Nghiên cứu điều chế một số chất hấp phụ từ than tro bay và than hoạt tính để tách tinh chế, làm giàu và xác định dioxin bằng phương pháp sắc ký khí - khối phổ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA H ỌC T ự NHIÊN
BÁO CÁO TỎNG KẾT ĐÈ TÀI
NGHIÊN CỬU ĐIÊU CHÉ MỘT SỐ CHÁT HÁP PHỤ TỪ
THAN TRO BAY VÀ THAN HOẠT TÍNH ĐẺ TÁCH TINH CHÉ,
LÀM GIẦU VÀ XÁC ĐỊNH DIOXIN
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ KHÍ-KHỐI PHỔ
ĐÈ TÀI KHOA HỌC ĐẶC BIỆT CÁP ĐẠI HỌC QUỐC GIA
MÃ SỐ: QG-06-06
Chủ trì đề tài: PGS.TS Đỗ Quang Huy
Các cán bộ tham gia:
GS.TSKH. Nguyễn Đức Huệ
PGS.TS. Lê Thanh Sơn
ThS. Nghiêm Xuân Trường
ThS. Trịnh Khắc Sáu
CN. Lê Bảo Hưng
CN. Đàm Quốc Khanh
CN Dương Thanh Nghị
ỬAI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
ÍRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN
Hà Nội - 2008
BÁO CÁO TÓM TẮT
Đề tài:
Tiếng Việt: Nghiên cứu điều chế một số chất hấp phụ từ than ữo bay và than hoạt
tính để tách tinh chế, làm giầu và xác định dioxin bằng phương pháp sắc ký khí - khối
phổ.
Đề tài đặc biệt cấp Đại học Quốc gia
Mã số: QG. 06. 06
Chù trì đề tài: PGS.TS. Đỗ Quang Huy
Các cán bộ tham gia thực hiện: GS.TSKH. Nguyễn Đức Huệ
PGS.TS. Lê Thanh Sơn

ThS. Nghiêm Xuân Trường
ThS. Trịnh Khắc Sáu
CN. Lê Bảo Hưng
CN. Đàm Quốc Khanh
CN Dương Thanh Nghị
1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỬU
- Chế tạo một số chất hấp phụ từ than tro bay và than hoạt tính để tách và làm sạch
các tạp chất có mặt trong dịch chiết Dioxin và Furan (PCDD/PCDF) của các mẫu môi
trường. Chất hấp phụ là than tro bay đã xử lý kiềm hoặc than hoạt tính tẩm trên silicagen
được sử dụng cho mục tiêu này.
- Đánh giá khả năng tách PCDD/PCDF của cột sắc ký có sử dụng vật liệu hấp phụ
là than tro bay xử lý kiềm hoặc than hoạt tính tẩm trên silicagen. Từ kết quả thu được rút
ra kết luận về khả năng sử dụng các vật liệu hấp phụ trên để chuẩn bị mẫu phân tích
PCDD/PCDF.
2. TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN cử u
- Đã khảo sát chọn điều kiện xử lý than tro bay bằng kiềm để làm chất hấp phụ.
Phổ tia X và phổ điện tử quét SEM đã chỉ ra rằng vật liệu sau xử lý có chứa các hạt rất
nhỏ và tròn. Trong quá trình xử lý than tro bay đã hình thành các khoáng chính sau:
Quartz, Mullite and Zeolite P1 (Na).
- Đã chế tạo vật liệu hấp phụ từ than hoạt tính tẩm trên silicagen. Đã lựa chọn
được lượng cácbon tẩm trên silicagen là 12% là phù hợp để tách PCDD/PCDF từ các
mẫu môi trường.
- Đã đánh giá khả năng tách chất trong phân tích PCDD/PCDF của than tro bay xử
lý kiềm và than hoạt tính tẩm trên silicagen. Kết quả cho thấy khi sử dụng 300mg các
chất hấp phụ là than tro bay xử lý kiềm hoặc than hoạt tính tẩm trên silicagen thì việc
tách loại các chất cơ clo đạt kết quả tốt và hiệu suất thu hồi PCDD/PCDF cao. Đối với
than tro bay đã xử lý kiềm hiệu suất thu hồi chất nằm trong khoảng từ 99,5 đến 108,5%;
còn trên than hoạt tính tẩm trên silicagen từ 96,2 đến 101,2%.
- Đã chi ra các bước tách và làm sạch dịch chiết mẫu có chứa PCDD/PCDF khi sử
dụng 300mg than fro bay xử lý kiềm hoặc than hoạt tính tẩm trên silicagen làm vật liệu

hấp phụ nhồi trong cột sắc ký có kích thước 300mm X 6mm.
3. CẢC KẾT QUẢ ĐẠT Đ ư ợc
3.1. Kết quả khoa học
+ 02 bài báo đã đăng và gửi đăng:
1. Nghiêm Xuân Trường, Trịnh Khắc Sáu, Nguyễn Xuân Nêt, Nguyễn Đức Huệ,
Đỗ Quang Huy và nnk, Đánh giá khả năng sử dụng tro than bay của nhà máy nhiệt điện
trong phân tích dioxin, Tạp chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh học, T. 12, số 4, 2007.
2. Đỗ Quang Huy, Đàm Quốc Khanh, Nghiêm Xuân Trường, Nguyễn Đức Huệ,
Chế tạo vật liệu hấp phụ từ than fro bay sử dụng trong phân tích môi trường, Phần 1. Chế
tạo chất hấp phụ từ than tro bay, Tạp chí Khoa học, T.XXIII, số 4, 2007 (đang in).
3.2. Kết quả đào tạo
- Sản phẩm đào tạo:
+ Số cử nhân được đào tạo trong khuôn khổ đề tài: 02
+ Số thạc sĩ được đào tạo ữong khuôn khổ đề tài: 01
+ Số NCS được đào tạo trong khuôn khổ đề tài: hỗ trợ 1 NCS
- Đổi mới/bổ sung cho nội dung các giáo trình/chuyên đề: Bổ sung chuyên đề phân tích
các chất độc khó phân huỷ tồn tại ở lượng vết trong môi trường.
4. KINH PHÍ VÀ THỜI GIAN THựC H IỆN ĐÊ TÀI
Đề tài đã thực hiện theo đúng thời hạn đãng ký 24 tháng
Kinh phí được cấp tổng cộng trong 2 năm là 60 triệu đồng, đến nay đã nhận được
đầy đủ và đã thanh quyết toán.
KHOA QUẢN LÝ CHỦ TRÌ ĐẺ TÀI
PGS.TS. Trịnh Ngọc Châu PGS.TS. Đỗ Quang Huy
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
SUMMARY REPORT
“ Invertigation on production of some absorbents from fly ash
and active coal for seperation, concentration and determination
of dioxin by gas chromatography - mass spectrometry”.
VNU-Special Project
Code number: QG 06 06

Project leader: Assoc. Prof. Dr. Do Quang Huy
Participants: Prof. Dr. Nguyen Due Hue
Assoc. Prof. Dr. Le Thanh Son
MSc. Nghiem Xuan Truong
MSc. Trinh Khac Sau
BA. Le Bao Hung
BA. Dam Quoc Khanh
BA. Duong Thanh Nghi
1. OBJECTIVE
- Produce absorbent material from coal fly ash of power plant for Dioxin/Furan
(PCDD/PCDF) analysis. Coal fly ash of power plant and active coal can be use as
absobent material to remove obstinate substanes from PCDD/PCDF elution of
environmental samples. Coal fly ash after alkali treatment and active coal coating on
silicagel were used for this aim.
- Evalute capacity of using chromatography column packed coal fly ash after
alkali treatment and active coal coating on silicagel for PCDD/PCDF analysis. Results of
these researchs were allowed to choose these absorbent materials for PCDD/PCDF
analysis.
2. MAIN CONTENTS
- Show condition to treat coal fly ash by alkali for using as absobent material.
XRD patterns and SEM images of the product indicated that this material contain a very
small and spherical beads. Quartz, Mullite and Zeolite PI (Na) were the main
components formed during the modification process.
- Produce absorbent material from active coal coating on silicagen. The coating
12% of carbon on silicagen was good material to romove obstinate substanes from
PCDD/PCDF elution of environmental samples.
- Evalute capacity of using 300mg of coal fly ash after alkali treatment and active
coal coating on silicagen for clean up obstinate substanes from elution of environmental
sample in PCDD/PCDF analysis. The removal of chloroogranic compounds from elution
in PCDD/PCDF analysis was gave the best results when using 300mg of coal fly ash after

alkali treatment and active coal coating on silicagen. The recovery of PCDD/PCDF on
coal fly ash after alkali treatment and active coal coating on silicagen was from 99,5 to
108,5% and 96,2 - 101,2%, appropriately.
- Show the steps to clean up PCDD/PCDF elution when using chromatogaphy
column of 300mm X 6 mm packed 300mg of coal fly ash after alkali treatment or active
coal coating on silicagen.
3. MAJOR RESULTS
3.1. Scientific importance
* Number o f scientific articles and reports published or being published
+ 02 scientific articles published on specialist journals
1. Nghiem Xuan Truong, Trinh Khac Sau, Nguyen Xuan Net, Nguyen Due Hue, Do
Quang Huy, etc, Evalute capacity of using coal fly ash from thermo power plant for
dioxin analysis, Journal of analytical sciences, T.12, No.4, 2007.
2. Do Quang Huy, Dam Quoc Khanh, Nghiem Xuan Truong, Nguyen Due Hue, Produce
absorbent material from coal fly ash using in environmental analysis, Part 1. Produce
absorbent material from coal fly ash, Journal of science, T.XXIII, No4, 2007 (impress).
3.2. Educational Significance
Project has financially supported and educated 02 BA graduates in Environmental
Science, 01 MA postgraduates specialized in Environmental Science and 01 doctorant
student in Chemistry.
4. EXPENDITURE AND SCHEDULE
Project has been implemented on time (24 months).
All budged (60 million VND) has been fully received and completely drawn the
balance sheet.
FACULTY OF CHEMISTRY
PROJECT LEADER
Assoc. Prof. Dr. Trinh Ngoc Chau
Assoc. Prof. Dr. Do Quang Huy
HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE
PHÓ HIỆU TRƯỚNG

Mục lục
Trang
Mở đầu ỉ
Chương 1. Than tro bay và ứng dụng của chúng 3
1.1. Than tro bay 3
1.1.1. Khái niệm 3
1.1.2. Thành phần 3
1.1.3. Tính chất vật lý của than fro bay 4
1.1.4. ứng dụng của than tro bay 4
1.1.5. Các phương pháp biến tính than tro bay 5
1.1.5.1. Thủy nhiệt axit 5
1.1.5.2. Thủy nhiệt kiềm 6
1.1.5.3. Ảnh hưởng của các điều kiện xử lý đến việc hình thành zeolit 7
1.2. Zeolit tạo thành từ than tro bay đã xử lý và đặc tính của nó 9
1.2.1. Cấu trúc zeolit 9
1.2.2. Phân loại zeolit 11
1.2.3. Các tính chất cơ bản cùa zeolit 12
1.3. Sự phân bổ cácbon trên zeolit tạo thành từ than tro bay đã xử lý 16
1.4. Các phương pháp đánh giá sản phẩm 16
1.4.1. Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X 16
1.4.2. Kính hiển vi điện tử quét 17
Chương 2. Tổng quan về tách và xác định Dioxin 18
2.1. Một sổ phương pháp tách Dioxin điển hình 18
2.2. Các chất ảnh hưởng đến quá trình tách và xác định Dioxin 20
2.3. Vài nét về phương pháp xác định Dioxin 20
2.4. Tổng quát chung về các bước xác định Dioxin 22
2.4.1. Chiết mẫu 22
2.4.2. Làm sạch mẫu 22
2.4.3. Xác định Dioxin 22
2.4.3.1. Tách các đồng phân 22

2.4.3.2. Định tính và định lượng 23
2.4.4. Phân tích và xác định Dioxin ở Việt Nam 24
Chương 3. Dioxin và những chất gây cản trở trong phân tích Dỉoxin 25
3.1. Giới thiệu một số hợp chất cơ clo bền 25
3.1.1. Dioxin 25
3.1.2. Những chất gây cản trở phân tích Dioxin 26
3.2. Phân tích Dioxin 29
3.2.1. Phương pháp sắc ký khí detectơ ECD 29
3.2.2. Phương pháp sắc ký khí khối phổ 30
3.2.3. Ảnh hưởng của một số chất cơ clo đến xác định Dioxin 30
Chương 4. Thực nghiệm 31
4.1. Chế tạo chất hấp phụ từ than tro bay 31
4.1.1. Phương pháp nghiên cứu 31
4.1.2. Nguyên liệu, dụng cụ hoá chất, máy móc 31
4.1.3. Thực nghiệm nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ than fro bay 32
4.1.4. Thực nghiệm nghiên cứu vật liệu than ừo bay trước và sau xử lý 32
4.1.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X 32
4.1.4.2. Phương pháp xác định bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét 33
4.1.5. Thực nghiệm tách chất của vật liệu than tro bay trước và sau xử lý 33
4.1.5.1. Chuẩn bị cột sắc ký 33
4.1.5.2. Thực nghiệm tách hỗn hợp chuẩn MI 33
4.1.5.3. Thực nghiệm tách hỗn hợp chuẩn M2 33
4.1.5.4. Thực nghiệm tách hỗn hợp Ml ra khỏi hỗn hợp M2 34
4.1.5.5. Phân tích chất trên máy GC/ECD 34
4.2. Thực nghiệm tách Dioxin và Furan của than tro bay đã xử lý 34
4.3. Thực nghiệm tách Dioxin và Furan của than hoạt tính - silicagen 36
4.3.1 Chế tạo vật liệu hấp phụ than hoạt tính - silicagen 36
4.3.2. Thực nghiệm tách Dioxin và Furan của than hoạt tính - silicagen 36
Chương 5. Kết quả và thảo luận 37
5.1. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ than tro bay 37

5.1.1. Phổ nhiễu xạ tia X 37
5.1.2. Phổ vi điện tử quét SEM 40
5.2. Đánh giá hiệu quả tách chất của than tro bay 41
5.2.1. Hiệu quả tách chất của than tro bay sau xử lý đối với hỗn hợp MI 41
5.2.2. Kết quả tách chất của than tro bay sau xử lý đối với hỗn hợp M2 43
5.2.2. Khả năng tách hỗn hợp MI khỏi hỗn hợp M2 47
5.3. Đánh giá khả năng tánh Dioxin/Furan của than tro bay đã xử lý kiềm 48
5.4. Đánh giá khả năng tách Dioxin/Furan của than hoạt tính-silicagen 51
Kết luận 54
Tài liệu tham khảo 56
Phụ lục „
Mở đầu
Nước ta là một nước đang phát triển, vấn để xử lý, tái sử dụng phế thải còn
nhiểu hạn chế, bất cập. Ở Việt Nam, hàng năm các nhà máy nhiệt điện dùng than
thải ra một lượng lớn than tro bay.
Hiện nay hơn 50% than tro bay trên thế giới được tái sử dụng trong công
nghiệp sản xuất xi măng, trong xây dựng (làm gạch, vật liệu nhẹ), vật liệu làm
đường. Trong nông nghiệp: sử dụng làm phân bón, đất nhân tạo, bảo quản nông
sản, Nhưng ở Việt Nam than tro bay của các nhà máy nhiệt điện nói chung chưa
được chú ý, chỉ mới gần đây than tro bay của nhà máy nhiệt điện Phả Lại mới
được nghiên cứu sử dụng làm vật liệu bổ sung vào thành phần của xi măng
Hoàng Thạch. Lượng than tro bay chưa được sử dụng là rất lớn, gây ô nhiễm môi
trường.
Về thành phần hoá học than tro bay ở các nhà máy nhiệt điện rất khác so
với than tro bay của các nhà máy nhiệt điện trên thế giới. Nguyên nhân là do
nguồn nhiên liệu sử dụng khác nhau. Việt Nam dùng than Antraxit, một số trên
thế giới dùng than nâu.
Việc nghiên cứu chế tạo các vật liệu từ than tro bay đưa vào ứng dụng
trong thực tế hiện đã hình thành một hướng đi mới, một lối thoát cho tương lai
trong việc tận dụng phế thải, bảo vệ mổi trường và phát triển bền vũng.

Than tro bay đã được một số tác giả nghiên cứu chế tạo thành zeolit sử
dụng trong xử lý môi trường; tuy nhiên nghiên cứu để làm chất hấp phụ phục vụ
cho phân tích môi trường thì còn chưa có tác giả nào đề cập đến.
Trong nghiên cứu này sẽ đề cập đến việc chế tạo vật liệu hấp phụ từ than
tro bay và thử nghiệm khả năng hấp phụ của loại vật liệu này để chế biến mẫu
trong phân tích các chất cơ clo - trong đó có dioxin. Vật liệu chế tạo được xem
như một chất hấp phụ sử dụng trong chiết pha rắn (SPE), các chất cần tách được
rửa giải ra ở các phân đoạn khác nhau bằng các dung môi có độ phân cực khác
nhau. Thành công trong việc nghiên cứu này sẽ làm giảm bớt chi phí phân tích
mẫu Dioxin.
Trên cơ sở này, báo cáo của đề tài:”Nghiên cứu điều chế một sô' chất
hấp phụ từ than tro bay và than hoạt tính để tách tinh chế, làm giầu và xác
định Dioxin bằng phương pháp sắc ký khí - khối phổ” sẽ gồm các phần sau:
1. Tổng quan các kiến thức vể than tro bay, zeolit, phương pháp phân tích
nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét, cũng như giới thiệu về một số hợp chất
1
cơ clo phổ biến và nguyên tắc phân tích các hợp chất này bằng máy sắc kí khí
detector cộng kết điện tử (GC/ECD) và detector khối phổ (GC/MS).
2. Chế tạo vật liệu hấp phụ từ than tro bay và than hoạt tính phủ trên
silicagen.
3. Đánh giá vật liệu chế tạo từ than tro bay bằng nhiễu xạ tia X và kính
hiển vi điện tử quét.
4. Đánh giá các chất cơ clo và Dioxin/Furan (PCDD/PCDF) của than tro
bay trước - sau xử lý và than hoạt tính phủ trên silicagen.
5. Phân tích bằng GC/ECD và GC/MS các phân đoạn thu được từ quá trình
tách chất trên cột cố chứa than tro bay đã biến tính và than hoạt tính phủ trên
silicagen.
6. Kết luận.
2
Chương 1.

THAN TRO BAY VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG
1.1. Than tro bay
1.1.1. Khái niệm
Hiện nay việc sản xuất năng lượng điện từ các nhà máy nhiệt điện phát
triển mạnh trên khắp thế giới. Điều này đã tạo ra một trữ lượng lớn các sản phẩm
của quá trình đốt cháy được gọi là tro. Tuỳ theo các phương pháp đốt cháy nhiên
liệu, chất đốt và các kỹ thuật làm sạch các khí cháy mà các loại tro thu được sau
khi đốt cháy cũng khác nhau. Thông thường các nhà máy nhiệt điện ở nước ta chỉ
thu được hai loại tro đó là than tro bay và tro xỉ.
- Than tro bay: là các hạt vật liệu được tách ra từ khí ống khói của nhà
máy nhiệt điện bằng các phương pháp khác nhau như: kết tủa, lọc, xoáy
cuộn.
- Tro xỉ: là các dạng vật liệu thô được lấy ra từ đáy của các lò đốt hay còn
gọi là xỉ than.
1.1.2. Thành phần
Thành phần của than tro bay phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Thành phần than
mẹ, điều kiện đốt cháy, phương pháp và thiết bị sử dụng .
Về khoáng học, than tro bay gồm các pha vô định hình, tinh thể, than dư.
Thành phần tinh thể là quartz, mulit, magnetit, hematit. Pha vô định hình có thể
chiếm tới 75% khối lượng than tro bay và tồn tại khi nhiệt đốt than thấp, là các
loại chứa nhôm silicat. Theo Hullet, than tro bay gồm thuỷ tinh mulit, quartz,
spinel từ tính. Pha thuỷ tinh vô định hình gắn kết trong cấu trúc khung dạng kim
rắn của mulit và quartz tạo ra cấu trúc dị thể của tất cả các thành phần tro.
Than tro bay có cấu trúc hạt nhỏ mịn, có diện tích bề mặt nhỏ (1-6 m2/g)
và có phân bố kích thước hạt tương đối rộng (0,5 - 100 um ). Thành phần hoá học
của than tro bay là: Si02, A120 3, Fe20 3, CaO, MgO, K20 , Na20, Ni20 , Pb02,
Ti02, v205, than dư và nước, nhưng chủ yếu là Si02, A120 3, Fe20 3, CaO và
than d ư .
Trong đó, thành phần cơ bản của than tro bay là Silicat Si02 (40 -ỉ- 60%),
aluminat A120 3 (25 40%), oxit sắt Fe20 3 (5 -ỉ- 10%), CaO (1 -r 6%) ngoài ra còn

3
có cacbon chua cháy hết, lượng nhỏ các oxit của Ca, Mg, Ti, , chất hữu cơ,
lương vết của B, Co, Cr, Mn, Ni, s, V,
Than tro bay chứa rất ít hoặc không đáng kể các hợp chất hữu cơ như các
hợp chất béo, các hợp chất vòng thơm PAH, PCBs hay cả Dioxin, [1].
Những thành phần hoá học có ảnh hưởng lớn đến tính chất vật lý và tính
chất công nghệ của than tro bay như: Si02, A120 3, Fe20 3, lượng vôi tự do, cacbon
chưa cháy hết. Chúng rất quan trọng đối với phản ứng pozzolanic. Phản ứng này
trong điều kiộn tự nhiên diễn ra chậm so với các phản ứng hoá học thông thường
nhưng sản phẩm của quá trình này là các vật liệu kết dính cường độ cao và bển
trong nước.
1.1.3. Tính chất vật lý của than tro bay
Tính chất vật lý của than tro bay bao gồm một số thông số:
- Sự phân bố kích thước các hạt.
- Độ ẩm.
- Tỷ trọng hạt.
- Diện tích bể mặt riêng.
Than tro bay thường có kích thước trong khoảng từ hạt bùn đến kích thước
hạt cát rất hỗn tạp, giá trị của hẹ số đồng nhất trong khoảng 2 đến 32.
Diện tích bề mặt riêng của than tro bay là rất quan trọng đối với các tính
chất khác của than tro bay. Than tro bay có diện tích bề mặt riêng càng lớn thì
lực kết dính giữa các hạt tro càng lớn. Hơn nữa, diện tích bề mặt riêng càng lớn
thì tốc độ phản ứng hoá học giữa các thành phần trong tro tăng lên nhanh chóng.
Vi cấu trúc của Than tro bay cũng rất quan trọng với tính chất cường độ
của nó. Với các nghiên cứu bằng tia X trên các hạt than tro bay người ta chỉ ra
rằng than tro bay là vật liệu rất phức tạp, nó thường là dạng hạt có lỗ rỗng kín.
Phần lớn các hạt có dạng hình cầu và biến đổi đồng bộ. Các hạt thô hơn thường
có góc cạnh và được bao phủ bởi một lớp thuỷ tinh, lớp này dường như để ngăn
cản không cho phản ứng pozzolanic xảy ra.
Tính thấm của than tro bay là một trong số các tính chất quan trọng góp

phần đánh giá việc xử lý và ảnh hưởng của nó tới môi trường, thông số này rất
quan trọng khi than tro bay được sử dụng là vật liệu san lấp, làm nền.
1.1.4. ứng dụng của than tro bay
4
Hiện nay, lượng than tro bay thải ra ngày càng nhiều và những tác động
của nó tới môi trường, gây ô nhiễm môi trường đất nước, không khí, tiêu tốn
diện tích đất dùng để chứa, đó là những vấn đề đang được các nhà khoa học quan
tâm giải quyết. Việc tìm ra hướng giải quyết vừa hiệu quả, vừa kinh tế là một bài
toán cho tất cả chúng ta đang sống, sử dụng và bảo vệ môi trường.
Than tro bay được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau:
- Sản xuất mulite (3A120 3. 2SiOz): Hỗn hợp than tro bay chưa xử lý và Y -
A120 3 tỉ lệ 1:1 được nung ở 1400°c thu được sản phẩm có 80% mulite. Mulite
được tổng hợp như vậy có thể so sánh được với mulite thương mại. Nếu hỗn hợp
trên được tổng hợp ở điều kiện nhiệt độ 800 - 1000°c và có tác dụng của vi sóng
thì sản phẩm thu được đặc và chắc hơn so với cách tổng hợp trên. Sản phẩm thiêu
kết này được dùng làm vật liệu gốm vói mulite chiếm lượng tinh thể chủ yếu.
- Sản xuất vật liệu kiểu thuỷ tinh, vật liệu compozit với tỷ trọng nhỏ.
- Tổng hợp zeolit từ than tro bay.
Ở nước ta, than tro bay cũng đã được nghiên cứu từ những năm 60 với
mục đích chính là tìm ra kỹ thuật thích hợp để xử lý than tro bay làm vật liệu xây
dựng, làm đường, nhưng do thiếu về trang thiết bị máy móc nghiên cứu nên các
úng dụng trong lĩnh vực này hầu như không được quan tâm phát triển. Chỉ một
phần nhỏ đang được sử dụng để sản xuất xi măng, sản xuất các loại gạch chất
lượng thấp. Các ứng dụng này thường được sử dụng bởi những người sống gần
các nhà máy nhiệt điện.
Than tro bay có đặc tính hóa lý khá đặc biệt như: thành phần khoáng cao,
độ rỗng xốp lớn, có chứa một lượng cacbon đáng kể, Do vậy than tro bay
được biến tính theo nhũng cách khác nhau để chuyển hoá thành các vật liệu hấp
phụ sẽ cho nhiều khả năng ứng dụng khác nhau. Độ hấp phụ của sản phẩm phụ

thuộc rất nhiều vào phương pháp xử lý. Dưới đây là các phương pháp biến tính
than tro bay và những sản phẩm hình thành trong vật liệu than tro bay được xử lý
theo các phương pháp kiềm hoặc axít.
1.1.5. Các phương pháp biến tính than tro bay
1.1.5.1. Thủy nhiệt axit
Phương pháp này được thực hiện bởi Debasis Goruami và Arabinda K.
Das. Quá trình xử lý được tiến hành như sau:
5
Than tro bay thô được rây lấy cỡ hạt thích hợp, sau đó đem xử lý bằng axit
mạnh (HC1, H2S04), tại một nhiệt dộ thích hợp và trong một thời gian xác định.
Khi quá trình biến tính hoàn thành, lượng axit dư được trung hoà bằng NaOH
20%, lọc rửa bằng nước cất sau đó sấy khô để thu được vật liệu hấp phụ. Việc
axit hoá than tro bay bằng axit manh đã làm giảm hàm lượng các oxit kim loại
(thành phần phụ của than tro bay) một cách đáng kể. Khi sử dụng các loại axit
này để xử lý mẫu, các oxit kim loại như A120 3, Fe20 3 đã phản úng với axit và tan
vào dung dịch tạo ra những lỗ rỗng, xốp trong cấu trúc vật liệu. Đây được xem
như nguyên nhãn làm tăng khả năng hấp thụ của vật liệu sau biến tính.
Với loại vật liệu hấp phụ này, As (III), As (V) có thể bị tách tới 98 -
100%, và nó cũng có khả năng tách tốt đối vói các ion kim loại độc hại khác như
Pb2+, Ni2+.
1.1.5.2. Thủy nhiệt kiểm
Khi mang nóng chảy NaOH với than tro bay trước khi thực hiện phản úng
kết tinh thuỷ nhiệt đã được sử dụng vói mục đích nâng cao khả năng phản ứng và
thu được zeolit Na - X. Sự hình thành zeolit từ phản ứng hoạt hoá than tro bay bởi
kiểm là một hàm của nhiệt độ, thành phần và nồng độ dung dịch. Nó cũng phụ
thuộc vào thời gian của quá trình hoạt hoá (1-40 ngày) trong một hộ kín hoặc hệ
mở.
Xavier Querol và các cộng sự đã sử dụng thêm tác nhân vi sóng trong quá
trình tổng hợp zeolit từ than tro bay. Kết quả là hàm lượng zeolit hình thành lớn
hơn, thòi gian phản ứng giảm đi đáng kể so với nhũng phương pháp tổng hợp

không dùng tác nhân vi sóng.
Khi sử dụng NaOH IM để hoạt hoá ở nhiệt độ 175°c thì zeolit Na-Pl
(thuộc họ Zeolit Gismondire) phải tổng hợp trong 24 giờ và có hàm lượng Na-Pl
là trung bình trong sản phẩm. Khi sử dụng thêm vi sóng thì thời gian cần cho quá
trình tổng hợp chỉ còn 30 phút và hàm lượng zeolit đạt cao. Bên cạnh đó, trong
quá trình zeolit hoá than tro bay còn có các zeolit khác cũng được tạo thành như:
analcine, phillipsite, kiểu Zeolit F, hyđrosodalit, hydrocancrinit, kalsilite,
Than tro bay thô được rây lấy cỡ hạt thích hợp sau đó đem xử lý bằng
phương pháp thủy nhiệt ở một điểu kiện xác định. Tuỳ vào mục đích tạo ra zeolit
mà chúng ta sẽ chọn nồng độ kiềm và thời gian thủy nhiệt khác nhau. Sự phụ
thuộc cấu trúc zeolit vào các điều kiện tiến hành thuỷ nhiệt như lượng cation và
anion, thời gian thuỷ nhiệt, pH (nồng độ kiềm) và nhiệt độ tiến hành phản ứng -
kết quả thủy nhiệt than tro bay ở các điểu kiện khác nhau được nêu trong bảng 1.
6
Bảng 1. Sự phụ thuộc cấu trúc zeoỉừ vào điều kựn thuỷ nhiệt
Nồng độ
NaOH (M)
Thời gian phản
ứng (giờ)
Nhiệt độ
(°C)
Zeolit Các tính thể
khác
1
21
90
p
Q,M
3
21

90
p Q,M
5 21
90 s
Q,M
6
21
90 s Q,M
8
21
90 s Q,M
3,5 24 60
p
Q,M
3,5
72 60 He Q,M
3,5 144 60 He, Fa
Q,M
3,5
168 60 Fa, He
Q,M
3,5
240 60 Fa, He
Q,M
Ghi chú: s - Hydrosodalite; He - Hematine; Fa - Faujasite;
p - Zeolit; Na - PI; Q- Quazt; M - Mulite.
1.1.5.3. Ảnh hưởng của các điều kiện xử lý đến việc hình thành zeolit
Cation và anion. Nguồn của cation và anion là các oxit hay hydroxit của
các kim loại kiềm, kiểm thổ, các muối (halogenua, cacbonat, photphat, sunfat, ),
các bazơ hữu cơ (các amin), các ankylamoni, các silicat, aluminat có mặt trong

than tro bay. Cation và anion có thể đóng góp vào việc tạo ra những tinh thể
không mong muốn, làm giảm tính chất của sản phẩm zeolit điều chế được.
Người ta nhận thấy rằng một số cation định hướng tổng hợp đối với một
số cấu trúc, ví dụ: Na+ định hướng tạo faujasit; K+ định hướng tạo Zeolit L; Na+
K+, TMA (tetrametylamin) định hướng tạo offerite.
Tuy nhiên thông thường không có sự thích ứng giữa kích thước cation và
hốc của zeolit, tức là không có hiệu ứng chìa khoá - khoá. Bazơ hữu cơ có thể
làm đầy một cách đơn giản hốc của zeolit. Nói chung các zeolit có tỷ lệ Si/Al
thấp được tổng hợp với các ion kiểm trong khi các zeolit có tỷ lệ Si/Al cao dùng
các cation hữu cơ, ankylamoni bậc 4 như: Tetrametylamoni, tetraetylamoni
tetrapropylamoni, tetrabutylamoni, , các bazơ hữu cơ khác cũng hay được dùng
như morpholime, quinolidime. Trong tổng hợp zeolit bản chất cùa cation và nồng
7
độ của nó trong dung dịch đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành cấu trúc
và mức độ kết tinh của zeolit.
Ảnh hưởng của nhiệt độ. Khi nhiệt biến tính tăng sẽ làm tăng tốc độ phản
ứng và tạo thành zeolit mong muốn. Như vậy sẽ tồn tại một vùng tối ưu về nhiệt
độ trong mỗi phương pháp để thu được zeolit mong muốn với độ chọn lọc cao
nhất. Người ta nhận thấy rằng nhiệt độ cũng làm ảnh hưởng tới khả năng tạo
mầm kết tinh.
Ảnh hưởng của pH. Trong quá trình hình thành zeolit từ than tro bay, vùng
pH đặc trưng cho sự hình thành zeolit là rất quan trọng. Người ta thấy rằng pH
làm tăng động học kết tinh. Sự tăng pH làm giảm giai đoạn cảm ứng và cho phép
đạt được một cực đại kết tinh nhanh hơn.
Ảnh hưởng của nồng độ. Độc lập với pH, sự tăng nồng độ OH" có khuynh
hướng đưa tỷ lệ Si/Al về 1. Nồng độ các chất tham gia phản ứng khác cũng đóng
vai trò nhất định.
Ảnh hưởng của thời gian kết tinh. Zeolit là pha tinh thể giả bền
(metastable) - pha cuối cùng của sự chuyển hoá là analcime. Trong quá trình kết
tinh, các pha có thể xuất hiện hay biến mất. Vì vậy biết được sự tiến triển của quá

trình là rất quan trọng, từ đó ta sẽ tiến hành phản ứng trong thời gian mà nó tạo ra
pha mong muốn.
Sự tạo mầm. Khi đưa vào dung dịch phản ứng tổng hợp zeolit từ than tro
bay một ít chất tạo mầm có cấu trúc nhất định thì sẽ làm giảm thời gian kết tinh
của sản phẩm. Sự tăng mầm kết tinh sẽ dẫn đến sự tăng số các tinh thể và sự tăng
này dẫn đến sự giảm kích thước trung bình của tinh thể. Trong trường hợp mà ở
đó dung dịch tổng hợp là tương hợp với cấu trúc của mầm zeolit thì sự kết tinh
được định hướng theo cấu trúc của mầm. Nhưng cũng có những trường hợp mầm
kết tinh có cấu trúc mong muốn bị giữ lại ở thành bình, thành autolave, cánh
khuấy, và có thể thu được sản phẩm có cấu trúc khác với cấu trúc của mầm đưa
vào.
Sự khuấy dung dịch. Thời gian già hoá của một gel trước khi bắt đầu
khuấy là chủ yếu trong tổng hợp zeolit. Các mầm đầu tiên được hình thành trong
giai đoạn phân hoá này. Và hệ thống khuấy có một vai trò quan trọng trong quá
trình kết tinh của zeolit. Zeolit được hình thành từ quá trình biến tính trên đã
được một số tác giả nghiên cứu. Trong nghiên cứu của mình, các tác giả chỉ quan
8
tâm đến zeolit mà không chú ý đến sự hình thành và phân bố cacbon đồng đều
trẽn bẻ mặt zeolit.
1.2. Zeolit tạo thành từ than tro bay đã xử lý và đặc lính của nó
1.2.1. Cấu trúc zeolit
Zeolit là hợp chất polihidrat của nhôm silicat tinh thể với thành phần hoá
học được biểu diễn như sau [2][3J: (Men+)x/„ (A102)x(Si02)y.zH20
Me là ion kim loại,
n: điện tích của ion kim loại,
x,y: số nhóm A102, Si02,
z: số phân tử nưóe.
Đơn vị cấu trúc cơ bản của zeolit là các tứ diện T04: [A104] và [S1O4].
Tâm của các tứ diện này là các nguyên tử AI hoặc Si, có thể biểu diễn cấu
trúc cơ bản của zeolit như sau, hình 1.

Các tứ diện TO4 ghép với nhau theo ba chiều trong không gian tạo thành
khối da diện gọi ỉà sođalit. Sự sắp xếp theo các hướng khác nhau của sođalit sẽ
tạo ra các zeolit với bộ khung gồm các hình và hốc có kích thức khác nhau đặc
trưng cho từng loại zeolit. Chính vì vậy, góc liên kết T-O-T có thay đổi từ 130° -
170°, hình 2. Góc liên kết phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể độ dài liên kết T-0 và
ảnh hưởng đến sự phân bô' điện tích trong khung zeolit, do đó có thể làm thay đổi
đặc tính axit- bazơ của zeolit.
Tứ diện [S1O4]
Tứ diện [AIO4]
Hình 1. Đơn vị cáu trúc cơ bản của zeolit
9
Hình 2. Sơ đồ cấu trúc tấm tứ diện (T04) của zeolit
Zeolit là những vật liệu rắn cố cấu trúc lỗ nhỏ, bộ khung của zeolit gổm
các kênh và hốc (kiểu tổ ong) được hình thành từ sự ghép nối của các tứ diện qua
nguyên tử oxi chung, tạo thành các đơn vị có cấu trúc thứ cấp (SBU), hình 3.
Không gian bên trong của các tinh thể zeolit có một hệ thống vi lỗ hổng có chứa
các cation của các kim loại kiểm và kiềm thổ, nước.
I— Z J
fl=H>
í 1
-4 — I
/
<
Hỉnh 3. Các ô mạng cơ sở (SBU) của zeolit
Các đơn vị cấu trúc thứ cấp này là các vòng 4, 6, 8 hoặc phức tạp hơn,
hình 4. Viên gạch để tạo thành các zeolit là các cấu trúc cơ bản được hình thành
từ các dạng đa diện gọi là sođalit.
Hình 4. Cấu trúc không gian của Sođalit
Việc thay thế đổng hình Si4+ bàng Al3+ trong các tứ diện [Si04] dẫn đến
chỉ có một điện tích âm ở [A104]\ Điộn tích âm được cân bằng bởi sự có mặt của

10
cation Men+ gọi là cation bù trừ điện tích khung. Trong zeolit thì tỷ lệ Si/Al đóng
vai trò quan trọng, tỷ lệ này có thể thay đổi trong khoảng rộng tuỳ thuộc vào
thành phần và cấu trúc của zeolit, úng với mỗi tỷ lệ Si/Al là một sự khác nhau về
thông số mạng lưới của zeolit. Nguyên nhân chính là do khoảng cách Si-O (r =
1,619A°) và Al-0 (r=l,729A°) khác nhau. Quy luật Lowenstin chỉ ra rằng, trong
cấu trúc zeolit không tồn tại liên kết Al-O-Al mà chỉ có dạng liên kết Si-O-Si
hoặc Si-O-Al, do đó tỷ lệ Si/Al trong khung cấu trúc đều lớn hơn hoặc bằng 1.
Đối với zeolit, một thông số hết sức quan trọng ảnh hưởng đến khả năng trao đổi
ion, tính chịu nhiệt và axit của chúng là tỷ lệ hàm lượng giữa Si/Al. Đánh giá tỷ
lệ Si/Al sẽ dự đoán được khả năng và lĩnh vực sử dụng zeolit đó. Một thành phần
rất lớn và quan trọng nữa trong zeolit là nước, phần lớn các phân tử nước không
liên kết trực tiếp với khung alumino silicate mà nó định vị ở các lỗ hổng bên
trong cấu trúc tinh thể zeolit và chiếm già nửa thể tích lỗ hổng trong đó. Khi
đehidrat hoá bằng nhiệt độ, các phân tử nước thoát ra từ từ, chúng tỏ trong các
hốc lớn nước có thể xử sự như một phân tử tự do. Tuy nhiên kích thước của cửa
sổ còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác, chẳng hạn như tỷ lệ Si/Al. Khi hàm
lượng AI trong cấu trúc khung zeolit cao thì kích thước cửa sổ hẹp lại. Các zeolit
có độ xốp cao thì chứa nhiều Si (lỗ hổng lớn) và zeolit có độ xốp thấp thường
chứa nhiều AI (lỗ hổng hẹp).
Các zeolit được khử nước có khả năng hấp thụ rất cao các phân tử có kích
thước nhỏ hơn đường kính của các lỗ hổng “cửa sổ” của chúng và có khả năng
giữ lại các phân tử có kích thước lớn hơn (hiệu ứng sàng lọc phân tử).
1.2.2. Phán loại zeolit
Người ta phân loại zeolit dựa vào:
- Điều kiện hình thành (nguồn gốc).
- Thành phần hoá học.
- Kích thước mao quản.
1.2.2.1. Phán loại theo nguồn gốc
Zeolit tự nhiên: Tồn tại ở các mỏ, nguồn zeolit tự nhiên này không sạch

lẫn nhiều tạp chất nên ít có giá trị về mặt kỹ thuật.
Zeolit tổng hợp: Có cấu trúc chặt chẽ đồng nhất, có độ tinh khiết cao, có
nhiều tính năng ưu việt hơn so với zeolit tự nhiên như: độ bền, thành phần, khả
năng hấp phụ, tính xúc tác.
1.2.2.2. Phân loại theo thành phần hoá học
11
Zeolit nghèo Silic: Có tỷ lệ Si/Al thấp xấp xỉ bằng 1, zeolit này có dung
lượng trao đổi ion cực đại vì lượng ion bù trừ là cực đại.
Zeolit cổ hàm lượng sìlic trung bình: Có tỷ lệ Si/Al từ 2 -ỉ- 5, so sới zeolit
nghèo silic thì zeolit này bền nhiệt hơn, V í dụ Zeolit Y có tỉ lệ Si/Al = 2;
Mordenit có tỉ lệ Si/Al = 5,
Zeolit giàu Silic: Các zeolit loại này có hàm lượng silic khá cao. Chúng
được tìm thấy bởi các chuyên gia của hãng Mobil như: Zeolit họ ZSM - 5 (MFI),
MCM - 22 (MWW), các zeolit này khá bền cả về cơ, nhiệt và hoá học.
Việc phân chia theo thành phần (tỷ lệ Si/Al) được coi là một đặc trung
quan trọng. Khi tỷ số Si/Al thay đổi dẫn đến sự thay đổi về độ bển nhiệt, cấu trúc
đơn vị thứ cấp, dung lượng trao đổi ion của zeolit. Nói chung là dẫn tới sự thay
đổi toàn diện thành một loại zeolit với tính chất khác.
1.2.2.3. Phân loại theo kích thước mao quản
Hệ thống mao quản trong zeolit có kích cỡ phân tử (<20 A0), zeolit thuộc
loại vật liệu vi mao quản và được chai thành 3 loại:
- Zeolit có mao quản rộng: Đường kính mao quản d = 7 -ỉ- 8 (A°)
Ví dụ: Zeolit X, Y.
- Zeolit có mao quản trung bình: Đường kính mao quản d = 5 -ỉ- 6 (A°)
Ví dụ: Zeolit ZSM - 5, ZSM -11.
- Zeolit có mao quản hẹp: Đường kính mao quản d < 5A°.
Ví dụ: Zeolit A.
1.2.2.4. Phân loại dựa vào trật tự liên kết
Dựa vào trật tự liên kết giữa [A104]' và [S1O4] trong mạng tinh thể, người
ta có thể chia zeolit thành 6 nhóm:

Natrolith, harmotam, mordenit, chabasit, faujasit, analcit.
1.2.3. Các tính chất cơ bản của Zeolit
Zeolit hiện đang là loại vật liệu rất được quan tâm nghiên cứu bởi những
úng dụng rộng rãi của nó trong nhiều lĩnh vực. Zeolit có các tính chất quan trọng
mà nhiều vật liệu khác không có đươc.
1.2.3.1. Tính chất chọn lọc hình thể
12
Ngoài tính axit bề mặt đã tạo cho zeolit trờ thành một loại chất xúc tác
phổ biến, zeolit còn có đặc tính rất quý khác đó là zeolit là một loại vật liệu mao
quản nên nó có tính chọn lọc hình thể cao. Có thể có ba kiểu chọn lọc hình thể
sau:
- Chọn lọc hình thể theo hình dạng kích thước chất tham gia phản ứng.
- Chọn lọc hình thể theo hình dạng kích thước sản phẩm.
- Chọn lọc hình thể theo trạng thái trung gian.
Chọn lọc chất tham gia phản ứng
Các tâm hoạt tính nằm sâu bên trong các khoang hoặc bên trong mao quản cổ
đường lối vào bị giói hạn bởi kích thước các cửa sổ. Nên chỉ có phân tử của các chất
tham gia phản úng có kích thước nhỏ hơn hoặc gần bằng kích thước cửa sổ mới có thể
khuyếch tán vào bên trong các mao quản để đến các tâm hoạt động và tham gia phản
úng, hình 5.
Hình 5. Cơ chế chọn lọc chất phản ứng.
Chọn lọc sản phẩm
Chỉ có phân tử của các sản phẩm phản ứng có kích thước nhỏ hơn kích
thước mao quản mói có thể khuyếch tán ra ngoài các lỗ xốp dưới dạng các sản
phẩm cuối cùng. Các sản phẩm cồng kềnh khác, có tạo thành trong quá trình
phản ứng thì cũng sẽ bị biến đổi thành các phân tử nhỏ hơn hoặc ngưng tụ lại che
phủ các tâm hoạt động xúc tác hay bịt chặt các mao quản làm mất hoạt tính xúc
tác, hỉnh 6.
t © -
Hình 6. Cơ chế chọn lọc sẩn phẩm chất phản ứng.

13
Chọn lọc hợp chất trung gian
Sự chuyển hoá chất phản ứng X thành sản phẩm Y xảy ra qua một trạng
thái hợp chất trung gian có cấu trúc và kích thước xác định.
Nếu hợp chất trung gian của phản ứng quá lớn so với đường kính các mao
quản thì phản ứng không thể xảy ra ngay cả khi các chất tham gia phản úng và
sản phẩm mong muốn nhất có thể khuyếch tán dễ dàng qua các cửa sổ. Chỉ
những phản ứng nào có kích thước của hợp chất trung gian và trạng thái chuyển
tiếp phù hợp với kích thước mao quản của zeolit mới có thể xảy ra, hình 7.
Hình 7. Cơ chế chọn lọc trạng thái trung gian cửa phản ứng.
Như vậy, độ chọn lọc hình thể theo kích thước phân tử cùa các chất tham
gia phản úng hoặc sản phẩm phản ứng sẽ thay đổi theo kích thước hạt (tinh thể).
Hạt zeolit càng lớn thì độ chọn lọc càng lớn đối vói các chất phản ứng hoặc sản
phẩm phản ứng có phân tử ít cổng kềnh. Ngược lại, độ chọn lọc hình thể theo
trạng thái trung gian là một hiệu úng thuần hoá học, các sản phẩm trung gian khố
dịch chuyển, dễ bao quanh các tâm hoạt tính. Do đó độ chọn lọc này sẽ không
phụ thuộc vào kích thước hạt zeolit.
1.2.3.2. Tính chất hấp phụ
Zeolit có bề mặt riêng lớn, cấu trúc tinh thể đồng đều, hệ thống mao quản
lớn, kích thước lỗ mao quản được giới hạn bởi các cửa sổ nên zeolit có khả năng
hấp phụ chon lọc với một dung lượng khá lớn. Zeolit tỏ ra là vật liệu có uu điểm
vượt trội so với các chất hấp phụ khác. Quá trình hấp phụ của zeolit xảy ra chủ
yếu bên trong mao quản, nên ngoài việc phụ thuộc vào bản chất cùa chất bị hấp
phụ, bản chất của zeolit, khả năng khuyếch tán của chất bị hấp phụ vào mao quản
còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện, áp suất, nhiệt độ, môi trường, Với các zeolit
có nhiều cation bù trừ thì sẽ hấp phụ tốt các phân tử có cực như: NH3, H20. Cân
bằng hấp phụ này được quyết định bởi lực Vanderwal (không còn lực tĩnh điện).
Chính các yếu tố này dẫn đến tính ưa hay kị nước cùa zeolit. Hiện nay, nhu cầu
14
về zeolit phục vụ cho mục đích hấp phụ, làm khô, làm sạch là rất lớn, chủ yếu là

các zeolit A và X được sử dụng.
1.2.3.3. Tính ch ứ trao đổi ion
Do có cấu trúc đặc biệt nên zeolit có khả năng trao đổi cation, cation trao
đổi trong zeolit chính là các cation bù trừ diện tích khung. Các cation có thể trao
đổi là các cation hoá trị 1,2, 3, các nguyên tố đất hiếm, hoặc amoni.
Khả nâng trao đổi cation của zeolit phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Bản chất của cation trao đổi, kích thước của cation (ở dạng khan hay
hydrat hoá), điện tích cation.
- Nhiệt độ trao đổi.
- Nồng độ cation trong dung dịch.
- Dung môi (hầu hết quá trình trao đổi ion thực hiện trong dung dịch nước,
trừ vài trường hợp sử dụng dung môi hữu cơ).
- Đặc tính cấu trúc của zeolit.
- Dung lượng trao đổi của cation liên quan trực tiếp tới hàm lượng nhôm
có trong tinh thể. Sự chọn lọc các cation trao đổi không theo một nguyên
tắc điển hình nào mà các quy tắc này được xác nhận bởi các chất vô cơ và
hữu cơ khác nhau.
1.2.3.4. Tính xúc tác cho phản ứng
Bên cạnh những tính chất trên, zeolit còn có tính chất xúc tác cho các
phản ứng rất có hiệu quả.
Tính chất xúc tác của zeolit là do zeolit có tồn tại các tâm hoạt động. Độ
hoạt động của xúc tác được đánh giá bởi cường độ và nồng độ tâm hoạt động trên
zeolit.
Zeolit được chọn làm chất xúc tác vì chúng có tính axit và có thể thay đổi
được tính axit của chúng một cách dễ dàng. Trong zeolit tồn tại hai loại tâm axit
đó là tâm Bronsted (tâm cho H+) và tâm Lewis (tâm nhận electron). Các tâm axit
chính là các trung tâm hoạt động xúc tác của zeolit và vì thế zeolit còn được coi
là loại xúc tác axit rắn.
Ngoài những đặc tính và úng dụng nêu trên, ngày nay zeolit tự nhiên còn
được sử dụng để cải tạo đất [4]; để trồng cây trong nước [5][6] như Ca-zeolit; để

xử lý nước thải (trao đổi hấp phụ ion vô cơ, như NH4+ và các cation kim loại nặng
độc hại). Đặc biệt các zeolit sau khi hấp phụ các kim loại nặng như Pb, Ag, Cu,
15