بسم الله الرحمن الرحیم
موضوع:
غشاهای زئولیتی
استاد راهنما
ارائه دهنده
95
محل آرم دانشگاه
فهرست مطالب
تاریخچه اولیه زئولیت ها
معرفی زئولیت و بررسی ساختار آن
انواع زئولیت
مروری بر برخی از ساختارهای مهم زئولیت
مکانیسم های جداسازی غشاهای زئولیتی
روش های سنتز زئولیت ها
مشخصه شناسی غشاهای زئولیتی
تاریخچه ی زئولیت ها از سال 1756
کرونسته که معدن شناسی اهل سوئد بود، برای اولین بار زئولیت معدنی (STILBITE) را کشف کرد.
او زئولیت ها به عنوان یک گروه جدید از مینرال ها که شامل آلومینو سیلیکات های هیدراته از فلزات قلیایی وقلیایی خاکی هستند توصیف کرد.
1
زئولیت
به خاطر اینکه این کریستال ها درهنگام قرار گرفتن درشعله پف می کردند این معدن شناس آنها را زئولیت نامید. (واژه ی زئولیت از دو واژه ی یونانی بدست آمده است. زئو به معنای جوشاندن و لیتوس به معنای نوعی سنگ) از سال 1777 (میانه ی دهه ی 1980) نویسندگان زیادی به توصیف ویژگی زئولیت ها مانند ویژگی های جذبی، تبادل کاتیونی برگشت پذیر و دی هیدراسیون پرداختند.
معرفی زئولیت و بررسی ساختار آن
2
قطرحفرات دراندازه مولکولی 0/3 تا 1 نانومتر
معمولاً چهاروجهی های SiO4 و AlO4
بیش از 170 نوع زئولیت شناسایی شده
ماده معدنی آلومیناسیلیکاتی
جامدات کریستالی
میکرومتخلخل
برای اتم 4ظرفیتی ساختار زئولیت به لحاظ بار الکتریکی خنثی است. اما با جایگزین شدن اتم سه ظرفیتی((Al به جای اتم 4 ظرفیتی ((Siدر چهار وجهی , یک بار منفی وارد شبکه زئولیت می شود.جهت تعدیل بار به کاتیون های قلیایی و قلیایی خاکی مانند Ca2+ ,Na+ یا K+ نیاز است که این کاتیون ها متحرک بوده و در کانال های زئولیت قرار می گیرند و جزء ساختار زئولیت به حساب نمی آیند و قابل تعویض هستند.
3
انواع زئولیت ها
زئولیت های مصنوعی
زئولیت های طبیعی
زئولیت های مصنوعی در مقایسه با زئولیت طبیعی از خلـوص بـالایی برخـوردار بـوده و دارای دامنـه ی کـاربرد وسیع تری می باشند. محققین پیش از سال ۱۹۵۰ جهت تولید زئولیت ها، در صدد ساخت زئو کانی های طبیعـی شناخته شده بودند و تصور می کردند که تشکیل زئولیت ها مستلزم درجه حرارتی در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درجـه سانتیگراد و ده ها اتمسفر فشار می باشد. ولی در سال ۱۹۵۷ شیمیدانان موفـق شـدند زئولیـت هـا را در دمـای پایین (۱۰۰>) در مقیاس صنعتی تهیه نمایند.
حدود ۴۰ نوع زئولیت در طبیعت شناخته شده است که برخی از آن ها استفاده های صنعتی دارند. زئولیت های طبیعی نتیجه ی غیرمستقیم فعالیت های آتشفشانی بوده و از طریق دگرگونی هیدروترمال بازالت، خاکستر آتشفشانی و سنگ پا تشکیل می شوند.اکثر زئولیت های طبیعی شناخته شده دارای نسبت کم Si/Al می باشند.
4
خواص زئولیت ها
شبکه زئولیت دارای حفره ها و شیارهایی است که مولکولهای آب و کاتیونها در آن جای میگیرند. قطر حفرات زئولیت ها در اندازه مولکولی در محدوده 0/3 تا 1 نانومتر است. این منافذ نانومتری که در یک شبکه داخلی به هم متصل شده اند تنها به مولکول هایی که اندازه مولکولی خاصی دارند اجازه عبور می دهند که به خاصیت غربال مولکولی زئولیت ها ارتباط می یابد. علاوه بر این, بار الکتریکی و قطبیت زئولیت ها نیز از عواملی است که به جداسازی مولکول ها کمک می کند.
5
پایداری حرارتی، شیمیایی، مکانیکی بالا
ظرفیت جذب بالا
خاصیت اسیدیته آن ومیزان قطبیت شبکه کریستالی قابل کنترل
6
از جمله خواصی که زئولیت ها را از میان دیگر غربال های مولکولی برجسته نموده است عبارتند از:
MFI
Silicalite-1
ZSM-5
مروری بر برخی از ساختارهای مهم زئولیت
7
DD3R
8
زئولیت نوع A (LTA)
9
زئولیت X ,Y و (FAU)USY
10
11
مکانیزم جداسازی غشاهای زئولیتی
12
12
Alumina
Template
Silica
Gel
Hydrothermal Treatment
Zeolit
روش کلی سنتز زئولیت ها
13
هیدروترمال
ماکروویو (ریزموج)
روش کریستالیزاسیون مستقیم یا درجا
روش رشد ثانویه
روش های سنتز
13
مشخصه شناسی غشاهای زئولیتی
آنالیزهای استاندارد
تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی((SEM
آنالیز پراش اشعه X (XRD)
القای کوپل شده پلاسما(ICP) یا جستجوی الکترون میکروآنالیز (EPMA)
تراوش تبخیری ترکیبات در حالت خالص
عبور دهی گاز
14
1)Scott M . Auerbach , Kathleen A . Carrado , and Prabir K . Dutta , Handbook of Zeolite Science
and Technology, Chapter1,3,17,CRC Press 2003
2) Abhijeet Avhale, Development of Stainless-Steel Supported
2010و MFI and BEA Type Zeolite Membranes
3)Cundy cs,Cox pa, The hydrothermal synthesis of zeolites:precursors,intermediates and reaction mechanism,2005
4)Aisheng Huang, Y.S. Lin, Weishen Yang, synthesis and properties of A-type zeolite membranes by secondary growth method with vacume seeding,2004
5)Xiaochun Xu, Weishen Yang, Jie Liu, Liwu Lin,Synthesis of NaA zeolite membrane by microwave heating,2001
. 1999 6)A. Tavolaro , E.Drioli,zeolite membrane,
منابع
با تشکر از توجه شما