Nghiên cứu chế tạo vật liệu zeolit y kích thước nano từ cao lanh và sử dụng vật liệu chế tạo được để xử lý nước thải chứa phenol và kim loại nặng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------

PHẠM THÁI HƯNG
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU ZEOLIT Y KÍCH
THƯỚC NANO TỪ CAO LANH VÀ SỬ DỤNG VẬT LIỆU
CHẾ TẠO ĐƯỢC ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA PHENOL
VÀ KIM LOẠI NẶNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU VÔ CƠ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TẠ NGỌC ĐÔN

HÀ NỘI – 2010


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến
PGS.TS. Tạ Ngọc Đôn, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động
viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo thuộc Bộ môn Công
nghệ các chất vô cơ, Bộ môn Hóa hữu cơ, Khoa Công nghệ Hóa học, Viện
đào tạo sau Đại học - Đại học Bách Khoa Hà Nội; Trung tâm phân tích thí
nghiệm địa chất, Cục địa chất và khoáng sản Việt Nam; Viện công nghệ xạ
hiếm - Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam; Viện vệ sinh dịch tễ - Bộ y tế;
Bộ môn vật lý chất rắn - Khoa Vật lý - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã tạo mọi

điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu.
Tôi cũng xin cảm ơn đồng nghiệp công tác tại Trường Cao đẳng Hóa
chất đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, động viên, tạo
điều kiện giúp tôi hoàn thành khóa học.
Hà Nội, tháng 10 năm 2010
Học viên

Phạm Thái Hưng


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của
bản thân tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu được trình
bày trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho
phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một
công trình nào khác.

Phạm Thái Hưng


DANH MỤC CÁC BẢNG
1. Bảng I.1. Phân loại một số khoáng sét thường gặp theo thành phần 3 nguyên
tố chủ yếu Al, Fe, Mg (không kể Si).
2. Bảng I.2. Dữ liệu cấu trúc cơ bản của một số zeolit thông dụng.
3. Bảng I.3. Dung lượng trao đổi cation của một số zeolit.
4. Bảng I.4. Kích thước phân tử và đường kính động học của một số phân tử chất bị
hấp phụ quan trọng.

5. Bảng I.5. Kích thước mao quản, đường kính động học và khả năng hấp phụ các
chất tốt nhất đối với một số zeolit thông dụng.
6. Bảng I.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ SiO2/Al2O3 trong gel ban đầu lên tỷ lệ

SiO2/Al2O3 của sản phẩm cuối và kích thước tinh thể nanozeolit thu được.
7. Bảng I.7. Hàm lượng các kim loại nặng cho phép tối đa trong nước uống
theo tiêu chuẩn của WHO.
8.Bảng III.1. Dung lượng CEC, AH2O, AC6H6 của mẫu YY72-12- 90H và
zeolit NaY [4].
9. Bảng III.2. Kết quả thu được từ các phương pháp hoá lý khác nhau.
10. Bảng III.3. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt zeolit của
các mẫu có hàm lượng nước khác nhau.
11. Bảng III.4. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt zeolit của
các mẫu có hàm lượng phức khác nhau.
12. Bảng III.5. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt zeolit NaY
của các mẫu khảo sát theo thời gian kết tinh kác nhau.
13. Bảng III.6. CEC, AH2O, AC6H6, độ tinh thể và kích thước hạt zeolit NaY
của các mẫu có thời gian làm già khác nhau
14. Bảng III.7. CEC, AH2O, AC6H6 của zeolit NaY của các mẫu có thời gian
làm già khác nhau
15. Bảng III.8. Đặc tính hóa lý của các mẫu khi thay đổi hàm lượng SiO2.
16. Bảng III.9. Kết quả xử lý độc tố trong nước thải tại 25oC, pH = 7, với hàm
lượng 1g xúc tác/ 1l nước thải.


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
1. Hình I.1. Sơ đồ không gian mạng lưới cấu trúc của kaolinit
2. Hình I.2. Các vị trí trao đổi ion khác nhau đối với hạt kaolinit.
3. Hình I.3. Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của zeolit: Tứ diện SiO4 (a), AlO4- (b).
4. Hình I.4. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) trong zeolit.

5. Hình I.5. Sự hình thành cấu trúc các zeolit A, X (Y) từ các kiểu ghép nối
khác nhau.
6. Hình I.6. Cấu trúc khung mạng của zeolit Y.
7. Hình I.7. Mô hình hấp phụ para-xylen sử dụng tại Mỹ.
8. Hình I.8. Các vật liệu nanozeolit thương mại được tổng hợp từ hóa chất tinh
khiết.
9. Hình I.9. Tổng hợp nanozeolit trên chất nền giới hạn
10. Hình I.10. Sự hình thành nanozeolit Y từ hệ gel.
11. Hình I.11. Cơ chế kết tinh loại FAU từ dung dịch gel.
12. Hình I.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ giai đoạn 2 tới kích thước tinh thể nanozeolit
13. Hình I.13. Ảnh hưởng của tỷ lệ KOH/SiO2 đến kích thước tinh thể
14. Hình I.14 Hình chụp SEM của nanozeolit ZSM-5 với sự thay đổi tỷ lệ
SiO2/Al2O3
15. Hình I.15. Cấu trúc không gian của phenol.
16. Hình I.16. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể
17. Hình I.17. Phổ IR trong vùng dao động tinh thể của một số loại zeolit.
18. Hình I.18. Nguyên lý của phương pháp nghiên cứu TEM và SEM.
19. Hình I.19. Hình ảnh vật thể 3D được chuyển thành ảnh dạng 2D
20. Hình I.20. Hình ảnh (TEM) 3D của tinh thể Ag trên hạt Zeolit Y


21. Hình I.21. Đồ thị xác định các thông số của phương trình BET
22. Hình III.1. Phổ XRD của mẫu YY72-12-90H và mẫu Micro-NaY (Pháp).
23. Hình III.2. Ảnh SEM của mẫu Nano-NaY (a) được tổng hợp từ cao lanh và
Micro-NaY Pháp (b) được tổng hợp từ hóa chất tinh khiết
24. Hình III.3. Ảnh TEM mẫu YY72-12-90H.
25. Hình III.4. Phổ IR các mẫu YY72-12-90H (a) và mẫu zeolit NaY (b).
26. Hình III.5. Giản đồ hấp phụ - giải hấp phụ của mẫu YY72-12-90H (a)
được tổng hợp từ cao lanh và Micro-NaY Pháp (b) được tổng hợp từ hóa chất tinh
khiết

27. Hình III.6. Phân bố lỗ xốp của mẫu YY72-12-90H (a) và mẫu NaY (b)
28. Hình III.7. Phổ XRD của các mẫu YY72-12-70H, YY72-12-90H, YY7212-110H, YY72-12-130H
29. Hình III.8. Phổ XRD của mẫu YY72-12-0.0D, YY72-12-0.6D, YY72-121.2D và YY72-12-1.8D.
30. Hình III.9. Phổ XRD của các mẫu YY72-06-90H, YY72-12-90H, YY7218-90H và YY72-24-90H.
31. Hình III.10. Phổ XRD của các mẫu YY24-12-90H, YY48-12-90H, YY7212-90H và YY96-12-90H.
32. Hình III.11. Phổ XRD của các mẫu YY72-12a-7S(1), YY72-12a-7S(2)
YY72-12a-7S(3)
33. Hình III.12. Phổ XRD của các mẫu YY72-12a-6S, YY72-12a-7S, YY7212a-8S


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
Chương I. TỔNG QUAN
I.1. Cao lanh và ứng dụng của cao lanh ............................................................ 2
I.1.1. Thành phần hoá học và cấu trúc của cao lanh .................................... 2
I.1.2. Các tính chất cơ bản của cao lanh........................................................ 4
I.1.3. Ứng dụng của cao lanh ........................................................................ 5
I.2. Giới thiệu về zeolit ..................................................................................... 6
I.2.1. Khái niệm và phân loại zeolit …………………………..

.............. 6

I.2.2. Cấu trúc tinh thể của zeolit Y .............................................................. 7
I.2.3. Các tính chất của zeolit Y ................................................................. 10
I.2.4. Ứng dụng của zeolit Y ...................................................................... 16
I.3. Giới thiệu về Nanozeolit Y ....................................................................... 17
I.3.1. Lý thuyết tổng hợp tinh thể nanozeolit ............................................. 19
I.3.2. Cơ chế kết tinh nanozeolit NaY ......................................................... 23
I.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành zeolit ..................... 26

I.3.4. Tổng hợp naonozeolit ....................................................................... 32
I.4. Nước thải chứa kim loại nặng và phenol .................................................. 33
I.4.1. Nước thải ........................................................................................... 33
I.4.2. Các chất vô cơ độc hại tiêu biểu ....................................................... 33
I.4.3. Các hợp chất hữu cơ độc hại tiêu biểu .............................................. 35
I.5. Các phương pháp đặc trưng nanozeolit .................................................... 37
I.5.1. Phương pháp phổ nhiễu xạ Rơnghen (XRD) .................................... 37
I.5.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) .................................................... 38
I.5.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) ................................. 40
I.5.4. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ....................... 41
I.5.5. Áp dụng phương pháp BET để xác định bề mặt riêng ..................... 43


Chương II. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
II.1. Nguyên liệu và hóa chất .......................................................................... 45
II.1.1. Các hoá chất và dụng cụ .................................................................. 45
II.1.2. Chuẩn bị nguyên liệu ....................................................................... 45
II.2. Chuyển hóa cao lanh thành nanozeolit NaY ........................................... 45
II.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nước ....................................... 45
II.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của DNy .......................................................... 46
II.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian kết tinh ...................................... 46
II.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian làm già ...................................... 47
II.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh ....................................... 47
II.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của SiO2 ......................................................... 47
II.3. Ứng dụng xử lý nước thải chứa phenol và kim loại nặng........................ 48
II.4. Phương pháp nghiên cứu đặc trưng nanozeolit Y ................................... 48
II.4.1. Phương pháp đặc trưng cấu trúc ...................................................... 48
II.4.2. Phương pháp đặc trưng tính chất ..................................................... 49
Chương III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
III.1.Kết quả tổng hợp vật liệu nanozeolit NaY ............................................. 53

III.1.1. Đặc trưng tính chất vật liệu nanozeolit NaY .................................. 53
III.1.2. Đặc trưng cấu trúc vât liệu nanozeolit NaY ................................... 54
III.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành vật liệu nanozeolit Y ............ 59
III.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nước..................................................... 59
III.12.2. Ảnh hưởng của DNy ..................................................................... 62
III.2.3. Ảnh hưởng của thời gian kết tinh ................................................... 64
III.2.4. Ảnh hưởng của thời gian làm già .................................................... 67
III.2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh ..................................................... 69
III.2.6. Ảnh hưởng của SiO2 ....................................................................... 71
III.3. Kết quả ứng dụng xử lý nước thải chứa phenol và kim loại nặng.......... 74
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 78


MỞ ĐẦU
Từ nhiều thập niên trước, zeolite rây phân tử đã trở thành mặt hàng có thị
trường rộng lớn trên thế giới, đáp ứng nhu cầu của nhiều lĩnh vực. Ngày nay, các
zeolit đã được sử dụng rộng rãi hơn trong hầu hết các ngành công nghiệp với mục
đích làm chất hấp phụ, xúc tác…do chúng thuộc họ vật liệu vi mao quản, có kích
thước đồng đều, có bề mặt riêng lớn, hoạt tính xúc tác và độ chọn lọc cao đồng thời
bền cơ, bền nhiệt và có thể tái sinh …[4], [12]. Chính vì những ưu điểm đó của
zeolit mà các nhà khoa học không ngừng nghiên cứu về zeolit. Trong đó nghiên
cứu, chế tạo nanozeolit là một trong những hướng phát triển chính hiện nay. Đó là
các zeolit có kích cỡ nanomet. Nanozeolit có nhiều tính chất vượt trội so với zeolit
cỡ micromet thông thường như: khả năng hấp phụ tăng, hoạt tính xúc tác và độ
chọn lọc tăng cao,….
Đã có nhiều nghiên cứu tổng hợp nanozeolit, nhưng hầu hết đều đi từ hoá chất
tinh khiết, đắt tiền. Hướng nghiên cứu tổng hợp nanozeolit từ cao lanh đã thu được
kết quả bước đầu. So với nanozeolit tổng hợp từ hoá chất tinh khiết thì nanozeolit
tổng hợp từ cao lanh có nhiều lợi thế về mặt số lượng và giá thành.

Nghiên cứu tổng hợp nanozeolit từ cao lanh, loại vật liệu sẵn có, rẻ tiền là một
hướng đi đúng đắn và bước đầu đã có những kết quả. Ở Việt Nam nguồn tài nguyên
cao lanh rất phong phú, tận dụng được nguồn tài nguyên này để chế tạo ra những
vật liệu nanozeolit có giá trị cao sẽ rất có ý nghĩa. Kế thừa những kết quả đã đạt
được trong việc tổng hợp nanozeolit, luận văn này tiến hành nghiên cứu chuyển hoá
cao lanh Việt Nam thành vật liệu zeolit Y kích thước nano và ứng dụng xử lý nước
thải chứa phenol và kim loại nặng.

1


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
I.1. CAO LANH VÀ ỨNG DỤNG CỦA CAO LANH
I.1.1. Thành phần hóa học và cấu trúc của cao lanh
Khoáng sét là một loại aluminosilicat có cấu trúc lớp, được hình thành từ các
tứ diện oxyt silic sắp xếp thành mạng hình lục giác, liên kết với các mạng bát diện
[4], [5], [20], cho nên trong thành phần các loại khoáng sét chủ yếu là các nguyên tố
Si và Al, nhưng hàm lượng silic lớn hơn nhôm, ngoài ra còn có các nguyên tố khác
như sắt (Fe), magie (Mg), kali (K), natri (Na), canxi (Ca),…Tuỳ từng hàm lượng
của chúng có mặt trong khoáng sét mà ta có thể phân loại khoáng sét khác nhau.
Bảng I.1. Phân loại một số khoáng sét thường gặp theo thành phần 3 nguyên
tố chủ yếu Al, Fe, Mg (không kể Si).

Tên khoáng sét

Nguyên tố có nhiều
trong thành phần

Beidelit

Al

Montmorilonit

Al (Mg, Fe2+ ít)

Nontronit

Tên khoáng sét

Fe

Kaolinit,
haloysit
Sepiolit

3+

Saponit

Mg, Al

Vermiculit

Mg, Fe2+, Al (Fe3+ ít)

Ilit
Clorit
Talc

Nguyên tố có nhiều
trong thành phần

Al
Mg, Al
K, Al (Fe, Mg ít)
Mg, Fe2+, Al
Mg, Fe2+

Thông thường để nhận biết nhanh từng loại khoáng sét người ta thường dựa
vào sự có mặt của các nguyên tố Al, Fe, Mg (không kể Si) có trong thành phần của
nó [4], [10].
Cao lanh là một loại khoáng sét tự nhiên ngậm nước mà thành phần chính là
khoáng vật kaolinit, có cấu trúc 1:1 dạng diocta, chiếm khoảng 85-90% trọng lượng
[4], [10], [12], [18]. Công thức hóa học đơn giản là Al2O3.2SiO2.2H2O, công thức lý

2


tưởng là Al4(Si4O10)(OH)8 với hàm lượng SiO2 = 46,54%; Al2O3 = 39,5% và H2O =
13,96% trọng lượng. Tuy nhiên, trong thực tế thành phần lý tưởng này thường rất ít
gặp [4], [11], [18], vì ngoài ba thành phần chính kể trên, thường xuyên có mặt
Fe2O3, TiO2, MgO, CaO, K2O, Na2O với hàm lượng nhỏ. Ngoài ra, trong cao lanh
nguyên khai còn chứa các khoáng khác như haloysit, phlogopit, hydromica, felspat,
α-quartz, rutil, pyrit... nhưng hàm lượng không lớn.
Trong các loại khoáng vật sét thì kaolinit có hàm lượng Al2O3 lớn nhất,
thường từ 36,83 ÷ 40,22%; SiO2 có hàm lượng nhỏ nhất, từ 43,64 ÷ 46,90%; các
oxyt khác chiếm từ 0,76 ÷ 3,93%; lượng nước hấp phụ bề mặt và lượng mất khi
nung từ 12,79 ÷ 15,37%, đôi khi bằng 10% [4], [10]. Tỷ số mol SiO2/R2O3 (R: Al,

Fe) thay đổi từ 1,85 ÷ 2,94, trong đó tỷ số SiO2/Al2O3 thông thường từ 2,1 ÷ 2,4 và

c = 7,15

cá biệt có thể bằng 1,8 [4], [11].

c
a

b

: Oxy
: hydroxyl
: Silic
: Nhôm
Hình I.1. Sơ đồ không gian mạng lưới cấu trúc của kaolinit
Cấu trúc tinh thể của kaolinit được hình thành từ một mạng lưới tứ diện silic
liên kết với một mạng lưới bát diện nhôm tạo nên một lớp cấu trúc. Trong cấu trúc
không gian của kaolinit, ở mạng bát diện cứ ba vị trí tâm bát diện có hai vị trí bị
Al3+ chiếm giữ còn một vị trí bị bỏ trống. Điều đó giúp phân biệt kaolinit thuộc
phân nhóm diocta.

3


Các tứ diện đều quay đỉnh chung về phía mạng bát diện. Ở vị trí đỉnh chung
của tứ diện và bát diện thì ion OH- của bát diện được thay bằng ion O2- của tứ diện.
Do có cấu tạo như vậy nên mặt chứa những ion O2- nằm cạnh mặt chứa những ion
OH-. Giữa hai mặt đó xuất hiện một lực liên kết giữ chặt các lớp lại, chính vì vậy
mà mạng tinh thể kaolinit ít di động, hấp phụ ít nước, không trương nở.

I.1.2. Các tính chất cơ bản của cao lanh
Cũng như các khoáng sét khác, ba tính chất cơ bản của cao lanh thường được
đề cập đến là tính chất trao đổi ion, tính chất hấp phụ và tính chất xúc tác.
Bề mặt riêng của kaolinit không lớn, thường dao động từ 15 ÷ 20 m2/g. Điều
này đồng nghĩa với khả năng hấp phụ kém của kaolinit. Do có cấu trúc lớp kiểu 1:1,
khả năng trương nở rất kém nên người ta thường không sử dụng kaolinit làm chất
xúc tác mà chỉ sử dụng nó với vai trò chất nền.
Vị trí trao đổi trên bề mặt
Hạt
kaolinit

Vị trí trao đổi bên trong

Hình I.2. Các vị trí trao đổi ion khác nhau đối với hạt kaolinit.
Tính chất cơ bản còn lại của kaolinit là tính chất trao đổi ion. Trong đó, quá
trình trao đổi cation vào mạng tinh thể kaolinit thường được quan tâm nhiều hơn do
khả năng ứng dụng rộng hơn so với trao đổi anion [4]. Đối với kaolinit, dung lượng
trao đổi cation (CEC) rất nhỏ, chỉ khoảng 3 ÷ 15 meq/100g [4], [11] và thường phản
ánh hai tính chất quan trọng, đó là diện tích bề mặt và điện tích trên diện tích bề mặt
ấy.
CEC của kaolinit phụ thuộc nhiều vào pH của môi trường trao đổi và tăng dần
từ môi trường axit đến môi trường kiềm [11]. Ngoài ra, CEC còn phụ thuộc vào bản
chất của các cation trao đổi: với cation trao đổi hóa trị hai thường cho CEC lớn hơn
so với cation trao đổi hoá trị một. Điều này, được giải thích bởi phản ứng cho - nhận
proton xuất hiện đồng thời trên các vị trí của Si và Al trong mạng lưới cấu trúc.

4


Khi nghiên cứu nguyên nhân gây ra sự trao đổi cation trong kaolinit, các nhà

nghiên cứu cho rằng, có 2 nguyên nhân chủ yếu:
1) Sự phá vỡ liên kết trên bề mặt aluminosilicat làm tăng điện tích chưa bão
hòa và cần được cân bằng bởi các cation hấp phụ.
2) Trong mạng lưới tinh thể kaolinit tồn tại các nhóm OH. Nguyên tử H của
nhóm này có thể cũng bị thay thế bởi các cation có khả năng trao đổi. Một số nhóm
OH bao quanh bề mặt bị phá vỡ của kaolinit đã tạo điều kiện cho các nguyên tử H
trong nhóm này thực hiện phản ứng trao đổi. Đây là nguyên nhân trực tiếp gây ra sự
trao đổi cation trong kaolinit.
Ngoài ra, có thể còn một nguyên nhân thứ ba là sự thay thế đồng hình Si4+
bằng Al3+ trong mạng lưới tứ diện và Al3+ bằng các cation có hóa trị thấp hơn
(thường là Mg2+) trong mạng lưới bát diện làm xuất hiện điện tích âm trong mạng
lưới cấu trúc, dẫn đến sự trao đổi cation trong kaolinit.
Như vậy, kaolinit là aluminosilicat tự nhiên có dung lượng trao đổi cation nhỏ,
khả năng hấp phụ kém và hoạt tính xúc tác thấp nên ít có giá trị sử dụng làm chất
trao đổi ion, chất hấp phụ và chất xúc tác. Điều này hoàn toàn trái ngược với các
tính chất của aluminosilicat tinh thể (zeolit), nên việc nghiên cứu chuyển hóa
kaolinit thành zeolit rõ ràng không chỉ rất có ý nghĩa về mặt lý thuyết mà còn có ý
nghĩa lớn về mặt thực tiễn.
I.1.3. Ứng dụng của cao lanh
Cao lanh được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như: dùng làm chất
nền cho xúc tác (chất mang), để pha vào dung dịch khoan, để khử mùi, tẩy trắng
cho hiệu quả khá cao, dùng trong công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng, phụ gia cho
sơn, giấy, cao su,…. [11], [13].
Một ứng dụng quan trọng hơn cả của cao lanh là làm nguyên liệu cho tổng hợp
zeolit [4], [13] một vật liệu không thể thiếu trong các ngành công nghiệp phát triển
như hiện nay, nhất là trong ngành công nghệ lọc hóa dầu. Sử dụng zeolit trong các
phân đoạn như cracking xúc tác (zeolit Y), izome hoá (zeolit mordenit), alkyl hoá

5

(ZSM-5) [4], [18] polyme hoá… không những làm tăng năng suất, tăng hiệu quả
kinh tế mà còn làm giảm ô nhiễm môi trường [10], [11].
I.2. GIỚI THIỆU VỀ ZEOLIT
I.2.1. Khái niệm và phân loại zeolit
Zeolit là các aluminosilicat tinh thể có cấu trúc không gian ba chiều với hệ
thống lỗ xốp đồng đều và rất trật tự. Hệ mao quản trong zeolit có kích thước cỡ
phân tử, dao động trong khoảng 3 ÷12 Å [4], [11], [13].
Công thức hoá học của zeolit thường được biểu diễn dưới dạng [4], [5], [15]:
Mx/n.[(AlO2)x . (SiO2)y]. zH2O
Trong đó: - M là cation bù trừ điện tích khung, có hoá trị n;
-

x và y là số tứ diện nhôm và silic, thông thường y/x ≥1 và
thay đổi tuỳ theo từng loại zeolit;

-

z là số phân tử nước kết tinh. Ký hiệu trong móc vuông [ ] là
thành phần của một ô mạng cơ sở.

Theo quy tắc Loewenstein, hai nguyên tử Al không thể tồn tại lân cận nhau,
nghĩa là trong cấu trúc của zeolit không tồn tại các liên kết Al-O-Al mà chỉ tồn tại
các liên kết Al-O-Si và Si-O-Si. Do vậy, theo qui tắc này, tỷ số Si/Al = 1 là giới hạn
dưới. Tuy nhiên, trong thực tế vẫn gặp trường hợp zeolit A có tỷ số Si/Al bằng
0,925 và bằng 0,94 [4].
Có nhiều tiêu chí để phân zeolit thành các loại khác nhau như: Dựa vào nguồn
gốc, đường kính mao quản, tỉ số Si/Al và hướng không gian của các kênh hình
thành cấu trúc mao quản…
Trong các kiểu phân chia trên, thì kiểu phân chia zeolit theo tỷ số Si/Al được

coi là một đặc trưng quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và các tính chất
hoá lý của zeolit [4], [11].
Khi tỷ số Si/Al trong nhôm tăng từ 1 ÷ ∞ thì :
1) Tính chất bền nhiệt tăng từ 700 ÷ 1300oC [4], [11].
2) Cấu trúc thay đổi với SBU (Secondary Building Unit) từ vòng 4, 6, 8
cạnh đến vòng 5 cạnh.

6


3) Tính chất bề mặt từ ưa nước đến kỵ nước.
4) Số tâm axit giảm nhưng lực axit trên mỗi tâm tăng lên.
5) Dung lượng trao đổi cation giảm.
Ngoài ra, trong cùng một cấu trúc, khi tăng tỷ số Si/Al sẽ dẫn đến: Độ bền
thuỷ nhiệt tăng, kích thước ô mạng cơ sở giảm, các pic nhiễu xạ tia X dịch về phía
góc 2θ cao hơn, số sóng dao động mạng lưới trong phổ hấp thụ hồng ngoại dịch về
các giá trị cao hơn [4].
I.2.2. Cấu trúc tinh thể zeolit Y
Các zeolit tự nhiên cũng như zeolit tổng hợp đều có cấu trúc không gian ba
chiều, được hình thành từ các đơn vị sơ cấp là các tứ diện TO4 (T: Al, Si). Trong
mỗi tứ diện TO4, cation T được bao quanh bởi 4 ion O2- và mỗi tứ diện liên kết với
4 tứ diện quanh nó bằng cách ghép chung các nguyên tử oxy ở đỉnh. Khác với tứ
diện SiO4 trung hoà điện, mỗi một nguyên tử Al phối trí tứ diện trong AlO4- còn
thừa một điện tích âm, vì vậy, khung mạng zeolit tạo ra mang điện tích âm và cần
được bù trừ bởi các cation kim loại Mn+ nằm ngoài mạng.
O2-2O
O2-2-

Si4+

O2O2-

O2-

O2-

Al3+

O2-

O2-

a)

b)

Hình I.3. Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của zeolit: Tứ diện SiO4 (a), AlO4- (b).
Sự liên kết các tứ diện TO4 theo một trật tự nhất định sẽ tạo ra các SBU (đơn
vị cấu trúc thứ cấp) khác nhau. Hình I.4 trình bày 16 loại SBU mà mỗi cạnh trong
SBU biểu thị một liên kết cầu T-O-T. Trong ngoặc là tần số bắt gặp chúng trong các
zeolit[4], [11], [15].
Các SBU lại kết hợp với nhau tạo nên các họ zeolit với 85 loại cấu trúc
thuộc bảy nhóm và các hệ thống mao quản khác nhau [4], [15]. Hình I.5 mô tả sự
ghép nối các đơn vị cấu trúc sơ cấp và thứ cấp khác nhau tạo ra các zeolit A và

7


zeolit X (Y) [5]. Bảng I.2 thống kê các dữ liệu cấu trúc cơ bản của một số zeolit
thông dụng [3].

Hình I.4. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) trong zeolit.
X4
X6

Sodalit

Nối qua mặt
6 cạnh

Nối qua mặt 4

X6

Lăng trụ 6 cạnh
Zeolit kiểu
X (Y)

Zeolit
kiểu A
Hốc lớn

Hình I.5. Sự hình thành cấu trúc các zeolit A, X (Y)
từ các kiểu ghép nối khác nhau.

8


Bảng I.2. Dữ liệu cấu trúc cơ bản của một số zeolit thông dụng.
Zeolit

Nhóm

SBU

Kiểu đối xứng

Nhóm
không gian

Na-A

3

4-4(*), 4, 8, 6-2

Cubic

Fm 3C

Na-P1

1

4(*), 8

Tetragonal

I4

Na-X(Y)

4

6-6(*), 4, 6, 6-2

Cubic

Fd3m

Mordenit

6

5-1

Orthorhombic

Cmcm

ZSM-5

6

5-1

Orthorhombic

Pnma

Đường
kính mao
quản
4,1 ; 2,3(**)
3,1 x 4,5;
2,8 x4,8
7,4 ; 2,2(**)
6,5 x7,0 ;
2,6 x5,7
5,3 x5,6 ;
5,1x 5,5

(*) Các SBU thường gặp. (**) Đường kính mao quản thứ cấp
Công thức tiêu biểu của zeolit Y có dạng: [ 3], [4]:
Zeolit NaY: Na56[(AlO2)56.(SiO2)136].264H2O
Tỉ số Si/Al = 1,5 ÷ 3
Zeolit Y thuộc họ vật liệu faujazite, SBU là các vòng kép 6 cạnh (D6R). Đơn
vị cấu trúc cơ bản của zeolit Y là sodalit. Sodalit là một khối bát diện cụt gồm 8 mặt
6 cạnh và 6 mặt 4 cạnh do 24 tứ diện TO4 ghép lại. Mỗi nút mạng của zeolit Y đều
là các bát diện cụt và mỗi bát diện cụt liên kết với 4 bát diện cụt khác ở mặt 6 cạnh
thông qua liên kết cầu oxi (phối trí tứ diện như các đỉnh cacbon trong cấu trúc kim
cương). Số mặt 6 cạnh của bát diện cụt là 8, do đó tồn tại 4 mặt 6 cạnh còn trống
của mỗi bát diện cụt trong zeolit Y. Hình I.6 trình bày cấu trúc khung mạng của
zeolit Y. Theo kiểu cấu trúc này, một ô mạng cơ sở chứa 8 bát diện cụt. Do vậy,
−

trong một ô mạng cơ sở, tổng số tứ diện SiO4 và AlO4 bằng 192 và chứa 384 oxy.
Kiểu sắp xếp trong cấu trúc này tạo ra các hốc lớn (hốc α) với đường kính khoảng
13Å. Mỗi hốc lớn thông với 4 hốc lớn khác qua các vòng 12 nguyên tử oxy có
đường kính bằng 7,4 Å tạo nên một cấu trúc mạng có độ rỗng cao. Các tâm hoạt

động xúc tác cho nhiều phản ứng hầu hết nằm trong những hốc lớn. Khi hốc lớn
thông với hốc nhỏ (sodalit – hốc β) hoặc các hốc nhỏ thông với nhau qua cửa sổ
được giới hạn bởi vòng 6 nguyên tử oxi tạo nên hệ thống mao quản thứ cấp có
đường kính bằng 2,2 Å nhỏ hơn nhiều so với kích thước phân tử nên ít được quan
tâm trong xúc tác.

9


Hình I.6. Cấu trúc khung mạng của zeolit Y.
Trong zeolit Y, các cation bù trừ điện tích khung chiếm các vị trí khác nhau
trong mao quản, tuỳ thuộc vào bản chất cation, mức độ trao đổi, điều kiện xử lý
nhiệt và tỉ số Si/Al [4].
Công thức hoá học đối với một ô mạng cơ sở của zeolit NaX và NaY như sau [8]:
Zeolit NaX: Na86[(AlO2)86.(SiO2)106].264H2O
Zeolit NaY: Na56[(AlO2)56.(SiO2)136].264H2O
Từ đây ta có thể thấy, zeolit X nghèo silic hơn zeolit Y mặc dù tổng các cation
Si4+ và Al3+ đều bằng 192 và bằng số đỉnh của một ô mạng cơ sở. Do vậy, zeolit X
có độ bền kém hơn so với zeolit Y vì tỷ số Si/Al có ảnh hưởng đến độ bền của
zeolit, khi tỷ số này càng cao thì độ bền cơ nhiệt càng cao.
I.2.3. Các tính chất của zeolit Y
I.2.3.1. Tính chất xúc tác
Zeolit sau khi tổng hợp thường ở dạng Na+ và có tỷ số SiO2/Al2O3 = 3 ÷ 6 [4].
Dạng này thường không thể hiện tính chất xúc tác axit. Vì vậy, khi sử dụng zeolit
làm xúc tác với chức năng axit, phải trao đổi Na+ bằng H+ hoặc bằng các cation kim
loại đa hoá trị (thường là các cation đất hiếm) [4], [15] để tăng độ bền thuỷ nhiệt và
bền xúc tác theo thời gian. Khi đó, zeolit được coi là các axit rắn vì có chứa 2 loại

10

tâm axit: Tâm Bronsted (tâm cho H+) và tâm Lewis (tâm nhận cặp electron). Các
tâm này có thể được hình thành theo 5 cách sau đây [4]:
1. Phân huỷ nhiệt zeolit đó trao đổi cation với NH4+:
Na+
NH4+

O

Si

NH4+

Al

Si

−Na+

O

H

300-5000C

Al

O

Si

−NH3

Al

2. Tiếp tục nung sẽ xảy ra quá trình dehydroxyl hoá cấu trúc, tạo một tâm
Lewis từ 2 tâm Bronsted:
H
≥ 4000C

O
2

Si

Al

−H2O

+

Si

Tâm Bronsted

Al

+

O

Si

Al

Tâm Lewis

3. Xử lý zeolit trong môi trường axit (đối với các zeolit bền có tỷ số Si/Al
cao):
Na+
Si

O

H

H+
HCl

Al

Si

−NaCl

O

Al

Si

O

Al

4. Sự thuỷ phân cation đa hoá trị ở nhiệt độ cao:
[Me(H2O)x-1OH](n−1)+

O
n

[Me (H2O)x] + n

Si

O
Al

(n-1)

Si

O
Al

+

5. Sự khử cation kim loại chuyển tiếp:

Me

+ n

Si

Si

Al

H
O

O
n+

H

Al

+ n/2 H2

o

Me + n

Si

Al

Đối với zeolit cũng như với các axit rắn khác, độ axit được biểu thị bằng số

lượng và lực của tâm axit, được xác định bằng các phương pháp thực nghiệm, điển
hình như TPD-NH3, IR, hấp phụ pyridin và phân tích nhiệt [8].

11


Độ axit của zeolit chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như: cấu trúc tinh thể của
zeolit (sự thay đổi góc liên kết Si-OH-Al); tỷ số Si/Al trong zeolit, tỷ số này càng
cao thì có các tâm axit mạnh hơn [15]; bản chất và hàm lượng của cation trao đổi;
các điều kiện xử lý nhiệt...
I.2.3.2. Tính chất chọn lọc hình dạng
Tính chất chọn lọc hình dạng của xúc tác zeolit có liên quan chặt chẽ với tác
dụng “rây phân tử” trong hấp phụ và là đặc tính rất quan trọng khi sử dụng zeolit
làm xúc tác trong các phản ứng hoá học [3], [13]. Chọn lọc hình dạng là sự chọn lọc
theo kích cỡ và hình dạng của phân tử khuếch tán vào và ra khỏi hệ thống mao
quản, làm ảnh hưởng đến hoạt tính và độ chọn lọc của xúc tác.
Về nguyên tắc, một phân tử muốn phản ứng trong các zeolit cần phải trải qua
các giai đoạn: Hấp phụ trên bề mặt ngoài của xúc tác → khuếch tán qua các cửa sổ
vào mao quản và tiến về phía tâm hoạt tính → hấp phụ trên các tâm hoạt tính bên
trong mao quản và tạo hợp chất trung gian của phản ứng → phản ứng → giải hấp
phụ và khuếch tán ra khỏi mao quản [5]. Trong các giai đoạn trên có thể thấy, khả
năng khuếch tán của các phân tử có ảnh hưởng rất lớn đến toàn bộ tiến trình phản
ứng. Mà khả năng khuếch tán lại phụ thuộc vào bản chất phân tử và phụ thuộc vào
kích thước của hệ mao quản trong zeolit, do đó, với cấu trúc mao quản rất đặc biệt
và đồng đều, zeolit chỉ cho phép các phân tử có kích thước động học tương đương
và nhỏ hơn kích thước cửa sổ đi vào và thoát ra khỏi các mao quản của nó.
Có ba hình thức chủ yếu của sự xúc tác chọn lọc hình dạng [4], [13]:
1) Chọn lọc chất tham gia phản ứng: Chỉ những phân tử có khả năng thâm
nhập vào bên trong mao quản của zeolit mới có thể tham gia phản ứng.
2) Chọn lọc hợp chất trung gian: Phản ứng ưu tiên xảy ra theo hướng tạo hợp

chất trung gian hoặc trạng thái chuyển tiếp có kích thước phù hợp với kích thước
mao quản của zeolit.
3) Chọn lọc sản phẩm phản ứng: Là trường hợp các chất phản ứng dễ dàng
thâm nhập vào bên trong mao quản của zeolit để tham gia chuyển hoá tạo các sản

12


phẩm có độ cồng kềnh khác nhau nhưng chỉ những sản phẩm có kích thước phù hợp
với kích thước mao quản mới có thể khuếch tán khỏi mao quản để tạo ra sản phẩm
cuối cùng. Sản phẩm nào có tốc độ khuếch tán lớn nhất sẽ cho độ chọn lọc theo sản
phẩm đó là lớn nhất.
1.2.3.3. Tính chất trao đổi cation
Nguyên tắc là dựa trên hiện tượng trao đổi thuận nghịch hợp thức giữa các
cation trong dung dịch với các cation bù trừ điện tích âm trong khung mạng zeolit.
Sự trao đổi này tuân theo quy luật tỷ lượng, nghĩa là qui luật trao đổi “tương đương
1-1” theo hoá trị [3], [4].
Trong quá trình trao đổi cation, các thông số mạng của zeolit không bị thay
đổi, khung mạng zeolit không bị trương nở, nhưng đường kính trung bình của các
mao quản sẽ thay đổi [2]. Sự tăng kích thước mao quản xảy ra khi quá trình trao đổi
làm giảm số lượng cation hoặc làm giảm kích thước cation trao đổi và kích thước
mao quản sau khi trao đổi sẽ giảm đi nếu cation thay thế có kích thước lớn hơn kích
thước của cation ban đầu.
Khả năng trao đổi cation của zeolit phụ thuộc chủ yếu vào 7 yếu tố sau:
1) Bản chất cation trao đổi (điện tích, kích thước cation trong trạng thái hydrat
hoá và dehydrat hoá);
2) Nhiệt độ môi trường phản ứng;
3) Nồng độ cation trong dung dịch;
4) Bản chất của anion kết hợp với cation trong dung dịch;
5) Dung môi hoà tan;

6) Đặc điểm cấu trúc của zeolit;
7) pH của dung dịch trao đổi.
Sự trao đổi cation trong zeolit được thực hiện do trong cấu trúc của chúng có
các tứ diện AlO4− . Bởi vậy, khi zeolit có đường kính mao quản lớn hơn kích thước
của cation trao đổi thì tỷ số SiO2/Al2O3 của zeolit có ảnh hưởng rất lớn đến dung
lượng trao đổi. Thông thường, các zeolit có tỷ lệ SiO2/Al2O3 càng thấp thì khả năng

13


trao đổi cation càng cao và ngược lại. Bảng I.3 trình bày dung lượng trao đổi cation
(CEC) của một số zeolit phụ thuộc vào tỷ số SiO2/Al2O3 .
Bảng I.3. Dung lượng trao đổi cation của một số zeolit.
Zeolit

4A

X

Y

Erionit

T

Mordenit

SiO2/Al2O3

2

2,5

4

6

7

10

7,0

6,4

5,0

3,8

3,4

2,6

CEC, meq
Na+/g

Bên cạnh dung lượng trao đổi, vận tốc trao đổi cation cũng phụ thuộc mạnh
vào đường kính mao quản và kích thước của các cation. Vận tốc trao đổi càng lớn
khi kích thước cation trao đổi càng nhỏ và đường kính mao quản của zeolit càng
lớn. Khi cation trao đổi có kích thước lớn hơn đường kính mao quản của zeolit thì

sự trao đổi có thể diễn ra chậm trên bề mặt zeolit. Dựa vào tính chất trao đổi cation,
các zeolit có tỷ lệ SiO2/Al2O3 thấp thường được sử dụng trong công nghiệp sản xuất
các chất tẩy rửa và xử lý nước thải công nghiệp có chứa các cation kim loại nặng
[8].
1.2.3.4. Tính chất hấp phụ
Hấp phụ là quá trình làm tăng nồng độ chất bị hấp phụ trên bề mặt chất hấp
phụ, các zeolit có diện tích bề mặt ngoài nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích bề mặt
trong, vì vậy, quá trình hấp phụ của zeolit chủ yếu xảy ra ở bên trong các mao quản.
Nghĩa là, để thực hiện quá trình hấp phụ, các chất hấp phụ phải khuếch tán vào
trong các mao quản của zeolit. Những phân tử có kích thước bằng hoặc nhỏ hơn
kích thước của sổ của zeolit thì mới đi vào được, đó chính là tính chất hấp phụ chọn
lọc của zeolit. Do đó, khả năng hấp phụ của zeolit không những phụ thuộc vào bản
chất phân tử chất bị hấp phụ và kích thước của hệ mao quản trong zeolit, mà còn
phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như áp suất, nhiệt độ, bản chất của mỗi loại zeolit
v.v...

14


Cân bằng hấp phụ được xác định bởi lực tĩnh điện và bởi lực phân tán. Đối với
các zeolit giàu nhôm như zeolit A và X, khi điện tích âm của mạng lưới đã được cân
bằng bởi các cation thích hợp, thì lực tĩnh điện chiếm ưu thế, dẫn đến sự hấp phụ tốt
các chất có mô men lưỡng cực lớn (như H2O và NH3) hoặc mô men bốn cực (như
N2) [4]. Ngược lại, đối với các zeolit giàu silic, thì sự hấp phụ chỉ do lực Vander
Waals. Khi ấy, ái lực liên kết của các chất bị hấp phụ phụ thuộc vào khả năng phân
cực và khối lượng phân tử của chúng. Đó chính là nguyên nhân của sự kỵ nước đối
với các zeolit giàu silic.
Bảng I.4. Kích thước phân tử và đường kính động học của một số
phân tử chất bị hấp phụ quan trọng.
Hợp chất

Kích thước Đường kính
phân tử, Å động học, Å

Hợp chất

Kích thước
phân tử, Å

Đường
kính động
học, Å

H2

3,1 x 2,4

2,89

CH4

4,2

3,8

O2

3,9 x 2,8

3,46

C2H2

5,7 x 3,7

3,3

N2

4,1 x 3,0

3,64

C2H4

5,0 x 4,4

3,9

CO

4,2 x 3,7

3,76

C3H6

-

4,5

CO2

5,1 x 3,7

3,30

C3H8

6,5 x 4,9

4,3

H2O

3,9 x 3,15

2,65

n-C4H10

4,9

4,3

NH3

4,1 x 3,8

2,60

i-C4H10

5,6

5,0

SO2

5,28 x 4,0

3,60

C6H6

6,6

5,85

H2S

4,36 x 4,0

3,60

(C4H9)3N

-

8,1

Về mặt lý thuyết có thể thấy rằng, zeolit có thể hấp phụ tốt các chất khi mao
quản của zeolit có đường kính động học không nhỏ hơn đường kính động học của
phân tử chất bị hấp phụ. Tuy nhiên, trong thực tế, khả năng hấp phụ tốt nhất khi các
đường kính động học này xấp xỉ nhau [4] (Xem bảng I.4 và bảng I.5).

15


Hình I.7. Mô hình hấp phụ para-xylen sử dụng tại Mỹ.
Bảng I.5. Kích thước mao quản, đường kính động học và khả năng
hấp phụ các chất tốt nhất đối với một số zeolit thông dụng.
Zeolit

Kích thước mao quản, Å

Đường kính động
học, Å

Hấp phụ tốt nhất

NaA

4,1; 2,3

3,9; 3,6

C2H4, O2

NaP1

3,1 x 4,5; 2,8 x 4,8

2,6

NH3, H2O

NaX

7,4 (vòng 12 oxy)

8,1

(C4H9)3N

NaY

7,4 (vòng 12 oxy)

8,1

(C4H9)3N

Gismondin

3,1 x 4,5; 2,8 x 4,8

2,6

NH3, H2O

Philipsit

3,6; 3,0 x 4,3; 3,2 x 3,3

2,6

NH3, H2O

I.2.4. Ứng dụng của zeolit Y
Với các đặc tính nổi trội như bề mặt riêng lớn, lực axit mạnh và có thể điều
chỉnh được, kích thước mao quản đều đặn tạo ra tính chất chọn lọc hình dạng, ngoài
ra zeolit là vật liệu tương đối bền nhiệt và bền thuỷ nhiệt, có khả năng hoạt động tốt
trong các điều kiện khắc nghiệt. Vì vậy, lĩnh vực ứng dụng của zeolit ngày càng mở

16


rộng trong đó nhiều nhất vẫn là trong lĩnh vực lọc hoá dầu. Lượng zeolit sử dụng
trong lọc hoá dầu ngày càng tăng cả về số lượng chủng loại và khối lượng sử dụng.
Xúc tác chứa zeolit được sử dụng trong hầu hết các công đoạn quan trọng như
crackinh xúc tác, reforminh xúc tác, alkyl hoá, isome hoá, oligome hoá, thơm hoá
các alkan, alken... Hiện nay, zeolit chiếm tới 95% tổng lượng xúc tác trong lọc hoá
dầu [4], [13].
Ngoài ứng dụng trong lọc hoá dầu, zeolit Y còn sử dụng cho các mục đích
khác như dùng làm chất tẩy rửa, chất cải tạo nước trong nuôi trồng thuỷ sản [3],
chất làm khô không khí (khả năng làm khô của zeolit có thể đạt tới lượng ẩm còn
xấp xỉ 0,1÷0,3 gam hơi ẩm/gam chất); dùng để tinh chế cồn sinh học, khí, tách các
hỗn hợp hydrocacbon; dùng làm chất mang trong tác nhân lưu hoá cao su và chất
dẻo; dùng làm hạt trao đổi ion để tách đồng vị phóng xạ trong công nghệ hạt nhân.

Sự tách các dung môi, dioxin và đặc biệt là tách Hg từ khí thải công nghiệp bằng
zeolit Y đã đề nhôm là một lĩnh vực mới [4].
Trong nông nghiệp, zeolit còn được sử dụng như một chất hỗ trợ đất. Trong
trồng trọt, kết hợp với zeolit P1, hỗn hợp zeolit X, P1 là một hợp phần quan trọng
của chất cải tạo đất. Chúng làm giảm sự mất mát các chất dinh dưỡng do khả năng
giữ chúng lại trong hệ thống pore mở và giải phóng chậm theo nhu cầu cây trồng,
đồng thời đảm bảo cho đất có độ tơi xốp và độ ẩm thích hợp cho cây trồng phát
triển. Trong chăn nuôi, zeolit Y, X, P1 với vai trò phụ gia, nhờ tính chất hấp phụ khi
vào trong cơ thể vật nuôi nó có tác dụng hấp phụ các chất độc đồng thời làm tăng
khả năng tiêu hoá thức ăn trong vật nuôi do đó rút ngắn đáng kể thời gian sinh
trưởng của vật nuôi [4]. So với các chất hấp phụ khác thì zeolit có nhiều lợi thế hơn,
vì khả năng ổn định nhiệt cao, không cháy và có thể tái sinh, kể cả khi các chất bị
hấp phụ có nhiệt độ sôi cao hoặc tạo polyme. Hơn nữa, chúng ổn định cấu trúc khi
có mặt các cấu tử như SO2, HCl trong khí cháy [4].
I.3. GIỚI THIỆU VỀ NANOZEOLIT
Nanozeolit thực chất là các zeolit thông thường với kích thước hạt nhỏ cỡ
nanomet [3]. Sự giảm cỡ hạt từ micromet xuống nanomet dẫn đến thay đổi tính chất
của vật liệu này. Chúng không những mang đầy đủ tính chất của một zeolit thông

17