Đề tài “ZEOLITE VÀ ỨNG DỤNG” Đinh Như Chiến (nhóm trưởng)

TIỂU LUẬN VẬT LIỆU VÔ CƠ

vectorstock.com/22457001

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

DẠY KÈM QUY NHƠN EBOOK PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

Đề tài “ZEOLITE VÀ ỨNG DỤNG” Đinh Như Chiến (nhóm trưởng) WORD VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

ZEOLITE VÀ ỨNG DỤNG Những năm gần đây, các vật liệu rây phân tử ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xúc tác công nghiệp, đặc biệt là Zeolit. Nó càng ngày càng thay thế vị trí các loại xúc tác trước đây, vì thế đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới.

Hình 1: Cấu trúc của Zeolite được chụp qua kính hiển vi điện tử trong tự nhiên Zeolit là một loại vô cơ được tìm thấy trong tự nhiên (khoảng 40 cấu trúc zeolit khác nhau và một số được tổng hợp từ nhiều nguyên liệu khác nhau như đi từ Si, Al riêng lẻ, cao lanh (200 loại zeolit tổng hợp) chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học cũng như công nghiệp với vai trò chính là chất xúc tác, chất hấp phụ và trao đổi ion. Chúng còn được sử dụng để tách và làm sạch khí, tách ion phóng xạ từ các chất thải phóng xạ và đặc biệt là xúc tác cho nhiều quá trình chuyển hoá hydrocacbon. Chính nhờ những đặc tính nổi trội của nó so với các loại xúc tác khác như: bề mặt riêng lớn, có thể điều chỉnh được lực axit và nồng độ tâm axit,

Page

1

cấu trúc tinh thể xốp với kích thước mao quản đồng đều phù hợp với nhiều loại phân tử có kích

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

cỡ từ 5Ao - 12Ao và khả năng biến tính tốt. Do đó Zeolit được đánh giá là loại xúc tác có độ bền, hoạt tính và chọn lọc cao.

I – CẤU TẠO ZEOLITE Zeolit là một loại chất rắn xốp, được đặc trưng bởi cấu trúc tinh thể bao gồm: Khung 3 chiều được hình thành bởi các liên kết TO4 (T là Si, Al…). Mỗi nguyên tử Oxi được dùng chung cho 2 nguyên tử T. Các mao quản, lỗ trống với kích thước phân tử có thể chứa các cation bù điện tích, nước, muối và các phân tử khác. 

Hình 2: Mô phỏng cấu trúc Zeolite Đường kính của mao quản và lỗ xốp phụ thuộc vào cấu trúc của từng loại zeolit khác nhau và thường nằm trong khoảng từ 3 – 1.3 Ao. Diện tích riêng bề mặt lớn nhất: 800m2/g. Thể tích riêng xốp lớn nhất: 0.35 cm3/g.

Công thức tổng quát của các Zeolite: Me2/nO.Al2O3 .xSiO2.yH2O n: hoá trị của cation Me x: tỉ số SiO2/Al2O3

Page

2

y: số phân tử H2O

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Trong cấu trúc Zeolit không tồn tại liên kết Al-O-Al mà chỉ có dạng liên kết Si-O-Si và Si-O-Al nên tỉ lệ Si/Al ≥ 1. Nền tảng cơ bản tạo nên Zeolite là sodalit - các bát diện cụt có đỉnh là Al3+ hoặc Si4+ Mỗi ion này là tâm của tứ diện mà 4 đỉnh là O2- hoặc OH-. Tuỳ theo việc lắp ghép khác nhau mà ta được các loại Zeolite khác nhau. Ví dụ:

(a) (b) Hình 3: Zeolite A (a) và Zeolite X(Y) (b) II – PHÂN LOẠI ZEOLITE Phân loại zeolit: Có nhiều cách để phân loại nhưng người ta thường phân loại theo nguồn gốc, theo thành phần hóa học và theo đường kình mao quản.

II. 1 - Phân loại theo nguồn gốc: Zeolit tự nhiên: thường kém bền và do thành phần hoá học biến đổi đáng kể nên chỉ có một vài loại Zeolít tự nhiên có khả năng ứng dụng thực tế như: A n a l c i m e , c h a b a z i t e , hurdenite, clinoptilonit... và chúng chỉ phù hợp với những ứng dụng mà không yêu cầu tinhkhiết cao.

Zeolit tổng hợp: ZeolítA, ZeolítX, ZeolítY, ZeolítZSM-5, ZSM-11... Zeolít tổng

Page

rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong nghiên cứu.

3

hợp có thành phần đồng nhất và tinh khiết, đa dạng về chủng loại nên được ứng dụng rất

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

II. 2 - Phân loại theo thành phần hóa học: Zeolit giàu Al: Là loại zeolit có tỉ lệ SiO2/Al2O3 ≥ 2 Zeolit Silic trung bình: tỉ lệ SiO2/Al2O3 = 4 – 5 có thể tới 10 Zeolit giàu silic: tỉ lệ SiO2/Al2O3 = 20 – 200 Rây phân tử: Là loại vật liệu có cấu trúc tinh thể hoặc tương ứng aluminosilicat tinh thể nhưng không chứa nhôm. Kị nước và không có khả năng hấp thụ ion.

Zeolit biến tính: Zeolit sau khi dã được tổng hợp sẽ được người ta dùng các phương pháp biên tính làm thay đổi thành phần hóa học II. 3 - Phân loại Zeolít theo kích thước mao quản Việc phân loại Zeolít theo kích thước mao quản rất thuận tiện cho việc nghiên cứu ứngdụng Zeolít, theo cách này ta chia Zeolít ra làm 3 loại: Zeolít có mao quản rộng: đường kính mao quản từ 7A đến 8A Zeolít mao quản trung bình: từ 5A đến 6A hẹp:

dưới

5A

Page

4

Zeolítmaoquản

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

5

Bảng 1: Công thức cấu tạo một số Zeolite

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

(a)

(b)

(c) (d)

III - TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

6

Hinh 4: Tinh thể các Zeolite (a-Analcine; b-chabazite; c- Heulandite ;d- Scolecite

Hình 5: Hình dạng bề mặt Zeolite Do hình dạng bề mặt Zeolite có cấu tạo đặc biệt như trên nên Zeolite có các tính chất bề mặt sau: III. 1 - Tính trao đổi ion Số oxy hóa của Si:+4, Al:+3 Tâm Si : trung hòa điện Tâm Al : tích điện âm → trung hòa bởi 1ion dương( ion kiềm hoặc kiềm thổ) → tính trao đổi

Page

7

ion

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Khả năng trao đổi cation là một trong những tính chất quan trọng của Zeolite.do cấu trúc không gian ba chiều bền vững nên khi trao đổi ion thì: Không làm thay đổi cấu trúc tinh thể Ở vị trí khác nhau, tốc độ trao đổi khác nhau -vị trí mở(bề mặt) : dễ dàng -ở vị trí kín (sođalit, lăng trụ): khó khăn Để tăng độ trao đổi ion: Xử lý với dd chứa ion trao đổi nhiều lần 0

Giữa các lần phải sấy khô và xử lý nhiệt(nung ở 500 C) -Phân bố đồng đều cation ở các vị trí khác nhau -Một phần cation di chuyển từ vị trí kín mở nên dễ trao đổi

Tỷ lệ Si/Al tăng số tâm axit giảm, độ bền tâm axit tăng

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

Các Tâm axit tạo nên hoạt tính xúc tác

8

III. 2 - Sự hình thành tâm acid

ở vị trí khác nhau thì độ linh động của các proton khác nhau dẫn đến độ axit không đồng đều.

Trao đổi ion hình thành tâm acid, quá trình như sau:

Các ion như Na+ ,Mg2+ hay proton sẽ trung hoà điện tích này và hình thành tâm axit Bronsted o

Khi tiến hành xử lý nhiệt ở khoảng nhiệt độ 400 – 500 C thì xuất hiện các tâm axít Lewis theo

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

III.3 - Tính chất chọn lọc hình dạng

9

sơ đồ sau

Để một phân tử phản ứng được trên Zeolite cần phải thực hiện các bước sau: Khuếch tán đến bề mặt Zeolite Đi vào mao quản các của sổ và khuếch tán đến trung tâm hoạt động Hấp phụ vào mao quản trên trung tâm hoạt động và hình thnahf chất trung gian phản ứng Thực hiện phản ứng để tạo sản phẩm Khử hấp phụ và khuếch tán sản phẩm ra ngoài mao quản.

Như vậy, sự khuếch tán chất phản ứng và sản phaamrt rong mao quản Zeolite đóng vai trò hết sức quan trọng trong phản ứng xúc tác, vì vậy nó ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng cũng như phân bố sản phẩm. điều này chứng tỏ, vận tốc phản ứng không chỉ phụ thuộc vào hoạt tính của trung tâm mà còn phụ thuộc vào cả kích thước mao quản chứa trung tâm hoạt động, hình dạng của phân tử phản ứng. nếu kích thước động học của các phân tử < kích thước mao quản thì phân tử có thể vào trong mao quản gặp trung tâm hoạt động → tính chất chọn lọc hình dạng của Zeolite. Với hệ mao quản đồng nhất có đường kính mao quản nhỏ hơn 10Å thì các Zeolite thể hiện tính chất chọn lọc rất cao. Có ba hình thức chọn lọc là:

a) Chọn lọc chất phản ứng Kiểu chọn lọc này xuất hiện giữa những sản phẩm hình thành trong phản ứng, sản phẩm có kích thước phân tử nhỏ hơn kích thước mao quản mới khuếch tán ra ngoài hệ mao quản. Điều này thể hiện rất rõ trong phản ứng ankyl hóa hydrocarbon thơm. Sản phẩm đồng phân para có tốc độ khuếch tán nhanh bao giờ cũng chiếm tỉ lệ cao hơn so với các đồng phân orthor và methar trong hỗn hợp sản phẩm. b) Chọn lọc sản phẩm trung gian

Page

không phù hợp với kích thước mao quản Zeolite.

10

Hiện tượng này chỉ xảy ra khi một vài phản ứng bị ngăn cản do kích thước của chất trung gian

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

IV - CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP ZEOLITE 1) Tổng hợp zeolit từ các nguồn Si và Al riêng biệt Tổng hợp thủy nhiệt zeolit là quá trình chuyển hóa hỗn hợp gồm các hợp chất chứa Si, Al, cation kim loại kiềm, các chất hữu cơ và nước trong một dung dịch quá bão hoà từ gel aluminosilicat vô định hình. Quá trình này gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn đạt tới trạng thái bão hoà, giai đoạn tạo mầm và giai đoạn lớn lên của tinh thể.

Từ các nguồn chứa Si và Al riêng biệt ban đầu, ngay khi trộn lẫn chúng với nhau trong môi trường có nhiệt độ và pH nhất định, gel aluminosilicat sẽ được hình thành. Sự hình thành gel là do quá trình ngưng tụ các liên kết Si–OH và =Al–OH để tạo ra các liên kết mới Si–O–Si, Si–O– Al dưới dạng vô định hình. Tiếp đó, gel được hoà tan nhờ các tác nhân khoáng hoá (OH- ,F-) tạo nên các tiền tố SBU. Sau đó, nhờ sự có mặt của chất tạo cấu trúc sẽ hình thành các SBU nhất định. Trong các điều kiện thích hợp (như chất tạo cấu trúc, nhiệt độ, áp suất,…) các SBU sẽ liên kết với nhau tạo ra các mầm tinh thể, các mầm này lớn dần lên thành các tinh thể hoàn chỉnh của zeolit. Tuỳ thuộc vào các cách ghép nối khác nhau của các SBU mà ta thu được các loại zeolit có cấu trúc tinh thể khác nhau. Ngoài ra, zeolit là các pha giả bền và quá trình kết tinh zeolit chính là quá trình chuyển hóa pha liên tục nên trong quá trình kết tinh pha kém bền chuyển sang các pha khác bền hơn về mặt nhiệt động.

2) Tổng hợp zeolit từ cao lanh Trong rất nhiều các loại khoáng sét đã được nghiên cứu, chỉ có một số loại được sử dụng nhiều cho tổng hợp zeolit, điển hình là khoáng kaolinit. Loại khoáng này có cấu trúc lớp 1:1, dạng diocta. Thành phần hoá học chủ yếu của kaolinit là SiO2, Al2O3 và H2O. Tỷ số SiO2/Al2O3 thông thường từ 2,1 đến 2,4. Do đó, kaolinit là nguyên liệu tốt cho quá trình tổng hợp các loại zeolit có tỷ số SiO2/Al2O3 thấp như zeolit X,Y và P. Bằng thực nghiệm người ta đã chứng minh được nếu kết tinh khoáng sét chưa được xử lý ở nhiệt

luôn cần phải trải qua giai đoạn xử lý nhiệt để cao lanh chuyển về dạng meta caolanh

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

thường là feldspar ngậm nước hoặc là hydroxysodalit. Do đó, khi tổng hợp zeolit từ cao lanh

11

độ cao trong dung dịch kiềm thì quá trình chuyển hoá cấu trúc rất khó khăn, sản phẩm thu được

Sau khi nung ở nhiệt độ cao, cao lanh trở thành các pha khuyết tật, các lớp tứ diện SiO4 vẫn được bảo toàn xen kẽ với các đơn vị tứ diện AlO4- được tạo nên từ lớp bát diện trong cấu trúc ban đầu. Việc sử lý nhiệt trước khi kết tinh làm khoáng sét trở nên hoạt động hơn, giúp cho quá trình chuyển hoá cao lanh thành zeolit thuận lợi hơn nhiều.

3) Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp zeolit Ảnh hưởng của nguồn nguyên liệu: Nguyên liệu có ảnh hưởng rất lớn đến việc hình thành zeolit.

Với nguồn nguyên liệu là các hóa chất tinh khiết, zeolit tổng hợp được có độ tinh thể khá cao, có thể đạt 100%. Khi sử dụng nguồn nguyên liệu là các khoáng sét tự nhiên, zeolit Y thu được có độ tinh thể kém hơn. Nguyên nhân là do ảnh hưởng của các tạp chất cũng như sự có mặt của nhiều khoáng sét khác nhau trong nguyên liệu ban đầu. Ảnh hưởng của tỷ số Si/Al: Sự hình thành các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) chịu ảnh hưởng mạnh của tỷ lệ Si/Al trong thành phần gel. Nếu tỷ lệ Si/Al £ 4 sẽ ưu tiên hình thành vòng 4,6 tứ diện; vòng 5 tứ diện chỉ được hình thành khi tỷ số Si/Al > 4. Ngoài ra, tỷ số Si/Al còn ảnh hưởng tới tốc độ kết tinh zeolit. Thông thường, hàm lượng Al cao sẽ làm giảm tốc độ kết tinh. Ảnh hưởng của độ pH: pH trong dung dịch tổng hợp là yếu tố rất quan trọng và thường dao động trong khoảng 9 ¸ 13. Độ pH có ảnh hưởng tới tốc độ tạo mầm, hiệu suất quá trình kết tinh, tỷ lệ Si/Al trong sản phẩm. Ngoài ra, nó còn ảnh hưởng đến tỷ lệ hình dạng của tinh thể zeolit tổng hợp được . Độ pH có ảnh hưởng đến tỷ số Si/Al trong sản phẩm. Đối với zeolit trung bình silic thì khi pH tăng lên, tỷ số Si/Al có xu hướng giảm đi, trong khi đó với zeolit giàu nhôm thì tỷ số Si/Al hầu như không thay đổi. Như vậy, độ pH hay nồng độ OH-/SiO2 trong gel tổng hợp là yếu tố rất quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến quá trình tổng hợp zeolit. Vì vậy, đối mỗi loại zeolit khác nhau cần phải lựa chọn tỷ lệ này cho thích hợp, sao cho vừa đủ để OH- đóng vai trò chất khoáng hoá, nhanh chóng tạo dung dịch quá bão hoà nhưng lại không quá lớn để tránh kèm theo sự hòa tan tinh thể trong quá trình tổng hợp. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian: Kết tinh thuỷ nhiệt là một quá trình hoạt hóa, chịu ảnh độ cũng có ảnh hưỏng mạnh đến kiểu cấu trúc tinh thể và đối với mỗi loại zeolit luôn tồn tại một

12

giới hạn về nhiệt độ kết tinh. Bên cạnh đó, thời gian kết tinh cũng ảnh hưởng đến tốc độ lớn lên

Page

hưởng trực tiếp của nhiệt độ và thời gian. Khi tăng nhiệt độ, thời gian kết tinh ngắn hơn. Nhiệt

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

của tinh thể. Khi kéo dài thời gian kết tinh, tốc độ lớn lên của tinh thể có xu hướng tăng nhanh.

Tuy nhiên, zeolit là những pha giả bền và quá trình kết tinh zeolit là quá trình chuyển hoá pha liên tục nên trong quá trình kết tinh pha kém bền chuyển dần sang pha khác bền hơn về mặt nhiệt động. Ảnh hưởng của chất tạo cấu trúc: Chất tạo cấu trúc (Template hay Structure Directing Agents) có ảnh hưởng quan trọng đến sự hình thành mạng lưới cấu trúc tinh thể trong quá trình tổng hợp zeolit, đặc biệt là đối với các zeolit giàu silic. Ảnh hưởng của chất tạo cấu trúc đến quá trình kết tinh zeolit được thể hiện ở 3 khía cạnh: Thứ nhất, chất tạo cấu trúc ảnh hưởng tới quá trình gel hoá, tạo mầm và sự lớn lên của tinh thể. Các đơn vị TO4 được sắp xếp thành những hình khối đặc biệt xung quanh chất tạo cấu trúc và kết quả là tạo ra các tiền tố SBU định trước cho quá trình tạo mầm và phát triển của tinh thể. Thứ hai, chất tạo cấu trúc làm giảm năng lượng bề mặt dẫn đến làm giảm thế hoá học của mạng lưới aluminosilicat. Nó góp phần làm bền khung zeolit nhờ các tương tác mới (như liên kết hydro, tương tác tĩnh điện và tương tác khuếch tán), đồng thời định hướng hình dạng và cấu trúc của zeolit. Thứ ba, chất tạo cấu trúc giúp mở rộng khả năng tổng hợp zeolit, nhất là các zeolit giàu silic. Ngoài các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành zeolit kể trên, người ta còn có thể thêm mầm tinh thể vào hỗn hợp gel giúp quá trình kết tinh được nhanh hơn. Đồng thời, có thể tăng diện tích bề mặt của zeolit thu được bằng cách thêm vào các mầm tinh thể có kích thước nhỏ V - ỨNG DỤNG ZEOLITE V.1 Trong nông nghiệp 1) Trồng trọt a) Giữ lại dưỡng chất cần thiết cho cây, và giảm thiểu việc mất chất dinh dưỡng trong đất.

Zeolite là một khoáng chất tự nhiên (một thành phần của nhóm hỗn hợp Alumino-Silicat đã được hyđrat hoá). Zeolite mang theo các điện tích âm được trung hoà bởi sự chuyển động tự do của các cation mang theo các điện tích dương. Điều này cung cấp một khoáng chất lý tưởng cho

mặt rộng để giữ lại và trao đổi các dưỡng chất quý.

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

cần. Zeolite có một cấu trúc thông thoáng với hệ thống mạng lưới mao mạch tạo ra một khu bề

13

những cation dương như Nitơ, Amoni và kali cacbonat khi những khí này được tiết ra khi cây

b) Nâng cao chất lượng phân bón, cải thiện chất lượng đất lâu dài Nhiều vườn cây ăn quả và hoa màu được trồng trên những vùng đất có khả năng thoát nước kém. Hệ thống thoát nước rất quan trọng trong việc ngăn chặn các bệnh của rễ cây nhưng cũng có thể làm rửa trôi rất nhanh các dưỡng chất ra khỏi khu vực xung quanh rễ cây. Những dưỡng chất nói trên rất quan trọng để cây tăng trưởng tốt và đạt sản lượng cao. Những dưỡng chất quan trọng được kể đến là Nitơ, Kali và một ít Canxi, Mg và các nguyên tố vi lượng.

Cách làm thường gặp cho những vụ mùa là áp dụng tỉ lệ phân bón cao để khắc phục lượng chất dinh dưỡng bị mất do hiện tượng rửa trôi. Cách làm này vừa tốn kém mà lại không có hiệu quả đồng thời ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh.

Zeolite có thể giữ dưỡng chất trong khu vực rễ cây để sử dụng khi cây cần. Điều này khiến cho phân bón N và K sử dụng có hiệu quả hơn - nghĩa là ít phân bón hơn mà vẫn cho năng suất tương đương nhau hoặc là cùng một lượng phân như thế nhưng có tác dụng lâu dài và cho năng suất cao hơn.

Thêm một lợi ích nữa khi sử dụng Zeolite là không giống như các chất cải tạo đất như thạch cao và vôi bột Zeolite không phân huỷ theo thời gian mà giữ lại trong đất để giúp đất lưu lại các dưỡng chất. Với những ứng dụng có tác dụng lâu dài như thế, zeolite sẽ giúp đất nâng cao khả năng lưu giữ chất đinh dưỡng và nâng cao sản lượng.

Zeolite không phải là Axit. Trên thực tế nó giống như kiềm và việc sử dụng đồng thời với phân bón có thể giúp đất giảm bớt độ PH và do đó giảm bớt nhu cầu rải vôi bột. Phân bón vi lượng nhả chậm. Ngoài ra các nguyên tố vi lượng cũng cần thiết cho cây trồng. Việc đưa các nguyên tố vi lượng vào phân và khi bón phân vi lượng sẽ cung cấp cho cây trồng, quá trình này rất khó khăn vì các nguyên tố vi lượng cần cho cậy vô cùng bé .Ngoài ra còn có sự ảnh hưởng của quá trình rửa trôi vi lượng do tác dụng của môi trường. Với ý đồ gắn nguyên tố vi lượng vào trong chất nền Zeolite , khi bón xuống ruộng các nguyên tố vi lượng sẽ được nhả từ từ cho cây kịp hấp thu. Như vậy vi lượng sẽ phân bố đồng đều trên đồng ruộng cho cây hấp thu. Lượng giải hấp không nhiều sau 28 ngày đạt 0.72% như vậy chúng ta có thể bón vi lượng cho cây trồng dùng

Page

c) Phương thức sử dụng phân bón N và K hiệu quả hơn nhờ Zeolit

14

cho nhiều niên vụ Link

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

- Không dùng Zeolite:

1. Rải phân N/K lên bề mặt đất.

2. Tưới tiêu sau khi ứng dụng Zeolite làm giảm lượng Nitơ bị mất do bay hơi - Nitơ bị bay hơi ở dạng khí Amoni.

3. Tưới tiêu đưa phân bón vào khu vực rễ cây.

4. Cây có thể hấp thu lượng phân bón cần thiết trong lúc phân vẫn còn lưu tại khu vực rễ cây.

Một lượng phân bón mất do bị rửa trôi sớm.

5. Một lượng lớn phân bón bị mất di chuyển ra khỏi khu vực rễ cây (bị rửa trôi) vì đất cát không có khả năng giữ được phần lớn chất dinh dưỡng.

- Có dùng Zeolite:

1. a) Rải phân bón vào đất đã chứa Zeolite sao cho chúng có khả năng liên kết chặt chẽ với

2. Giảm nguy cơ bay hơi khi zeolite thấm hút các phân tử Amoni.

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

b) Rải phân bón đã chứa Zeolite (trộn hoặc bao bọc).

15

nhau; hoặc

3. Tưới tiêu đẩy phân bón vào khu vực rễ cây trong khi một số thành phần khác trong phân bón vẫn liên kết với Zeolite.

4. Phân bón trong Zeolite giữ lại xung quanh khu vực rễ cây đến khi cây cần hấp thụ.

5. Lượng phân bón mất do rửa trôi bị giảm đi và phân bón từ Zeolite có khả năng kéo dài vòng đời của phân.

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

Hình 6 : Ưu điểm cảu phân bón có chứa Zeolite

16

6. Cải thiện chất lượng đất lâu dài, tăng khả năng lưu giữ CEC và dưỡng chất trong đất.

Tính chất vật lý tốt, cụ thể là: Cấu trúc đất tơi xốp không bị hợp nhất, độ linh động lớn, khả năng hấp thụ nước cao, khả năng hấp thụ tuyệt vời do một hệ thống phát triển của các kênh và lỗ chân lông, khả năng trao đổi ion lớn (lên đến 160 mg tương đương cho mỗi 100g), Hấp thụ các ion amoni và các chất dinh dưỡng vào cấu trúc xốp (cấu trúc tổ ong).

Thân thiện với môi trường, thuận tiện để lưu trữ, vận chuyển và bón vào đất. Có thể được sử dụng kèm với phân bón hữu cơ. Kết quả tốt nhất khi trộn với than bùn.

Tạo điều kiện cho toàn bộ hệ thống rễ cây tăng trưởng và phát triển, giữ lại một số lượng đủ nước trong khu vực của rễ - 40 đến70% trọng lượng riêng của mình, hoạt động như một hồ chứa để lưu trữ phân bón: nitrat, phốt phát, kali, các chất dinh dưỡng vàcác thành phần quan trọng nhất cho sự sinh trưởng và sự phát triển của thực vật. Hút và giữ phân bón trong cấu trúc xốp của nócho đến khi rễ cây tìm thấy chúng. Nitơ giữ lại zeolite là không hòa tan trong nước và không được rửa sạch trong một thời gian dài của thời gian.

Tiết

kiệm phân

bón, đặc

biệt

là nitơ.

Cải thiện sự hấp thụ phân

bón cho

cây

trồng

đến 20 đến 40%. Nếu không sử dụng Zeolite thì sẽ có khoảng 35% Nitơ sẽ bị rửa trôi hoặc ngấm vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nitrat và nitrit.

2- Trong chăn nuôi và nuôi trồng thủy hải sản Zeolite làm thức ăn bổ sung, tăng nhanh hiệu quả sinh trưởng phát triển của động vật; giảm giá thành thức ăn chăn nuôi, Zeolite có 3 đặc điểm: Có thể dung giải với những nguyên tố hữu ích, hấp phụ những nguyên tố có hại và ammonium, mùi hôi, đặc biệt có khả năng khống chế hoạt tính vi khuẩn có hại (khuẩn độc), bảo vệ sức khoẻ động vật, đồng thời cải thiện, làm sạch môi trường chăn nuôi và xử lý nước trong nuôi trồng thủy sản.

Có tác dụng với các nguyên tố vi lượng hữu ích như trong đường ruột tăng cường khả năng hấp

Page

17

thụ Ca,.. và nhiều loại nguyên tố vi lượng hữu ích khác trong cơ thể động vật.

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Có tác dụng tăng cường khả năng nghiền, ma sát trong dạ dày động vật, đặc biệt là đối với gia cầm. Làm giảm tốc độ di chuyển thức ăn trong đường ống dạ dày và đường ruột do đó tăng khả năng tiêu hoá dạ dày và đường ruột, từ đó hiệu quả hấp thụ, sử dụng thức ăn tăng cao. Đối với đông vật nuôi trồng thuỷ sản: Sử dụng Zeolite độ thuần 70%; khả năng hấp phụ ammonium 100 - 150 mg/ 100 g; kích thước hạt 83mm tăng 3% - 5% vào khẩu phần, thực nghiệm trên cá chép tăng trọng bình quân mỗi ngày tăng 4,5%, giảm bệnh tật, đối với cá trắm cỏ cho tăng 4,5% khẩu phần là tốt nhất. Trong nuôi trồng thủy sản còn sử dụng bột Zeolite, cải thiện chất lượng nước, chống ô nhiễm môi trường. Đối với chăn nuôi: Theo tài liệu của Liên Xô trước đây mỗi kg thức ăn cho thêm 0.75 g Zeolite, nâng cao khả năng tăng trọng lợn 8%. Một số thí nghiệm gần đây của Trung Quốc xác định thêm 3 - 5% bột Zeolite vào thức ăn hỗn hợp cho gà đẻ, 2 - 3% cho gà thịt và 3 - 4% cho lợn là thích hợp nhất, tốc độ tăng trọng đối với lợn thịt tăng 3 - 4%; Giảm thấp tỷ lệ tiêu hao thức ăn từ 4 - 10%. Bột Zeolite tự nhiên rất ổn định vì vậy người ta sử dụng bột Zeolite tự nhiên làm chất đệm (chất mang) trong sản xuất Premix, đặc biệt là Premix khoáng.

Zeolite tự nhiên vừa dùng làm thức ăn bổ sung khoáng vi lượng nuôi dưỡng gia súc, gia cầm, nuôi trồng thủy sản, vừa làm chất đệm chuồng nuôi gia cầm, gia súc, nó hút mùi hôi thối, diệt khuẩn, vừa làm chất lọc nước, sạch môi trường nuôi trồng thủy sản. Mỗi năm cần sử dụng ước 300.000 - 500.000 nghìn tấn. Trong tương lai ngành chăn nuôi và nuôi trồng thuỷ sản phát triển cần sử dụng 1 triệu tấn/ năm.

V.2 Trong công nghiệp

khí. Sự ứng dụng zeolit làm tăng cả về số lượng và chất lượng của sản phẩm dầu mỏ. Zeolit

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

Việc tìm ra zeolit đã tạo bước ngoặt lớn trong công nghiệp hóa học, đặc biệt là trong ngành dầu

18

1. Trong công nghiệp hóa dầu

được sử dụng trong hầu hết các công đoạn quan trọng như: Cracking, Oligome hóa, Alkyl hóa, Izome hóa, thơm hóa các alkan, alken. Zeolit được sử dụng như là chất xúc tác trong công nghiệp hóa dầu, ví dụ trong dịch cracking xúc tác và hydrocracking. Zeolit nhốt các phân tử trong không gian nhỏ, gây ra những thay đổi trong cấu trúc và phản ứng của chúng. Hiện nay, zeolit chiếm khoảng 95% tổng lượng xúc tác dùng trong lọc, hóa dầu.

2. Trong công nghiệp hạt nhân Zeolit được sử dụng trong các phương pháp tái chế tiên tiến, có thể loại bỏ các sản phẩm phân hạch từ các chất thải hạt nhân. Zeolit cũng được sử dụng trong việc ngăn chặn rò rỉ chất phóng xạ. Ví dụ như trong thảm họa hạt nhân Fukushima Daiichi, zeolit được thả vào nước biển gần nhà máy điện để hấp thụ phóng xạ cesium 3. Trong hệ thống sưởi ấm và làm lạnh Zeolit có thể sử dụng như là thu năng lượng mặt trời và làm lạnh . Khi chuyển từ dạng dehydrat sang dạng một hydrat thì zeolit rất hữu ích trong việc hấp thụ nhiệt, năng lương nhiệt mặt trời.

Zeolit cũng được sử dụng như một lưới lọc phân tử trong máy bơm chân không 4. Trong công nghiệp chất tẩy rửa Zeolit cũng được sử dụng trong chất tẩy rửa. Vào năm 1992, sản lượng zeolit A lên tới 1,44 triệu tấn.

5. Trong công nghiệp xây dựng Zeolit cũng được sử dụng như một chất phụ gia trong quá trình sản xuất bê tông nhựa. Sự phát triển của ứng dụng này được bắt đầu từ Đức trong những năm 1990.

Nó giúp làm giảm nhiệt độ trong quá trình sản xuất và lắp đặt bê tông nhựa và lượng tiêu thụ ít

thiện chất lượng của xi măng.

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

Khi thêm vào xi măng Portland là một pozzolan, nó có thể làm giảm tính thấm clorua và cải

19

hơn các nhiên liệu hóa thạch, do đó là giảm lượng CO2.

V.3 Xúc tác hóa học Người ta đã phát hiện ra một loại zeolit mới, đó là nhôm photphat (AlPO4). Loại zeolit này khi được thế bởi nhóm thế khác hóa trị sẽ có tính axit và làm xúc tác cho phản ứng oxy hóa - khử.

Việc thế kim loại vào zeolit sẽ làm cho nó có một số tính chất mới. Thí dụ: khi thế kim loại thiếc (Sn) vào zeolit sẽ tạo ra zeolit b có thể làm xúc tác cho phản ứng oxy hóa xeton thành este và lacton. Khi thế mangan hoặc coban vào zeolit nhôm photphat sẽ tạo ra loại zeolit có lỗ xốp nhỏ và có khả năng oxy hóa chọn lọc các nguyên tử cacbon cuối của ankan (CnH2n+2). Người ta đã tổng hợp được titansilicat mà kích thước lỗ xốp của nó được thay đổi tùy theo sự điều chỉnh nhiệt độ nung. Titansilicat được sử dụng như một loại rây phân tử để tách một số hỗn hợp khí quan trọng.

Scanđi (Sc) có tính chất gần như nhôm nhưng vì trước đây có giá đắt nên người ta khó áp dụng trong các nghiên cứu về zeolit. Tuy nhiên, hiện nay do giá scanđi hạ nên việc này có thuận lợi hơn. Người ta đã điều chế được scanđisilicat có cấu trúc rất giống với cấu trúc của zeolit ZSM 5 với nhiều tính chất đặc biệt.

Ngày nay các zeolit nhân tạo đang được áp dụng ngày càng rộng rãi. Một số loại zeolit có những tính chất rất độc đáo (ví dụ: khi làm nóng lên nó sẽ co lại...) sẽ là đối tượng nghiên cứu của các nhà khoa học để tìm ra các ứng dụng mới (điều chỉnh độ dài sóng của tia laser, chế tạo các linh kiện điện tử cực nhỏ v.v...).

-

Dùng làm rây phân tử, có tác dụng chọn lọc những phân tử có kích thước bé hơn hay bằng kích thước lỗ mao quản, có tác dụng nhiều trong hóa học hữu cơ

-

Dùng làm tác nhân xử lý kim loại trong nước, lọc nước đục thành nước trong, loại bỏ NH3 trong nước thải

-

Dùng làm chất xúc tác, dùng nhiều nhất trong phản ứng cracking , Zeolit dạng HLaY là

-

Dùng làm chất mang cho các loại xúc tác khác

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

đó khoảng 300 000 tấn/ năm

20

chất xúc tác chủ yếu trong công nghiệp lọc dầu, hàng năm người ta sử dụng chất xúc tác

V.4 Trong các lĩnh vực khác 1) Trong y tế Clinoptilolite là một dạng của tự nhiên zeolite. Trong năm 2009, James Hoa, và cộng sự. al. từ Bắc Carolina Eno dựa trên nghiên cứu, công bố các kết quả của một nghiên cứu trong đó các tình nguyện viên tiêu thụ một đình chỉ clinoptilolite trong nước hoặc giả dược cho đến 30 ngày.

Nhóm zeolite có kinh nghiệm một sự gia tăng nhanh chóng và đáng kể trong sự bài tiết nước tiểu của một hoặc nhiều kim loại nặng, đặc biệt là chì và thủy ngân, trong khi nhóm dùng giả dược không thay đổi. Zeolite được sử dụng như là một cái rây phân tử để tạo ra oxy tinh khiết từ không khí bằng cách sử dụng khả năng bẫy các tạp chất, trong một quá trình liên quan đến việc hấp thụ khí nitơ, oxy để lại rất tinh khiết và argon% lên đến 5%.

Quik Clot đại lý thương hiệu cầm máu, được dùng để cầm máu trầm trọng, có một hình thức nạp canxi của zeolite. Một số dựa trên clinoptilolite bổ sung dinh dưỡng đã chứng minh hoạt động chống oxy hóa ở người. Zeolite ZSM-5, một khoáng chất có hiệu quả hấp phụ, cho thấy triển vọng mạnh mẽ là điều trị chính của ngộ độc cấp tính do uống paraquat miệng. Nó làm điều này bằng bất động lâu bền được các loại thuốc diệt cỏ để cơ thể của bạn có thể nhận được thoát khỏi nó. Trong các nghiên cứu động vật của bệnh ung thư và các khối u, Micronized zeolite clinoptilolite, khi kết hợp với điều trị ung thư thường xuyên, dẫn đến cải thiện sức khỏe tổng thể, cuộc sống lâu hơn, giảm kích thước khối u và di căn giảm trong một số trường hợp. Địa phương áp dụng các clinoptilolite zeolite đến ung thư da của con chó làm giảm sự hình thành khối u và tăng trưởng. Các nhà nghiên cứu đã không thực hiện bất kỳ tác dụng phụ bất lợi.

Trong bệnh nhân bỏng nặng, một phụ gia thực phẩm có chứa zeolit thăng chữa bệnh sớm hơn và nhanh hơn.

Page

21

2) Ngoài ra một số khoáng Zeolite còn dùng làm đồ trang sức và đá quý

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

VI – TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Properties, Preparation and Application of Zeolites (Wolfgang Schmidt, Dr. rer. nat MaxPlanck-Institut für Kohlenforschung) 2. Catalysist by Metal containing Zeolites( Martin Wallau and Ulf Schuchardt- Campinas Brazil) 3. Introduction to zeolite science and practice 3

rd

revised edition. Zeolitic Materials: Ion

Exchange and Shape Selective- Catalysis Angus P. Wilkinson-School of Chemistry and Biochemistry-Georgia Institute of Technology.

4. Atlas of Zeolite Framework types- Fifth revised edition- 2001 5. ZSM-5 type zeolites: Synthesis and use in gasphase reactions with ammonia- F.J. van der Gaag 6. Zeolites and their Applications Zeolites and

their

Application. Helen M. Lang - West

Virginia University 7. Zeolitic Materials: Ion Exchange and Shape Selective Catalysis. Angus P. Wilkinson School of Chemistry and Biochemistry Georgia Institute of Technology Atlanta, GA 30332-0400 8. Giáo trình kỹ thuật xúc tác- Thầy Mai Hữu Khiêm 9. Giáo trình xúc tác dị thể (Hồ Sĩ Thoảng) 10. Ứng dụng chất khoáng Zeolite thiên nhiên trong chăn nuôi. Đặc san khoa học kỹ thuật thức ăn chăn nuôi- số 4/2004 (Bài tổng hợp nguồn tài liệu đăng trên các tạp chí thức ăn chăn nuôi Trung quốc, Nga, Hoa Kỳ) Lê Bá Lịch - Hiệp hội thức ăn chăn nuôi Việt Nam 11. http://www.grace.com/EngineeredMaterials/MaterialSciences/Zeolites/ZeoliteStructure.aspx 12. www.oilgasportalvn.com

15. http://congnghedaukhi.com/cndk-News-20.html#.ULWlxOSe_eN

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com

Page

14. http://en.wikipedia.org/wiki/Zeolite

22

13. http://www.doko.vn/luan-van/Tong-quan-ve-zeolit-va-ung-dung-trong-loc-hoa-dau-231524

16.http://www.hoahocngaynay.com/vi/hoa-hoc-va-doi-song/hoa-hoc-da khi/111625042011.html 17. http://congnghehoahoc.wordpress.com/2012/03/20/zeolit/ 18. http://vi.scribd.com/doc/39473090/zeolit

Page

23

19. http://tiennong.vn/vn/tt/tac-dung-cua-zeolite-trong-nong-nghiep_1422.aspx

Phát hành PDF bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đăng ký Word doc qua Zalo 0905779594 Email thanhtuqn88@gmail.com