سنتز زئولیت نانوساختار نوع A و بررسی اثر تبادل یونی روی ساختار آن برای استفاده در غشاهای زئولیتی
[پایاننامه]
/امیر انفرادی کرنکان
دانشگاه صنعتی سهند
، ۱۳۸۹
۱۰۳ ص۰
چاپی - الکترونیکی
کتابنامه در آخر پایان نامه
کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی
دانشگاه صنعتی سهند
موارد زیادی از کاربردهای مواد زئولیتی، نیاز به کنترل دقیق اندازه ذرات زئولیت دارد و از این رو، توسعه روشهای سنتز با امکان کنترل اندازه و مورفولوژی ذرات زئولیتها، از اهمیت بالایی برخوردار است .در سالهای اخیر و با توجه به جایگاهی که فناوری نانو در صنایع مختلف پیدا کرده است، پژوهشهای زیادی بر روی سنتز نانو زئولیتها متمرکز شده است .نانوذرات زئولیتها میتوانند در تولید لایههای نازک و یکپارچه بر روی سطح غشاها، در کاتالیزورها به علت افزایش نسبت سطح به حجم و همچنین به عنوان مدل ایدهآل به منظور بررسی مکانیزم بلورینهشدن زئولیتها، به کار روند .زئولیت نوعA ، یکی از مهمترین انواع زئولیت بوده که به عنوان اولین زئولیتی که کاربرد غشایی در مقیاس تجاری پیدا کرده، مطرح شده است .خواصی از قبیل آبدوستی، ظرفیت تبادل کاتیونی بالا و شبکه حفرات ریز این ساختار زئولیتی، آن را از بقیه زئولیتها متمایز مینماید .لذا سنتز ذرات این نوع زئولیت در ابعاد زیر میکرون و نانومتری ضرورتی انکارناپذیر بوده، به طوری که میتواند کارایی آن را در جداسازی، تبادل کاتیونی، فرآیندهای کاتالیزوری و غیره، به طرز چشمگیری افزایش دهد .سنتز نانو زئولیتها، اغلب در حداقل دمای ممکن انجام میگیرد که سبب افزایش زمان بلورینهشدن میگردد .از طرفی، اساس اکثر روشهای ارائه شده برای سنتز نانو بلورهای زئولیت نوع A بر پایهی استفاده از مقادیر زیادی از ماده قالبساز آلی نسبتا گرانقیمت میباشد .بنابراین، برای تولید نانو زئولیت نوع A در مقیاس تجاری نیاز به روشی با هزینه پایین و مقرون به صرفه میباشد .با این هدف، این پژوهش به بررسی مهمترین عوامل موثر بر سنتز زئولیت نوع A میپردازد .با انجام آنالیز XRD و تصاویرSEM ، اثر عواملی از قبیل ماده قالبساز آلی، زمان ماند محلول اولیه، مواد اولیه سنتز و زمان و دمای واکنش بر بلورینگی، مورفولوژی و اندازه ذرات زئولیتهای سنتز شده بررسی گردید .نتایج حاصل، روند جدیدی را در مورد اثر ماده قالبساز آلی بر خواص ساختاری زئولیت نوع A نشان داد .افزودن این ماده به مخلوط سنتز، متوسط اندازه ذرات را به نحو چشمگیری کاهش میدهد، افزایش مقدار اولیه ماده قالبساز آلی، سبب افزایش بلورینگی ذرات زئولیت سنتز شده میشود و در نهایت، استفاده از مقادیر بالای این ماده برای تشکیل فاز زئولیتی نوع A خالص، مطلوب نیست .با توجه به اثر قابل توجه زمان ماند بر کاهش متوسط اندازه ذرات و در راستای کاهش هزینههای فرآیندی، اعمال زمان ماند به محلول اولیه میتواند جایگزینی مناسب برای ماده قالبساز آلی در سنتز نانو ذرات زئولیت نوع A مطرح گردد .البته، استفاده همزمان از ماده قالبساز آلی و زمان ماند به باریکتر شدن توزیع اندازه ذرات، کمک شایانی مینماید .استفاده از سل سیلیکا به عنوان منبع سیلیسیوم، با توجه به حلالیت بیشتر آن، موجب ریزتر شدن اندازه ذرات میشود .برای تولید زئولیت نوع A با اندازه ذرات ریزتر و بلورینگی مناسب، مقادیر بهینه زمان و دمای سنتز نیز به ترتیب ۲۴ ساعت و ۶۰ درجه سانتیگراد پیشنهاد میگردد .همچنین، انجام آزمون XRF برای دو نمونه با اندازه ذرات ریز و درشت، در حالت قبل و بعد از تبادل یونی، ظرفیت بالای تبادل کاتیونی در زئولیت نوع A را نشان داد.