Acetone adsorption on synthesized zeolite from natural clay material

• Autorzy: Warzybok M. , Chverenchuk A. , Warchoł J.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.132

Warianty tytułu

PL

Adsorpcja acetonu na zeolitach syntezownych z naturalnych materiałów ilastych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polish clay material was used as an initial material for synthesis of the FAU type zeolite Y. For clay pre-synthesis preparation was adopted technique of its thermal activation in the temperature range 600-800°C. The temperature of clay material activation and the crystallization time of reaction mixtures on its basis were selected as the most important factors which strongly determined zeolite-formation process and their influence on zeolite Y synthesis was primary investigated. Performed complex investigations for establishment of qualitative and quantitative parameters of zeolitical probes synthesized in the reaction mixture of molar composition Na2O:Al2O3:SiO2:H2O= 5:1:10:200 and additional amount of NaCl (NaCl/Al2O3=2). Powder XRD analysis applied for phase identification and quantitive analysis, confirm increasing of zeolite Y amount up to 53 and 58% for materials synthesized during 48 hours from reaction systems on basis of clay material burned at 600 and 700°C, respectively. Results of XRD analysis correspond with experimental data of gravimetrical analysis on solid part of reaction mixture (losses of ignition and relative mass grow) and determination of residual Na2O in liquid phase. With help of home-made installation confirmed fine adsorptive properties of obtained zeolite powders for dynamic removal of acetone from air. Established, that adsorption effectivity of tested materials is strongly related with amount of zeolite phase in the investigated powders and reaches maximal values in the range of 100-105 mg/g for probes after 48 hours of crystallization in cases of clay material activation 600 and 700°C.

PL

Celem badań była synteza zeolitu typu Y z naturalnego materiału ilastego pochodzącego z Polski. Prawidłowy przebieg procesu krystalizacji wymagał wstępnej aktywacji termicznej surowego materiału ilastego w temperaturach z zakresu 600-800°C. Ustalono że temperatura aktywacji termicznej materiału wyjściowego oraz czas krystalizacji mieszanin reakcyjnych są najważniejszymi parametrami wpływającymi na przebieg procesu syntezy zeolitu, dlatego skupiono się na optymalizacji tych parametrów. Na podstawie badań wstępnych przyjęto następujący skład molowy mieszanin reakcyjnych Na2O: Al2O3: SiO2: H2O = 5: 1: 10: 200. Wprowadzono dodatkowo NaCl, w takiej ilości że stosunek molowy NaCl/Al2O3 wynosił 2. Przeprowadzono szereg badań w celu wyznaczenia parametrów ilościowych oraz jakościowych zsyntezowanych próbek. Analiza XRD stosowana do identyfikacji faz oraz ich analizy ilościowej, wykazała zawartość zeolitu typu Y w zsyntezowanych próbkach w ilości 53 i 58% odpowiednio dla materiałów aktywowanych w 600 i 700°C, których czas krystalizacji wynosił 48h. Wyniki analizy XRD pokryły się z innymi wykonanymi analizami, tj.: oznaczeniem straty po prażeniu, względnego wzrostu masy produktu oraz stężenia Na2O w roztworze poreakcyjnym. Przy wykorzystaniu specjalnie przygotowanej instalacji laboratoryjnej wyznaczono pojemność adsorpcyjną materiałów względem acetonu. Ustalono, że efektywność adsorpcji jest ściśle związana z ilością fazy zeolitowej w próbkach. Najwyższą pojemności adsorpcyjne wynoszące 100 – 105 mg/g uzyskano dla próbek krystalizowanych przez 48h, których temperatura aktywacji wynosiła 600 i 700°C.

Słowa kluczowe

EN

Y zeolite; synthesis; clay; fujazite; phillipsite; activation; temperature range; sorption capacity

PL

zeolit typu Y; synteza; ił; fujazyt; filipsyt; aktywacja; zakres temperaturowy; pojemność sorpcyjna

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 3/I
• Strony: 487--495
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Warzybok M.

• Rzeszów University of Technology

autor

Chverenchuk A.

• BioDrain Company, Rzeszów

autor

Warchoł J.

• Rzeszów University of Technology, Department of Water Purification and Protection

Bibliografia

• [1] Auerbach S.M, Carrado K.A., Dutta P.K.: Handbook of zeolite science and technology, Singapore-New York: CRC Press, 2003, p. 1204.
• [2] Bonaccorsi L., Calabrese L., Proverbio E.: Low temperature single-step synthesis of zeolite Y coatings on aluminium substrates. Microporous and Mesoporous Materials No. 144, 2011, pp. 40-45.
• [3] Bushuyev Yu.: Zeolites. Computer modelling of zeolite materials. Ivanovo : Ivan. state chem-tech. university, 2011, 104 p. (in russian).
• [4] Dabrowsky A.: Adsorption – from theory to practice. Advances in Colloid and Interface Science Vol. 93, 2001, pp. 135-224.
• [5] Frini-Srasra N.: Adsorption of Quinalizarin from non-aqueous solution onto acid activated palygorskite. Surface Engineering and Applied Electrochemistry Vol. 45, no 9, 2009, pp. 306-311.
• [6] Gales L., Mendes A., Costa C.: Hysteresis in the cyclic adsorption of acetone, ethanol and ethyl acetate on activated carbon. Carbon, No. 38, 2000, pp. 1083-1088.
• [7] Khan N. A., Hasan Z., Jhung S. H.: Adsorptive removal of hazardous materials usinf metal organic frameworks (MOFs): A review. Journal of hazardous materials No. 244-245, 2013, pp. 444-456.
• [8] Krznaric I., Antonic T., Bronic J., Subotic B., Thomson R.W.: Influence of silica sources on the chemical composition of aluminosilicate hydrogels and the results of their hydrothermal threatment. Croatica Chemical Acta, Vol. 76, no. 1, 2003, pp. 7-17.
• [9] Lee M.-G., Lee S.-W., Lee S.-H.: Comparison of vapor adsorption characteristics of acetone and toluene based on polarity I activated carbon fixed-bed reactor. Korean J. Chem. Eng. No. 23 (5), 2006, pp. 773-778.
• [10] Mumpton, F.A.: La roca magica: Uses of natural zeolites in agriculture and industry PNAS, Vol. 96, no. 7, 1999, pp. 3463-3470.
• [11] Pliś I., Prokop W., Petrus R., Warchoł J.: Sorption of acetone onto clay materials. 12 Scientific Conference POL-EMIS, Karpacz 4-7 June 2014. (in polish).
• [12] Sang S., Liu Z., Tian P., Liu Z., Qu L., Zhang Y.: Synthesis of small crystals zeolite Na Y. Materials Letters No. 60, 2006, pp. 1131-1133.
• [13] Zhang X., Tang D., Zhang M., Yang R.: Synthesis of NaX zeolite: Influence of crystallization time, temperature and batch molar ratio SiO2/Al2O3 on the particulate properties of zeolite crystals. Powder Technology No. 235, 2013, pp. 322-328.