví dụ việc trao đổi ion Na+ ở loại zeolít A bằng các cation NH+4 , Ba2+, Zn2+, Co2+ ,có thể dẫn đến việc phá vỡ hoàn toàn cấu trúc tinh thể của zeolít.
Khi trao đổi ion hữu cơ, mức độ trao đổi giảm rõ rệt khi chiều dài của mắt xích của cation hữu cơ tăng lên ngay cả sự phân nhánh của các cation hợp chất hữu cơ cũng làm giảm mức độ trao đổi ion.
Riêng zeolít X khả năng trao đổi cation có kích thước nhỏ cũng như lớn hoàn toàn xảy ra trong vài phút vì chúng có cấu trúc rất mờ. Khả năng trao đổi cation của các mạng lưới aluminosilicat trong các zeolít tăng theo dãy.
Anacim < Mordenit < Sabazit < Fozazit.
Tính toán so sánh kích thước của lỗ và của cation trao đổi ở trong cấu trúc có thể chỉ ra mức độ trao đổi của từng loại zeolít. Nhưng thực tế của giá trị này thường nhỏ hơn giá trị tính toán vì chúng còn chịu ảnh hưởng năng lượng bề mặt của zeolít.
Dựa trên cơ sở của cấu trúc và khả năng tính toán cho thấy khi thay đổi ion Na+ trong zeolít A bằng ion Ca2+ trong dung dịch là không thể xảy ra sự trao đổi hoàn toàn . Vì việc trao đổi không những làm thay đổi dung lượng hấp phụ mà còn thay đổi khả năng chui vào các rãnh khoang trong zeolít của các phân tử khác nhau. Sự thay đổi ion không thay đổi cấu trúc tinh thể zeolít nhưng trong nhiều trường hợp đã làm kích thước hiệu dụng của lỗ bị thay đổi. Ví dụ khi hay thế Na+ bằng Ca2+ trong zelít thì đường kính hiệu dụng của lỗ bị giảm .
Sự thay đổi vị trí cation trong cấu trúc tinh thể zeolít có ý nghĩa đặc biệt là khi thay đổi cation hoá trị 2. Vì vậy vị trí cation hoá trị 1 và hoá trị 2 là không giống nhau.
Việc tách các cation ra khỏi mạng lưới tinh thể thường tiến hành bằng cách trao đổi ion [6]
Ví dụ: Việc tách Na+ ra khỏi zeolít ta làm như sau:
Cho zeolít có chứa Na+ trong tinh thể tiếp xúc với dung dịch NH+4 rồi tạo điều kiện thích hợp để Na + ra khỏi tinh thể zeolít và NH+4 vào tinh thể thay thế ion Na+.
Bước tiếp theo là thu lại zeolít có chứa NH+4 thay thế cho ion Na+ ở trên bằng cách nung nóng trong điều kiện thích hợp có xảy ra sự phân huỷ của NH+4.
Phản ứng phân huỷ NH+4 là:
NH4+ NH3 + H+ (ở lại zeolít)
Khi ion H+ có trong zeolít ở nhiệt độ cao chúng kết hợp với oxy và tách khỏi bề mặt của zeolít dưới dạng phân tử nước. Do vậy các tâm axít lewis trên bề mặt zeolít được hình thành tạo nên hoạt tính đặc biệt cho zeolít . Loại zeolít Zeolít sau khi sử lý cation ổn định người ta chỉ nhận được từ zeolítY với tỉ số SiO2/Al2O3 cao còn zeolítX cùng kiệt SiO2 hơn khi khử cation ở mức độ cao không ổn định.
Nhìn chung sự trao đổi ion giữa cation Na+ và ion Men+ xảy ra ở mức độ khác nhau khi Men+ là khác nhau đồng thời nồng độ dung dịch khác nhau, nhiệt độ khác nhau, mức độ trao đổi cũng khác nhau .
I.5.3.3 Tính chất chọn lựa và sàng lọc ion.
Tinh thể zeolít có nhiều rãnh, khoang nên diện tích bề mặt zeolít rất lớn so với chất khác nhau cùng thể tích, bề mặt zeolít khoảng 800-1000m2/g [23]
Diện tích bề mặt của bất cứ một đơn vị thể tích nào đó của zeolít đều bao gồm diện tích bề mặt bên ngoài và diện tích tổng thể các bề mặt trong các rãnh khoang. Bề mặt rãnh khoang rất lớn lại có tính chất đặc biệt do cấu tạo tinh thể zeolít tạo nên do vậy chiếm vai trò chủ yếu trong khả năng trao đổi ion và hấp thụ ….Nhưng các chất muốn tiếp xúc với bề mặt bên trong phải đi qua các cửa sổ của zeolít. Các cửa sổ tạo vòng bởi oxy kích thước bé tập trung nhiều, nguyên nhân từ oxy gây nên tính chất sàng lọc ion phân tử cho zeolít.
ở trong zeolítX: bán kính ion của N(CH3)+4 còn nhỏ hơn bán kính cửa sổ nên xảy ra sự trao đổi ion qua lỗ zeolít X, còn N(C2H5)4+ bán kính nhỏ lớn hơn bán kính lỗ cửa sổ thì không trao đổi được qua lỗ của zeolít X.
Nhiều công trình nghiên cứu cho biết các ion khác nhau đối với một zeolít cũng có sự chọn lọc khác nhau hay cùng một số ion thì sự lựa chọn trên các zeolít khác nhau là khác nhau. Người ta chọn kim loại kiềm với zeolít X và zeolít Y để minh hoạ điều này
Zeolít X thứ tự ưu tiên lựa chọn, sàng lọc giảm theo dãy sau
Na+ > K+ >Rb+ > C+S > Li+ [23]
Zeolít Y sự lựa chọn sàng lọc các ion kim loại kiềm giảm theo thứ tự ưu tiên sau:
C+S > Rb+ > K+ > Na+ > Li+ [23]
Tóm lại sự sàng lọc ion của zeolít phụ thuộc vào nhiều yếu tố như bản chất ion bản chất zeolít nhiệt độ dung môi. Do đó, khi nghiên cứu khả năng trao đổi ion khả năng hấp thụ của zeolít nào đó cần biết rõ tính chất của zeolít dung dịch của chất tan và các yếu tố liên quan khác.
I.5.4 Một số tính chất khác.
*Tính ổn định nhiệt độ .
Bằng phương pháp phân tích nhiệt, người ta nhận thấy sự tác động của nhiệt độ vào zeolít . Đối với một số zeolít bất kì thì khi nhiệt độ tăng lên thì chúng bị mất nước biến đổi cấu trúc tinh thể và cuối cùng dẫn đến sự phá vỡ cấu trúc tinh thể. Các zeolít khác nhau, chịu ảnh hưởng nhiệt độ khác nhau. [6]
Trong quá trình sử dụng các zeolít nghiên cứu khi gia cố nhiệt độ cần thiết phải nắm chắc tính chất này để không g...