نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

سنتز زئولیت نوع A از کائولن خام با روش کلسینه کردن و آب گرمایی به جای استفاده از ترکیبات فسفاته در صنایع شوینده

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
1 گروه شیمی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
2 گروه زمین شناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
چکیده
مزایای استفاده از کائولن به عنوان منبع آلومینوسیلیکات در سنتز زئولیت برای تولید کاتالیست­ ها، مبدل­ های یونی و جاذب­ ها با هزینه کمتر­، شناخته شده است. لذا، در این پژوهش، سنتز زئولیت نوع A  از منبع آلومینوسیلیکات کائولن خام، بدون هیچ­گونه ماده افزودنی مکمل، به روش کلسینه کردن و آب­گرمایی به عنوان جایگزینی غیر­فسفاته در شوینده ­های حاوی ترکیبات فسفاته انجام شده است. برای این منظور، زئولیت نوع A  با استفاده از کائولن خام و طبیعی معدن ماسار در جنوب غربی شهر نطنز در استان اصفهان سنتز شد. نمونه کائولن خام، کائولن کلسینه شده و زئولیت نهایی حاصل از آن با طیف­بینی پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی پویشی، فلورسانس پرتو ایکس و طیف­سنجی جذب اتمی مورد بررسی قرار گرفت. دمای بهینه کلسینه کردن 820 درجه سلسیوس برای مدت 1 ساعت بود که بسیار کمتر از مطالعات قبلی انجام شده در این زمینه است. بهینه ­سازی سنتز زئولیت به روش آب­گرمایی در مقادیر غلظتی مختلف سدیم ­هیدروکسید در دمای 121 درجه سلسیوس انجام شد. این سنتز بدون هیچ­گونه ماده افزودنی جهت تکمیل سنتز انجام گرفت. در شرایط بهینه این سنتز، نسبت مولی SiO2 به Al2O3  برابر  7/0 و نسبت مولی Na2O  به SiO2  برابر 52/0 با تبلور 90 درصد به دست آمده که این نسبت در سنتز مصنوعی با ریخت­شناسی ذراتی با لبه­ های مکعبی با نسبت 1 به دست می ­آید. زمان انجام واکنش 1 ساعت بود که به طور چشمگیری کمتر از پژوهش­ های قبلی است. زئولیت سنتز شده از نظر بلورینگی کریستالی تقریباً مکعبی و دارای لبه ­های گرد است که کاندیدای بسیار خوبی در فرمولاسیون مواد شوینده پودری است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Abdullahi T., Harun Z., Dzarfan Othman M.H., A Review on Sustainable Synthesis of Zeolite from Kaolinite Resources via Hydrothermal Process, Advanced Powder Technology , 28(8): 1827-1840 (2017).
[2] Ayele L., Pérez-Pariente J.,  Chebude Y.,  Díaz I., Synthesis of Zeolite A from Ethiopian Kaolin,  Microporous and Mesoporous Materials, 215: 29-36 (2015).
[3] De Lucas A., Angeles Uguina M., Covian I., Rodriguez L., Synthesis of 13X Zeolite from Calcined Kaolins and Sodium Silicate for use in Detergents, Industrial & engineering chemistry research, 31(9): 2134-2140 (1992).
[4] محبوبه اجتماعی.، سپهر صدیقی.، علیقلی نیایی.، مهدی رشیدزاده.، داریوش سالاری.، بررسی مسیر‌های فعال سازی کائولن در سنتز زئولیت A به روش هیدروترمال با اعمال امواج فراصوت، پژوهش­های کاربردی در شیمی،  16(1): 88 – 101 (1401).
[5] Koohsaryan E.,   Anbia M ., Maghsoodlu M ., Application of Zeolites as Non‐Phosphate Detergent Builders: A Review,  Journal of Environmental Chemical Engineering, 8(5): 104287 (2020).
[6] Meshram S.U., Khandekar U.R., Mane S.M., Mohan A., Novel Route of Producing Zeolite a Resin for Quality -Improved Detergents, Journal of Surfactants and Detergents, 18(2): 259-266 (2015).
[7] Sekhon B., Sangha M.K., Detergents Zeolites and enzymes excel Cleaning Power, Resonance, 9: 35-45 (2004).
[8] Sherman J.D., Synthetic Zeolites and Other Microporous Oxide Molecular Sieves, Proceedings of the National Academy of Sciences, 96(7): 3471-8743 (1999).
[9] Yangxin Y., ZHAO J., Bayly A.E., Development of Surfactants and Builders in Detergent Formulations, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16(4): 517-725 (2008).
[10] Lu G.Q., Zhao X.S., Nanoporous Materials: Science and Engineering, UK: Imperial College Press (2004).
[11] Polarz S., Smarsly B., Nanoporous Materials, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2(6): 581-612 (2002).
[12] Erdem E., Karapinar N., Donat R., by The Removal of Heavy Metal Cations Natural Zeolites, Adv. Colloid Interface Sci., 280(2): 309-314 (2004).
[13] Auerbach S.M., Carrado K.A., Dutta P.K. Handbook of Zeolite Science and Technology, CRC press (2003).
[14] Fischer R.X., Baur W.H., Landolt-Börnstein. Microporous and Other Framework Materials with Zeolite Type Structures, Physical Chemistry, 14 (2017).
[15] Breck D.W., Eversole W.G., Milton R.M., Reed T.B., Thomas T.L., Crystalline Zeolites. I. The Properties of a New Synthetic Zeolite, Type A, J. Am. Chem. Soc., 78(23): 5963-5972 (1956).
[16] Buhl J.-C., Löns J., Synthesis and Crystal Structure of Nitrate Enculturated Sodalite Na8 [AlSiO4]6(NO3)2, J. Alloy. Compd, 235(1): 41-47 (1996).
[17] Murat M., Amokrane A., Bastide J., Montanaro L.,  Synthesis of Zeolites from Thermally Activated Kaolinite, Someobservations on Nucleation and Growth, Clay Miner, 27(1): 119-130 (1992).
[18] Loiola A.R., Andrade J.C.R.A., Sasaki J.M., da Silva L.R.D., Structural Analysis of Zeolite NaA Synthesized by a Cost-Effective Hydrothermal Method using Kaolin and its use as Water Softener, Journal of Colloid and Interface Science, 367(1): 34-39 (2012).
[19] Tavasoly M., Tamizifar M., Kazemiyan H., Bagh Shahi S., Synthesis and Identification of Y-Na Zeolite from Iranian Kaolin and Domestic Industrial Materials, (2002).
[20] Iranian National Standardization Organization, Zeolite for A Detergent Grade-Specifications and test Methods,14595: 71.100.40 (2003).