Nghiên cứu chế tạo zeolite a từ tro trấu và ứng dụng để lọc nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------

NGÔ THỊ THU HIỀN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ZEOLITE A TỪ TRO
TRẤU VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ LỌC NƢỚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

QUẢNG BÌNH, NĂM 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------

Ngô Thị Thu Hiền

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ZEOLITE A TỪ TRO
TRẤU VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ LỌC NƢỚC

Khóa luận tốt nghiệp đại học
Ngành: Đại học Sư phạm Hóa
Hệ đào tạo: Chính quy
Khóa học : 2013 – 2017

Cán bộ hƣớng dẫn: ThS. Nguyễn Đức Minh

QUẢNG BÌNH, NĂM 2017

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy Nguyễn
Đức Minh – người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt khoảng thời gian thực
hiện khóa luận này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô thuộc Bộ môn Hóa đã truyền đạt
những kiến thức hữu ích đồng thời tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành khoá luận này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè cũng như những người bạn vẫn luôn
bên cạnh động viên, nhiệt tình giúp đỡ những lúc khó khăn để em có thể hoàn thành tốt
bài khóa luận này.
Do thời gian, điều kiện cũng như kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên khóa
luận này chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý
chân thành của thầy cô để bài khóa luận trở nên hoàn chỉnh hơn.
Xin kính chúc quý Thầy, Cô sức khỏe và thành công trong sự nghiệp đào tạo
những thế hệ tri thức tiếp theo trong tương lai.
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!
Đồng Hới, tháng 5 năm 2017
Sinh viên
Ngô Thị Thu Hiền


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và dưới sự hướng dẫn
khoa học của ThS. Nguyễn Đức Minh. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong khóa luận
này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Những số liệu
trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu
thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội
dung khóa luận của mình.

Đồng Hới, tháng 5 năm 2017
Sinh viên
Ngô Thị Thu Hiền


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................. 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................................... 2
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT......................................................................................... 3
A. MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 4
B. NỘI DUNG .................................................................................................................... 6
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................. 6
1.1. Sơ lược lịch sử và sự phát triển của zeolite............................................................... 6
1.2. Khái niệm và phân loại zeolite .................................................................................. 6
1.2.1. Khái niệm ........................................................................................................... 6
1.2.2. Phân loại zeolite ................................................................................................. 7
1.3. Cấu trúc tinh thể zeolite ............................................................................................ 9
1.3.1. Đặc điểm cấu trúc của zeolite ............................................................................ 9
1.3.2. Phân loại cấu trúc zeolite ................................................................................. 10
1.4. Tính chất của zeolite ............................................................................................... 11
1.4.1. Tính chất trao đổi cation .................................................................................. 11
1.4.3. Tính chất xúc tác [6] ........................................................................................ 13
1.4.4. Tính chất chọn lọc hình dạng ........................................................................... 14
1.5. Tổng hợp zeolite ...................................................................................................... 15
1.5.1. Cơ chế kết tinh zeolite ..................................................................................... 15
1.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tổng hợp zeolite .................................. 16
1.6. Ứng dụng của zeolite .............................................................................................. 18
1.6.1. Ứng dụng trong công nghiệp ........................................................................... 18
1.6.2. Ứng dụng trong nông nghiệp ........................................................................... 18
1.6.3. Ứng dụng trong xử lý môi trường .................................................................... 19

1.6.4. Ứng dụng trong y học ...................................................................................... 19
1.7. Quá trình tổng hợp zeolite ....................................................................................... 19
1.8. Giới thiệu về trấu và tro trấu ................................................................................... 20
1.9. Giới thiệu về zeolite A ............................................................................................ 21
1.9.1. Cấu trúc zeolite A ............................................................................................ 21
1.9.2. Tổng hợp zeolite A .......................................................................................... 22
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM ...................................................................................... 24
2.1. Mục đích và nội dung nghiên cứu ........................................................................... 24
2.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 24


2.2.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR) [8] ................................................ 24
2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ................................................................ 25
2.2.3. Ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) ....................................................................... 27
2.3. Thực nghiệm ........................................................................................................... 28
2.3.1. Nguyên liệu và hóa chất................................................................................... 28
2.3.2. Xác định độ ẩm và độ tro hóa của trấu ............................................................ 28
2.3.3. Tổng hợp zeolite A .......................................................................................... 28
2.3.4. Khảo sát khả năng ứng dụng zeolite A trong lọc nước.................................... 30
3.1. Xác định độ ẩm và độ tro hóa của trấu.................................................................... 31
3.1.1 Độ ẩm của trấu .................................................................................................. 31
3.1.2. Độ tro hóa của trấu........................................................................................... 31
3.2. Xác định hàm lượng oxit kim loại trong tro trấu .................................................... 31
3.2.1. Hàm lượng SiO2 trong vỏ trấu ......................................................................... 31
3.2.2. Hàm lượng SiO2 trong tro trấu ......................................................................... 31
3.3. Nghiên cứu zeolite A bằng phương pháp XRD ...................................................... 32
3.4. Nghiên cứu zeolite A bằng phương pháp SEM ...................................................... 34
3.5. Nghiên cứu zeolite A bằng phương pháp IR........................................................... 34
3.6. Khảo sát khả năng ứng dụng zeolite A trong lọc nước ........................................... 36
C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 37

1. Kết luận ...................................................................................................................... 37
2. Kiến nghị .................................................................................................................... 37
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 40


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Sự thay đổi cấu trúc và tính chất hóa lý của zeolite theo tỉ lệ Si/Al ……...8
Bảng 1.2. Nhóm đơn vị vấu trúc sơ cấp …………………………………………….11
Bảng 1.3. Dung lượng trao đổi cation của một số zeolite (mlđl Na+/g) …………... 12
Bảng 2.1. Hóa chất và dụng cụ ……………………………………………………..28
Bảng 3.1. Thành phần hóa học trong vỏ trấu ……………………………………….31
Bảng 3.2. Thành phần hóa học trong tro trấu ………………………………………32
Bảng 3.3. Kết quả phân tích mẫu nước hồ bằng zeolite đã tổng hợp ………………36

1


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của zeolite – tứ diện TO4: SiO4 và AlO4- …..9
Hình 1.2. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp của zeolite ………………………………..10
Hình 1.3. Giản đồ bão hòa – quá bão hòa của dung dịch tổng hợp zeolite ………15
Hình 1.4. Các giai đoạn hình thành tinh thể zeolite …………………………… 22
Hình 2.1. Sơ đồ làm việc của kính hiển vi điện tử quét ………………………….27
Hình 2.2. Sơ đồ xử lý trấu ………………………………………………………..29
Hình 2.3. Sơ đồ tổng hợp zeolite A từ tro trấu …………………………………...30
Hình 3.1. Giản đồ XRD mẫu zeolite A ……………………………………………..33
Hình 3.2. Ảnh SEM của mẫu zeolite ……………………………………………..34
Hình 3.3. Phổ IR của mẫu zeolite ………………………………………………...35

2


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
D4R: Double 4-rings (Vòng kép 4 cạnh)
D6R: Double 6-rings (Vòng kép 6 cạnh)
IR: Infrared (Hồng ngoại)
PDF: Powder Diffraction File (Thư viện phổ XRD)
SBU: Secondary Building Unit (Đơn vị cấu trúc thứ cấp)
SEM: Scanning Electron Microscopy (Hiển vi điện tử quét)
S4R: Single 4-rings (Vòng đơn 4 cạnh)
S6R: Single 6-rings (Vòng đơn 6 cạnh)
XRD: X-Ray diffraction (Nhiễu xạ tia X).

3


A. MỞ ĐẦU
Zeolite là loại vật liệu được các nhà khoa học quan tâm từ lâu. Zeolite được nghiên
cứu lần đầu tiên vào năm 1756 bởi Cronstedt - một nhà khoáng vật học người Thụy
Điển. Đến nay các nhà khoa học đã có rất nhiều công trình nghiên cứu quan trọng về
zeolite và thấy được những ứng dụng to lớn của nó như xử lý các ion kim loại trong
nước, xúc tác cho các quá trình, hấp phụ, trao đổi ion, phân bón và nhiều ứng dụng khác.
Việt Nam là một nước nông nghiệp, có khoảng 25% dân số lao động trong lĩnh vực
này. Vì vậy, sản xuất nông nghiệp đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong nền kinh
tế quốc dân, đóng góp khoảng 20% GDP, gần 8,6% trong tổng kim ngạch xuất khẩu
của cả nước. Theo thống kế của bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, năm 2016
sản lượng lúa gạo của Việt Nam đạt khoảng 28.234 triệu tấn đứng thứ 5 trong top 10
quốc gia có sản lượng lúa gạo lớn nhất thế giới. Trung bình mỗi tấn lúa thải ra khoảng
0,12 – 0,15 tấn vỏ trấu, như vậy mỗi năm chúng ta thải ra môi trường tương đương từ 3

– 4 triệu tấn vỏ trấu – một con số không hề nhỏ. Việc tận dụng nguồn phế thải nông
nghiệp này làm chất đốt, trộn với đất sét làm bếp lò… chiếm một tỉ lệ khá khiêm tốn.
Do đó phần còn lại người dân đổ ra sông, các kênh rạch… gây ô nhiễm môi trường.
Thực trạng cho thấy vấn đề ô nhiễm ở nước ta đang ngày càng trở nên nghiêm trọng,
gây ảnh hưởng to lớn đến đời sống, kinh tế của con người. Trong đó, ô nhiễm nguồn
nước là vấn đề rất cấp thiết, cần được giải quyết một cách triệt để. Vì vậy, việc nghiên
cứu, chế tạo vật liệu xử lý nước có chất lượng cao và giá thành rẻ là một trong những
ưu tiên đang được quan tâm. Với thành phần của tro trấu chứa hàm lượng silic cao nên
nó là nguồn nguyên liệu rất tốt để tổng hợp zeolite – một loại vật liệu có giá trị kinh tế
cao đã và đang là hướng đi đúng đắn để có thể giải quyết được nhiều vấn đề, nhất là
vấn đề xử lí rác thải gây ô nhiễm môi trường hiện nay.
Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp zeolite từ các nguồn nguyên liệu
khác nhau chứa nhôm và silic. Ở Việt Nam hay các nước khác trên thế giới các nhà
khoa học quan tâm đến việc tổng hợp zeolite đi từ những nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ
tiền, có thể sản xuất với số lượng lớn như khoáng sét, cao lanh… Tuy nhiên, song song
với những yêu cầu trên về nguồn nguyên liệu các nhà khoa học còn đưa vấn đề bảo vệ
môi trường thành ưu tiên hàng đầu và nguồn nguyên liệu để tổng hợp zeolite từ vỏ trấu
đã đáp ứng được yêu cầu đó.

4


Việc sử dụng tro trấu làm nguồn cung cấp silic cho quá trình tổng hợp zeolite được
nghiên cứu rất nhiều ở các quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam đã có nhiều công trình
nghiên cứu tổng hợp zeolite từ tro trấu như zeolite 4A, zeolite ZSM. Việc nghiên cứu
tổng hợp zeolite A từ tro trấu có nhiều ứng dụng hữu ích nên trong bài khóa luận này
tôi tập trung nghiên cứu chế tạo zeolite A từ tro trấu – một nguồn nguyên liệu sẵn có
trong nước đề giải quyết vấn đề tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp, đáp ứng được
đầy đủ các yêu cầu đặt ra hiện nay với nguồn nguyên liệu: sẵn có, rẻ tiền và biến phế
thải nông nghiệp thành vật liệu có giá trị kinh tế cao.

Đó là lý do tôi chọn đề tài là “Nghiên cứu chế tạo zeolite A từ tro trấu và ứng dụng
để lọc nước” nhằm tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp là vỏ trấu để điều chế zeolite
và xem xét khả năng ứng dụng của nó trong lọc nước.

5


B. NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Sơ lƣợc lịch sử và sự phát triển của zeolite
Năm 1756 khi Axel Fredrik Cronsted – nhà khoáng vật học người Thụy Điển tập hợp
được những khoáng vật tinh thể từ mỏ đồng và đặt tên là “zeolite”, bắt nguồn từ tiếng
Hy Lạp, có nghĩa là “đá sôi”, vì khi khoáng vật đó bị đun nóng thì nhận thấy có hơi
nước bốc ra; từ khi phát hiện ra zeolite đến nay đã hơn 260 năm. Dần dần zeolite được
nghiên cứu ngày càng sâu sắc và phát hiện được nhiều khả năng ứng dụng hữu ích đa
dạng, đến nay zeolite đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông
nghiệp, y học và xử lý môi trường.
Năm 1932, Mac Bai [13] đã làm rõ hiệu ứng “Rây phân tử”, sau đó vào năm 1944, Barrer
và Ibbitson đã chỉ ra rằng hiệu ứng này cho phép tách các đồng phân n và iso parafin.
Từ năm 1960, zeolite được ứng dụng làm xúc tác trong công nghiệp chế biến dầu
khí, zeolite được đánh giá đã mang lại biến đổi có tính chất cách mạng và bắt đầu một
thời kì nghiên cứu khoa học về zeolite.
Công trình nghiên cứu về zeolite đầu tiên của người Việt Nam cũng bắt đầu từ những
năm 60 của thế kỷ trước và cho đến nay lĩnh vực vẫn còn sức hấp dẫn nhiều nhóm
nghiên cứu ở nước ta không ngừng tiến hành các công trình nghiên cứu về zeolite.
Năm 1756 zeolite tự nhiên được phát hiện lần đầu tiên, vào năm 1949 tại chi nhánh
Linde (Linde division) của hãng Union Carbide ở Mỹ đã tổng hợp zeolite đầu tiên là
zeolite A [11]. Đến nay, có khoảng hơn 48 loại zeolite tự nhiên được tìm thấy và trên
200 loại zeolite được tổng hợp [10].
Các loại zeolite tổng hợp như zeolite A, Faujazit (X,Y), họ ZSM-5 có nhiều tính chất

tốt hơn zeolite tự nhiên. Các loại zeolite này đã được ứng dụng rộng rãi trong công
nghiệp, chủ yếu trong các lĩnh vực:
- Hấp phụ: Tách, làm khô, làm sạch các chất khí hoặc chất lỏng.
- Xúc tác: Zeolite dùng làm xúc tác trong lĩnh vực tổng hợp hữu cơ hóa dầu và đã mở
rộng được lĩnh vực ứng dụng của các sản phẩm hữu cơ khác nhau: ankyl hóa, hidro
hóa, refoming, cracking,…

1.2. Khái niệm và phân loại zeolite
1.2.1. Khái niệm
Zeolite là khoáng chất silicat nhôm (aluminosilicat tinh thể) của một số kim loại có
cấu trúc không gian ba chiều, với hệ thống lỗ xốp đồng đều và rất trật tự. Hệ thống
6


mao quản trong zeolite có kích thước cỡ phân tử, dao động trong khoảng 3 – 12 Å
[1,10].
Công thức hóa học của zeolite thường được biểu diễn dưới dạng:
M2/nO . Al2O3 . x SiO2 . y H2O [16]
Trong đó, M : kim loại kiềm hoặc kiềm thổ
n: hóa trị của kim loại M
x: tỉ số mol SiO2/Al2O3
y: số phân tử nước kết tinh
Tỷ số x 2 là sự thay đổi đối với từng loại zeolite cho phép xác định thành phần và
cấu trúc của từng loại.
Ví dụ:

Zeolite A có x = 2.
Zeolite X có x = 2,3

3.

Zeolite Y có x = 3,1

6.

Mordenit tổng hợp có x

10. Đặc biệt các Zeolite họ pentasit có x = 20 - 1000.

Riêng đối với Zeolite ZSM-5 được tổng hợp dùng chất cấu trúc có 7

x

200.

1.2.2. Phân loại zeolite
Có nhiều cách để phân loại zeolite nhưng người ta thường dựa vào nguồn gốc, đường
kính mao quản, tỉ lệ Si/Al và chiều hướng không gian của các kênh hình thành cấu trúc
mao quản [1].
1.2.2.1. Phân loại theo nguồn gốc
Có 2 loại: Zeolite tự nhiên và zeolite tổng hợp
- Zeolite tự nhiên được hình thành từ sự kết hợp giữa đá và tro của núi lửa với các kim
loại kiềm có trong nước ngầm, chúng thường kém bền và độ tinh khiết không cao nên
chỉ có một vài loại tự nhiên có khả năng ứng dụng thực tế như: Analcime, chabazite,
hurdenite, clinoptilonit, … và chúng chỉ phù hợp với những ứng dụng không yêu cầu
độ tinh khiết cao như sử dụng làm chất độn trong công nghiệp chất tẩy rửa và hấp phụ.
- Zeolite tổng hợp có độ tinh khiết cao, thành phần đồng nhất và đa dạng về chủng
loại nên được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong nghiên cứu.
1.2.2.2. Phân loại theo đường kính mao quản
Việc phân loại zeolite theo đường kính mao quản rất thuận tiện cho việc nghiên cứu

ứng dụng của zeolite, theo cách này zeolite được chia làm 3 loại:
- Zeolite có mao quản hẹp: đường kính mao quản < 5 Å, cửa sổ mao quản tạo
nên bởi vòng ≤ 8 oxy như zeolite A, P1.
7


- Zeolite có mao quản trung bình: đường kính mao quản từ 5Å đến 6Å cửa sổ
mao quản tạo nên bởi vòng 10 oxy như zeolite ZSM – 5.
- Zeolite có mao quản rộng: đường kính mao quản > 7Å, cửa sổ mao quản tạo
nên bởi vòng ≥ 12 oxy như zeolite X, Y.
1.2.2.3. Phân loại zeolite theo tỉ lệ Si/Al
Việc phân loại zeolite theo tỉ lệ Si/Al hay phân loại theo thành phần hoá học. Theo
cách phân chia này thì zeolite được chia thành các loại chính sau [11]
- Zeolite có hàm lượng silic thấp khi tỉ lệ Si/Al = 1

1,5 như zeolite A, P1, X.

- Zeolite có hàm lượng silic trung bình khi tỉ lệ Si/Al = 1,5

5 và có thể lên tới 10

như zeolite Y, mordenit.
- Zeolite có hàm lượng silic cao khi tỉ lệ Si/Al 10 như zeolite ZSM-5, ZSM-11.
- Rây phân tử Silic: là loại vật liệu có cấu trúc tinh thể tương tự aluminosilicat tinh thể
nhưng lại không chứa Al. Vật liệu này kị nước và không chứa cation bù trừ điện tích
khung, do đó hoàn toàn không có tính chất trao đổi ion.
- Zeolite biến tính: Là zeolite sau khi tổng hợp được người ta có thể dùng các phương
pháp biến tính để biến đổi thành phần hoá học của zeolite. Ví dụ như phương pháp
tách nhôm ra khỏi mạng lưới tinh thể và thay thế vào đó là Silic hoặc nguyên tố có hoá
trị 3 hoặc hoá trị 4 gọi là phương pháp tách nhôm.

Việc phân loại zeolite theo tỉ lệ Si là một trong những đặc trưng quan trọng ảnh
hưởng trực tiếp đến cấu trúc và các tính chất hóa lý của zeolite. Sự thay đổi cấu trúc và
tính chất hóa lý của zeolite theo tỉ lệ Si/Al được thể hiện ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Sự thay đổi cấu trúc và tính chất hóa lý của zeolite theo tỉ lệ Si/Al [1]
Tỉ lệ Si/Al tăng từ 1
1. Tính chất bền nhiệt tăng từ 700 – 1300
2. Cấu trúc thay đổi từ vòng 4, 6, 8 đến vòng 5.
3. Tính chất bề mặt từ ưa nước đến kị nước.
4. Số tâm axit giảm nhưng lực axit trên mỗi tâm tăng.
5. Tổng dung lựng trao đổi cation giảm.
Ngoài ra, trong cùng một cấu trúc độ bền thủy nhiệt tăng, kích thước ô mạng cơ
sở giảm, các pic nhiễu xạ tia X dịch về phía góc 2 cao hơn, số sóng dao động mạng
lưới trong phổ hấp thụ hồng ngoại dịch về phía có giá trị cao hơn khi tăng tỉ lệ Si/Al.
1.2.2.4. Phân loại theo chiều hướng không gian của các kênh hình thành cấu trúc mao
quản
8


Dựa theo hướng không gian của các kênh hình thành mao quản, người ta chia zeolite
làm 3 loại:
+ Zeolite có hệ thống mao quản một chiều như analcim, ZSM-22.
+ Zeolite có hệ thống mao quản hai chiều như mordenit, natronit, ZSM-5.
+ Zeolite có hệ thống mao quản 3 chiều như zeolite X, Y.
1.3. Cấu trúc tinh thể zeolite
1.3.1. Đặc điểm cấu trúc của zeolite
Zeolite có cấu trúc phức tạp. Các zeolite tự nhiên và zeolite 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 oxi ở đầu đỉnh. Khác
với tứ diện SiO4 trung hòa điện, trong tứ diện AlO4-, Al có hoá trị 3 nhưng có số phối

trí 4 nên tứ diện này còn thừa một điện tích âm. Vì vậy, khung mạng zeolite tạo ra
mang điện tích âm và cần được bù trừ bởi các cation kim loại Mn+ nằm ngoài mạng.
Các cation Mn+ này thường là cation kim loại thuộc nhóm I (Na,K) và II (Mg,Ca,Ba)
trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hoá học.

Hình 1.1. Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của zeolite – tứ diện TO4: SiO4 và AlO4Các tứ diện zeolite sẽ trở nên khác nhau bắt đầu khi các đơn vị cấu trúc sơ cấp kết
nối theo những cách khác nhau thành những đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU).

9


Hình 1.2. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp của zeolite [11]
Các SBU lại kết hợp với nhau tạo nên các họ zeolite với nhiều loại cấu trúc thuộc các
nhóm và các hệ thống mao quản khác nhau.
1.3.2. Phân loại cấu trúc zeolite
Dựa trên cơ sở hình học của khung cấu trúc zeolite, Smith, Fisher và Meier, Breck đã
phân loại zeolite thành 7 nhóm đơn vị SBU. Mỗi SBU đặc trưng cho một cách sắp xếp
của tứ diện TO4. 7 nhóm phân loại đó là:

10


Bảng 1.2. Nhóm đơn vị vấu trúc sơ cấp [11]
Nhóm

Đơn vị cấu trúc sơ cấp SBU

1

Vòng 4 cạnh đơn, S4R

2

Vòng 6 cạnh đơn, S6R

3

Vòng 4 cạnh kép, D4R

4

Vòng 6 cạnh kép, D6R

5

Tổ hợp 4-1, đơn vị T5O10

6

Tổ hợp 5-1, đơn vị T8O16

7

Tổ hợp 4-4-1, đơn vị T10O20

Phương pháp phân loại này cho phép dễ dàng mô tả cấu trúc zeolite bằng các đơn vị
cấu trúc đa diện.
1.4. Tính chất của zeolite
Zeolite có rất nhiều tính chất, trong đó có 4 tính chất cơ bản là trao đổi cation, hấp
phụ, xúc tác và chọn lọc hình dạng.

1.4.1. 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 zeolite. Sự trao
đổi này tuân theo quy tắc tỷ lượng, nghĩa là quy luật trao đổi tương đương theo tỉ lệ
1-1 [3].
Do cấu trúc tinh thể không gian ba chiều bền vững nên khi trao đổi ion các thông số
mạng của zeolite không bị thay đổi, khung zeolite không bị trương nở. Đây là một đặc
tính quý giá của zeolite.
Khi xảy ra quá trình trao đổi cation thì đường kính trung bình của các mao quản
trong zeolite tăng lên … Chẳng hạn, như 1 cation Ca2+ đổi được 2 cation Na+ thì số
cation sẽ bớt đi nhưng đường kính trung bình của mao quản tăng lên. Hoặc là, khi 1 H+
trao đổi với 1 Na+ thì tính axit của zeolite không những tăng mà đường kính trung bình
của mao quản cũng tăng theo vì kích thước của nguyên tử H nhỏ hơn nguyên tử Na.
Quá trình trao đổi cation phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng chủ yếu phụ thuộc vào 7
yếu tố sau đây:
- Bản chất cation trao đổi: (Điện tích, kích thước cation trong trạng thái hydrat hóa và
dehydrat hóa).
- Nhiệt độ môi trường phản ứng.
11


- Nồng độ cation trong dung dịch.
- Bản chất của anion kết hợp với cation trong dung dịch.
- Dung môi hòa tan cation (thông thường dung môi là nước, đôi khi là dung môi hữu cơ).
- pH của dung dịch trao đổi.
- Đặc điểm cấu trúc của zeolite.
Sự trao đổi cation trong zeolite được thực hiện nhờ các cửa sổ mao quản. Do đó,
đường kính mao quản ảnh hưởng rất lớn đến dung lượng trao đổi ion. Bảng 1.3 trình
bày dung lượng trao đổi cation của một số zeolite phụ thuộc vào kích thước của mao
quản và tỉ số mol SiO2/Al2O3 [6].

Bên cạnh dung lượng trao đổi, vận tốc trao đổi cation cũng phụ thuộc vào đường
kính của mao quản và kích thước của cation. Vận tốc trao đổi lớn khi kích thước của
cation bé và đường kính mao quản lớn. Khi cation có kích thước lớn hơn đường kính
mao quản thì sự trao đổi có thể diễn ra chậm trên bề mặt của zeolite.
Bảng 1.3. Dung lượng trao đổi cation của một số zeolite (mlđl Na+/g) [6]
Kích thước mao quản

Tỉ lệ mol

(Å)

SiO2/Al2O3

4A
X

4,2 và 2,2
7,4

2
2,5

7,0
6,4

Chabazit
Y
Cromit
KL
Mordenit

3,7 4,2
7,4

4
5
6
6
10

4,9
4,4
3,8
3,8
2,6

10
10

2,4
2,5

Tên Zeolite

Ferrierit
Clinoptilonit

3,6 5,2
7,1
6,7

7,0

4,3

5,5

4,0

5,5

Mlđl Na+/ 1g mẫu

Dựa vào tính chất trao đổi của cation, các zeolite có tỉ lệ mol 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 [4].
1.4.2. Tính chất hấp phụ [3]
Zeolite có cấu trúc tinh thể với hệ thống lỗ xốp có kích cỡ phân tử (3-12 Å) và rất
đồng đều, nên hấp phụ chọn lọc với dung lượng hấp phụ lớn là đặc trưng quan trọng
của zeolite.
12


Các zeolite có diện tích bề mặt ngoài nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích bề mặt trong,
nên quá trình hấp phụ của zeolite chủ yếu xảy ra ở bên trong các mao quản. Do đó, khả
năng hấp phụ của zeolite không những phụ thuộc vào bản chất phân tử chất bị hấp phụ
và kích thước của hệ mao quản trong zeolite, mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác
như áp suất, nhiệt độ, bản chất của mỗi zeolite,…. Zeolite có khả năng hấp phụ một
cách chọn lọc.
Tính chất hấp phụ chọn lọc xuất phát từ 2 yếu tố chính:

- Kích thước cửa số mao quản của zeolite chỉ cho phép lọt qua những phân tử có kích
thước và hình dạng phù hợp.
- Năng lượng tương tác giữa trường tĩnh điện của zeolite với các phân tử có momen
lưỡng cực. Điều này liên quan đến độ phân cực của bề mặt zeolite và của các chất bị
hấp phụ. Bề mặt zeolite càng phân cực thì zeolite càng hấp phụ tốt các chất phân cực
và ngược lại bề mặt zeolite không phân cực sẽ hấp phụ tốt các chất không phân cực.
Ngoài ra, còn nhiều nhân tố khác chẳng hạn như thành phần pha tinh thể của mạng
lưới, tỉ số Si/Al… ảnh hưởng đến tính chất hấp phụ của zeolite.
Về mặt lí thuyết, zeolite có thể hấp phụ tốt các chất khi mao quản của zeolite 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.
1.4.3. Tính chất xúc tác [6]
Đây là một trong những tính chất quan trọng nhất của zeolite. Các nghiên cứu cho
thấy, các zeolite dạng natri hầu như không thể hiện tính axit nên không có tính xúc tác.
Vì vậy để tăng độ bền thủy nhiệt và độ bền xúc tác theo thời gian nên sử dụng zeolite
làm xúc tác với chức năng axit cần phải trao đổi Na+ bằng H+ hoặc bằng các cation đa
hóa trị (thường là cation của nguyên tố đất hiếm). Khi đó, zeolite được coi là các axit
rắn vì có chứa 2 loại tâm axit: Tâm Bronsted (tâm cho ion H+) và tâm Lewis (tâm nhận
cặp electron). Các tâm này có thể hình dung theo 5 cách sau đây [3]
1. Phân hủy nhiệt zeolite đã trao đổi cation với NH4+.
2. Nung zeolite sẽ xảy ra quá trình dehydroxyl hóa cấu trúc tạo một tâm Lewis từ 2
tâm Bronsted.
3. Xử lý zeolite trong môi trường axit (đối với zeolite bền và tỉ lệ Si/Al cao).
4. Thủy phân cation đa hóa trị ở nhiệt độ cao.
5. Khử cation kim loại chuyển tiếp.
13


Zeolite có khả năng xúc tác nhờ các đặc tính cấu trúc sau:

- Tính chất trao đổi ion và tính chất hấp phụ.
- Thể tích lỗ xốp trong các zeolite rất lớn cho phép chúng hấp phụ một lượng lớn các
chất phản ứng. Như vậy nồng độ các phân tử ở xung quanh tâm hoạt tính sẽ lớn hơn
trên bề mặt ngoài, khả năng tương tác và phản ứng sẽ cao hơn, đặc biệt thuận lợi cho
các phản ứng lưỡng phân tử như alkyl hóa, chuyển vị hidrua, oligome hóa,…
- Với cấu trúc mao quản đồng nhất, đường kính nhỏ hơn 12 Å, các zeolite thể hiện
tính chọn lọc rất cao. Quá trình khuếch tán của các tác nhân phản ứng và các sản phẩm
trong lỗ xốp của zeolite đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng xúc
tác và độ chọn lọc các sản phẩm.
1.4.4. Tính chất chọn lọc hình dạng
Tính chất chọn lọc hình dạng của zeolite có liên quan chặt chẽ với cấu tạo “rây phân
tử” trong hấp phụ và là đặc tính rất quan trọng khi sử dụng zeolite làm xúc tác trong
các phản ứng hóa học. Chọn lọc hình dạng là sự điều khiển 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 zeolite 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
[1]. 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. Mặt khác khả năng khuếch tán lại phụ thuộc vào bản
chất phân tử và phụ thuộc vào kích thước của hệ mao quản trong zeolite, do đó, với cấu trúc
mao quản rất đặc biệt và đồng đều, zeolite 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.
Ba hình thức chọn lọc hình dạng chủ yếu của zeolite:
- Chọn lọc chất tham gia phản ứng: Chỉ những phân tử có khả năng thâm nhập vào
bên trong mao quản của zeolite mới có thể tham gia phản ứng.
- 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
zeolite.

- Chọn lọc sản phẩm phản ứng: Là trường hợp các chất phản ứng dễ dàng thâm nhập
vào bên trong mao quản của zeolite để tham gia chuyển hóa tạo các sản phẩm có độ
14


cồng kềnh khác nhau và 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].
1.5. Tổng hợp zeolite
1.5.1. Cơ chế kết tinh zeolite
Quá trình kết tinh zeolite có thể chia thành ba giai đoạn: Tạo dung dịch quá bão hòa,
tạo mầm và phát triển tinh thể.
- Tạo dung dịch quá bão hòa:
Cho đến nay, quá trình kết tinh zeolite thường qua con đường dung dịch. Đầu tiên là
sự hòa tan các nguyên liệu tổng hợp gel silica trong môi trường gel. Quá trình này xảy
ra trong thời gian làm già gel hoặc giai đoạn đầu của quá trình kết tinh. Từ đó, dung
dịch trong gel có thể chuyển từ bền đến giả bền và cuối cùng không bền khi tăng lượng
nguyên liệu hòa tan. Quá trình này có thể được mô tả bằng hình 1.3.

Hình 1.3. Giản đồ bão hòa – quá bão hòa của dung dịch tổng hợp zeolite [6]
Trong vùng bền, không có sự tạo mầm hay phát triển tinh thể. Trong khi đó, sự tạo
mầm cũng như phát triển tinh thể có thể xảy ra trong vùng không bền. Còn trong vùng
giả bền chỉ có sự phát triển tinh thể.
- Sự tạo mầm:
Quá trình tạo mầm đầu tiên là nhờ sự tách ra một phần pha rắn từ một dung dịch quá
bão hòa. Sau đó, sự tạo mầm tiếp tục do cảm ứng từ pha dị thể vừa mới tách ra đầu tiên
hoặc từ mầm ngoài đưa vào.
15

Các kiểu khác nhau của mầm được tạo nên do ngưng kết hóa học của những phân tử từ
nguyên liệu hòa tan. Các mầm vừa mới được tạo thành có thể bị hòa tan trở lại, nhưng tốc độ
tạo mầm lớn hơn tốc độ hòa tan nên mầm vẫn được tạo thành với kích thước giới hạn có thể
có. Trên cơ sở đó, tinh thể được tạo ra nhờ sự lớn dần của mầm.
- Sự phát triển tinh thể:
Sau khi mầm được tạo thành, các tinh thể phát triển từ những mầm này bằng cách
ngưng tụ tiếp tục những phần tử trong dung dịch do nguyên liệu hòa tan. Tinh thể phát
triển theo định hướng được quyết định bởi bản chất hệ gel [6].
1.5.2. Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tổng hợp zeolite
1.5.2.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ Si/Al
Sự hình thành các đơn vị cấu trúc thứ cấp chịu ảnh hưởng mạnh của tỉ lệ Si/Al trong
thành phần gel. Nếu tỉ lệ Si/Al < 4 sẽ ưu tiên hình thành vòng 4, 6 tứ diện, còn khi tỉ lệ
Si/Al > 4 sẽ ưu tiên hình thành vòng 5 tứ diện [1]. Ngoài ra thỉ lệ Si/Al còn ảnh hưởng
đến tốc độ kết tinh zeolite.
1.5.2.2. Ảnh hưởng của nguồn Silic
Nguồn Silic ban đầu có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ kết tinh. Theo tác giả [1,8] tốc
độ kết tinh khi sử dụng nguồn silic ban đầu chứa monome silicat sẽ cao hơn dạng chứa
polime silicat.
1.5.2.3. Ảnh hưởng của độ pH
Độ pH của dung dịch tổng hợp thường dao động trong khoảng 9 – 13. pH có ảnh
hưởng rất lớn đến tốc độ tạo mầm, hiệu suất kết tinh, đến tỉ lệ Si/Al trong sản phẩm và
thậm chí còn ảnh hưởng tới tỉ lệ hình dạng của sản phẩm tổng hợp được.
OH- với nồng độ thích hợp đóng vai trò là chất khoàn hóa, nhằm ngăn cản sự polime
hóa các hạt aluminosilicat vô định hình, định hướng tạo ra các phắc tiền tố SBU chứa
các cation Si4+ , Al3+ trong phối trí tứ diện và các phối tử ngưng tụ. Tác nhân OH- giúp
nhanh đạt tới trạng thái quá bão hòa để hình thành mầm và sự phát triển của tinh thể
[1]. Nhìn chung, pH của môi trường sẽ làm tăng nhanh sự lớn lên của tinh thể và rút
ngắn được giai đoạn cảm ứng do tăng cường nồng độ các phức tiền tố SBU [1,3].
Độ pH còn ảnh hưởng đến tỉ lệ Si/Al trong sản phẩm. Đối với zeolite có lượng Si

trung bình thì khi pH tăng lên, tỉ lệ Si/Al có xu hướng giảm đi, trong đó các zeolite
giàu Al thì tỉ lệ Si/Al hầu như không thay đổi.
Một ảnh hưởng nữa của độ pH đến quá trình chế tạo zeolite khi độ pH cao sẽ làm
tăng mức độ quá bão hòa , thúc đẩy quá trình tạo mầm và lớn lên của tinh thể, nhưng
16


đồng thời làm tăng sự hòa tan của zeolite. Độ pH lớn sẽ làm tăng nhanh tốc độ hòa tan
của các tinh thể so với tốc độ lớn lên của chúng, kết quả là các tinh thể tạo ra có kích
thước nhỏ đi.
1.5.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian
Kết tinh thủy nhiệt là một quá trình hoạt hóa. Quá trình này chịu ảnh hưởng trực tiếp
của nhiệt độ và thời gian. Khi tăng nhiệt độ, thời gian kết tinh ngắn hơn. Nhiệt độ cũng
ảnh hưởng mạnh đến kiểu cấu trúc tinh thể và đối với mỗi loại zeolite, luôn tồn tại một
giới hạn nhiệt độ kết tinh [1]. Việc tổng hợp zeolite ở nhiệt độ cao và áp suất cao sẽ
làm cho cấu trúc zeolite thu được thoáng và xốp hơn.
Bên cạnh đó thời gian kết tinh cũng có ảnh hưởng quyết định đến kích thước của tinh
thể. Khi kéo dài thời gian kết tinh, tốc độ lớn lên của tinh thể có xu hướng tăng nhanh.
Tuy nhiên, zeolite là những pha giả bền và quá tình kết tinh chính là quá tình chuyển
pha liên tục trong thời gian kết tinh, các pha giả bền thường chuyển hóa thành các pha
bền hơn về mặt nhiệt động học.
1.5.2.5. Ảnh hưởng của chất tạo cấu trúc [6]
Chất tạo cấu trúc (Template hay Structure directing agents) có ảnh hưởng quan trọng
đến sự tạo hình thành mạng lưới cấu trúc trong quá trình tổng hợp zeolite, đặc biệt đối
với zeolite giàu silic. Có 3 loại chất tạo cấu trúc: loại phân tử tích điện, loại phân tử
trung hòa và loại cặp ion.
Loại phân tử tích điện (cation): Đây là tác nhân tạo cấu trúc được sử dụng phổ biến
trong quá tình tổng hợp zeolite vì chúng không chỉ định hướng cấu trúc mà còn ảnh
hưởng đến tốc độ kết tinh. Các cation này thường là Li+, Na+, Cs+, K+, Rb+, Ca2+, Sr2+
hoặc tetraalkylamoni (như tetramethylamoni TMA), diankylamin, trialkylamin và các

muối chứa Photpho.
Loại phân tử trung hòa: Tác nhân này phổ biến nhất là nước, ngoài ra còn có amin,
ete, rượu. Nước ở đây không những đóng vai trò môi trường và chất phản ứng, mà còn
xúc tiến định dạng cấu trúc zeolite trong quá trình phát triển tinh thể bằng cách chiếm
đầy hệ thống lỗ nhỏ, do đó làm bền mạng lưới.
Loại cặp ion: Thường là các phân tử muối như NaCl, KCl, KBr, CaF2, BaCl2, BaBr2.
Các muối này cũng có khả năng làm bền cấu trúc khi chúng tồn tại trong hệ thống mao
quản của zeolite. Chúng còn định hướng hình thành các zeolite khác nhau, xúc tiến quá
trình kết tinh và làm tăng độ kết tinh.

17


Ảnh hưởng của chất tạo cấu trúc đến quá trình tổng hợp zeolite được thể hiện ở 3 yếu
tố sau:
- Ảnh hưởng đến quá trình gel hóa, 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.
- Làm giảm năng lượng bề mặt dẫn đến làm giảm thế hóa học của mạng lưới
aluminosilicat. Chất tạo cấu trúc góp phần làm bền khung zeolite nhờ các tương tác
mới (liên kết hidro, tương tác tĩnh điện và tương tác khuếch tán), đồng thời định hướng
hình dạng của zeolite.
- Mở rộng khả năng tổng hợp zeolite, nhất là các zeolite có hàm lượng silic cao.
1.6. Ứng dụng của zeolite
Việc tìm ra zeolite và ứng dụng chúng đã tạo một bước ngoặt lớn trong công nghiệp
hóa chất nói chung và trong công nghiệp lọc hóa dầu nói riêng, các ngành công nghiệp
khác như nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản,…
1.6.1. Ứng dụng trong công nghiệp
Ứng dụng zeolite trong sản xuất chất giặt rửa: Chủ yếu khai thác tính chất trao đổi
cation của nó [11].

Ứng dụng zeolite làm chất xúc tác: Zeolite tham gia hầu hết vào quá trình sản xuất
xăng từ dầu mỏ…
Ứng dụng zeolite để điều chế cồn tuyệt đối và sản xuất nhiên liệu sạch [11].
Ứng dụng zeolite trong quá trình làm khô: nước bị hấp phụ trên zeolite dễ dàng loại
bỏ bằng cách đun nóng và vẫn có thể tái sử dụng nhiều lần.
Ứng dụng để loại bỏ các chất hữu cơ dễ bay hơi như toluen, fomandehit, … đây là
các chất gây ô nhiễm điển hình từ gỗ dán, keo dán giấy tường. Có thể sử dụng zeolite
để hấp phụ các chất thải độc hại này, bản thân zeolite không độc hại nên an toàn để sử
dụng.
Ứng dụng của zeolite trong phân tách hỗn hợp và tinh chế: đối với các phân tử có kích
thước khác nhau và tính chất điện tử khác nhau, zeolite có ái lực khác nhau, do đó có thể
dùng zeolite để tách và tinh chế các hỗn hợp và các hợp chất một cách thuận tiện.
1.6.2. Ứng dụng trong nông nghiệp
Giữ lại dưỡng chất cần thiết cho cây và giảm thiểu việc mất chất dinh dưỡng trong
đất: do khả năng trao đổi ion, zeolite khi được thêm vào phân bón có tác dụng giữ lại

18


nitơ dưới dạng NH4+, cation K+, Ca2+, Mg2+ và các nguyên tố vi lượng, vì thế giảm khả
năng bị rửa trôi, mất chất dinh dưỡng, tăng khả năng hấp phụ phân bón của cây trồng.
Nâng cao chất lượng phân bón, cải thiện chất lượng đất lâu dài: zeolite không phân
hủy theo thời gian mà giữ lại trong đất để giúp đất lưu lại các dưỡng chất.
Zeolite trong nuôi trồng thủy hải sản: người ta đã nghiên cứu việc loại NH4+ qua trao
đổi ion trên zeolite [11]
Zeolite trong chăn nuôi gia súc: zeolite tự nhiên vừa làm thức ăn bổ sung khoáng vi
lượng nuôi gia súc, gia cầm, nó hút mùi hôi thối, diệt khuẩn.
1.6.3. Ứng dụng trong xử lý môi trường
Khử các chất phóng xạ như Cs và Sr trong công nghiệp nguyên tử, do độ bền zeolite cao
nên chúng có những ưu thế nổi bật trong việc tách và tinh chế các chất phóng xạ [11].

Xử lý các kim loại trong nước: dựa vào đặc điểm của zeolite có khả năng trao đổi
ion, khả năng hấp phụ, zeolite tự nhiên và zeolite tổng hợp đực sử dụng để xử lý các
cation độc hại trong nước như NH4+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ vì trong zeolite tổng hợp thường
chứa các kim loại kiềm dễ dàng trao đổi ion với cation khác. Ngoài ra zeolite có khả
năng hấp phụ lớn, bền và an toàn với môi trường.
Loại bỏ, thu hồi, tách kim loại và xử lý các chất hữu cơ: zeolite có độ lựa chọn cao với
nhiều kim loại nặng. Do đó, zeolite là chất trao đổi ion để thu hồi các kim loại quý [11].
Xử lý nước thải do bề mặt riêng lớn của các zeolite tự nhiên như Mordenit nên khả
năng giữ bẩn của zeolite lớn.
Xử lý khí thải: Sử dụng zeolite trong bộ 3 lớp để loại chất thải độc hại.
1.6.4. Ứng dụng trong y học
Tái sinh các dung dịch chất thẩm tích của thận nhân tạo: zeolite có thể hoàn thiện
khả năng của zirconi trong quá trình tái sinh sản phẩm thẩm tích.
Làm giàu oxi từ không khí: zeolite có thể hấp phụ nitơ mạnh hơn oxi, mặt khác nó
còn có khả năng hấp phụ một số tạo chất và lượng ẩm ra khỏi không khí, vì vậy dòng
khí sau khi đi qua zeolite sẽ là dòng khí giàu oxi tốt cho sức khỏe [11]
Khả năng kháng khuẩn của zeolite.
Tác dụng trong thẩm tích máu và truyền máu.
1.7. Quá trình tổng hợp zeolite
Tổng hợp zeolite là một quá trình kiểm soát động học, mà trong đó zeolite là sản
phẩm trung gian trong suốt quá trình hình thành các pha rắn từ precursor silica. Quá

19