Luận Văn nghiên cứu tổng hợp vật liệu aluminosilicat mao quản trung bình chứa cấu trúc zeolit từ cao lanh khô

nghiên cứu tổng hợp vật liệu aluminosilicat mao quản trung bình chứa cấu trúc zeolit từ cao lanh không nung
Trong khoảng nửa thế kỷ qua, một loại vật liệu vô cơ với cấu trúc tinh thể đã được tổng hợp, đó là zeolit. Zeolit là các aluminosilicat tinh thể, một loại vật liệu vi mao quản có kích thước đồng đều, có bề mặt riêng và dung lượng trao đổi cation lớn, khả năng hấp phụ tốt, hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc cao, lại rất bền cơ, bền nhiệt và có thể tái sinh.
Với các đặc tính quý giá này, zeolit được ứng dụng rộng rãi làm chất hấp phụ, xúc tác và trao đổi ion trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học và công nghệ mà các vật liệu như than hoạt tính, nhựa hữu cơ, cacbon rây phân tử . không thể đáp ứng được. Do vậy, các zeolit được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp lọc dầu, hóa dầu, tổng hợp hữu cơ, bảo vệ môi trường
Tuy nhiên, zeolit lại bị hạn chế trong quá trình hấp phụ và xúc tác đối với các phân tử có kích thước lớn (>13Ǻ) do hạn chế sự khuyếch tán trong hệ thống mao quản. Từ nhu cầu thực tế đó, năm 1992 các nhà nghiên cứu hãng Mobil đã công bố phát minh phương pháp tổng hợp họ vật liệu mao quản trung bình (MQTB) M41S dựa trên khả năng tạo cấu trúc MQTB của chất hoạt động bề mặt (HĐBM). Từ đó nhiều họ vật liệu MQTB đã được tổng hợp thành công. Những vật liệu này hứa hẹn nhiều tiềm năng ứng dụng trong xúc tác và hấp phụ. Đặc biệt đối với những quá trình có sự tham gia của phân tử lớn. Tuy nhiên, trên thực tế ứng dụng của vật liệu này còn rất hạn chế do cấu trúc thành mao quản dạng vô định hình nên tính axít yếu, kém bền nhiệt, kém bền thuỷ nhiệt.
Gần đây đã xuất hiện hướng nghiên cứu tập trung vào họ vật liệu MQTB có thành mao quản chứa cấu trúc zeolit nhằm khắc phục nhược điểm của cả hai họ vật liệu trên. Loại vật liệu này có cấu trúc mao quản đồng đều, thành mao quản chứa cấu trúc zeolit nên hoạt tính xúc tác tốt lại bền nhiệt và bền thuỷ nhiệt.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp vật liệu zeolit/ MQTB từ các nguồn hóa chất sạch và khoáng sét đặc biệt là cao lanh. Việc sử dụng cao lanh rẻ tiền làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp vật liệu sẽ làm giảm giỏ thành sản phẩm do đó làm tăng khả năng ứng dụng thực tiễn. Tuy nhiên, trước khi tổng hợp cao lanh phải được nung ở nhiệt độ cao (650oC) trong nhiều giờ để chuyển thành metacaolanh do đó làm tăng chi phí năng lượng.
Vì vậy trong đồ án này em xin trình bày hướng nghiên cứu tổng hợp họ vật liệu zeolit/MQTB trực tiếp từ cao lanh khụng nung. Thành công của quá trình chuyển hoá cao lanh khụng nung thành vật liệu zeolit/MQTB vừa có ý nghĩa lý thuyết vừa có ý nghĩa thực tiễn: làm giảm tiêu hao năng lượng trong quá trình chuyển hóa cao lanh thành metacaolanh (nung) và góp phần tăng khả năng sử dụng có hiệu quả các nguồn cao lanh sẵn có và rẻ tiền ở Việt Nam.