Univerzitet u Istočnom Sarajevu
Tehnološki fakultet Zvornik
Seminarski rad:
NaY zeolit
Profesor: Student:
Dragica Lazić Ljiljana Mlašenović
3
Sodalitska jedinica se zbog svog izgleda naziva i sodalitski kavez. Šestočlani prsten, čiji
je dijametar 2,2A predstavlja ulaz ili otvor sodalitskog kaveza. Nastali sodalitski kavez može se
povezati sa drugom sodalitskom jedinicom preko jednostrukog četvoročlanog prstena (S4R),
dvostrukog četvoročlanog prstena (D4R) ili dvostrukog šestočlanog prstena (D6R). Različitim
povezivanjem sekundarnih gradivnih jedinica i njihovim različitim rasporedom u prostoru mogu
nastati različite strukture zeolita. Međusobnim povezivanjem osam šestočlanih prstenova može
se nagraditi zarubljeni oktaedar (poznat pod nazivom beta kavez). Njegovim povezivanjem u
prostoru nastaju tri tipa zeolita (sodalit, zeolit A i zeolit Y).
Klasifikacija zeolita prema Smith-u, Fisher-u, Meier-u, i Breck-u bazira se na podeli u
grupe prema topologiji kistalne rešetke. Podela se sastoji od sedam grupa zeolita različitih po
strukturi. Unutar svake grupe zeoliti imaju zajedničku strukturnu jedinicu koja poseduje
specifičan raspored (Al,Si)O
4
tetraedara. Npr. P4P znači da je osnovna jedinica strukture
četvoročlani prsten kojeg grade četiri tetraedra SiO
4
ili AlO
4
U nekim slučajevima skelet zeolita
predstavljen je kao poliedarna jedinica ili kao krajnji oktaedar [1]. U tabeli 1. data je podjela po
grupama na osnovu sekundarnih strukturnih jedinica kao i tipični predstavnici tih grupa [1].
Tabela 1. Klasifikacija zeolita na osnovu sekundarnih i strukturnih elemenata
Grupa
Sekundarna strukturna jedinica (SBU)
Predstavniik
1
Pojedinačni četvetočlani prsten P4P
Analcim
2
Pojedinačni šestočlani prsten P6P
Erionit
3
Dvojni četvetočlani prsten D4P
NaA
4
Dvojni šestočlani prsten D6P
NaX, NaY
5
Kompleks 4-1, jedinica T
5
O
10
natrolit
6
Kompleks 5-1, jedinica T
8
O
16
mordenit
7
Kompleks 4-1, jedinica T
10
O
20
stilbit
Bitna karakteristike zeolita koja ih razlikuje od ostalih silikatnih materijala je gustina
skeleta (predstavlja broj T atoma na 1000 Å
3
). Za nezeolitne strukture dobijaju se vrednosti koje
se kreću od 19 do 21 T atoma dok se za zeolite dobijaju vrednosti između 12,1 i 20,6.
Povezivanjem šestočlanih prstenova iz beta kaveza preko kiseonikovih atoma nastaje
struktura faujasita. Beta kavezi su međusobno povezani preko heksagonalne prizme. Veza se
ostvaruje preko četiri šestočlana prstena iz beta kaveza. Gustina skeleta je 12.7 T atoma / Å
3.
Zeoliti tipa FAU
imaju najveću centralnu šupljinu od svih zeolita. Jedinična ćelija zeolita FAU
može da primi 235 molekula vode.
4
Slika 2. Struktura zeolita Y
Kod faujasita jedinična ćelija predstavlja 9 sodalitnih jedinica međusobno povezanih preko
heksagonalnih prizmi. Jedinična ćelija kod zeolita tipa Y (Si/Al 1,5 do 3) ima 76 do 48 atoma Al.
Postoje tri lokacije na kojima se vezuju katjoni.
U centru heksagonalne prizme i u beta kavezu nasuprot ove lokacije,
slično prethodnom slučaju samo udaljeno od centralne šupljine,
na samom dvanaestočlanom otvoru.
Tabela 2. Raspored katjona kod zeolita Y
zeolit
br. Al
I
I'
II
II'
NaY
53
3
15
35
-
6
U starijim sintezama zeolita NaY gel koji se staloži je ostavljan da stari jedan ili više dana na
sobnoj temperaturi. Ovaj postupak je danas zamenjen dodavanjem smeše za pelcovanje
prethodno napravljenom gelu.
Nakon toga dobiveni gel kristališe na temperaturi od 85 do 100 ° C u periodu od 12 do 24
sata. Snažno mešanje može prouzrokovati nastajanje gmelinita i filipsita kao sporednih
proizvoda. Ukoliko je vreme zagrevanja suviše dugo može doći do transformacije u
termodinamički stabilniji oblik zeolit P tipa.
Faze u procesu proizvodnje NaY zeolita:
sinteza zeolita, gel-precipitacija, starenje, kristalizacija,
ceđenje zeolita,
čuvanje zeolita,
filtrat i voda od ispiranja,
formiranje hidrogela,
ceđenje i ispiranje hidrogela,
čuvanje hidrogela.
Tradicionalne metode sinteze NaY zeolita uključuju kristalizaciju gela ili čist rastvor pod
hidtrotermalnim uslovima, što dovodi do formiranja mnogo otpadnih voda. U poslednjih
nekoliko godina mnogo pažnje je usmereno na pripreme nanometarskih zeolitnih kristala i neke
sintetičke metode nanometarskih NaY zeolitnih kristala se pojavljuju, međutim, nijedna od ovih
metoda ne može kontrolisati veličinu kristala i dobru raspodelu nastalih veličina kristala. Osim
toga, izolacija malih zeolitnih kristala nije jednostavna zbog koloidnih svojstava ovih materijala.
Kod novih metoda za proizvodnju nano NaY zeolita, kristal se jednostavno dobija iz
metakaolina. Sintetička metoda uključuje kristalizaciju kristala nano NaY zeolita u autoklavu od
nerđajulčeg čelika, upotrebom skroba kao aditivnog materijala koji se lako uklanja pirolizom
posle pripremljenog nano NaY zeolita. Takođe je utvrđeno da prosećan poluprečnik pore uzorka
sa većim odnosom Si/Al je oko dva puta veći od uzorka sa nižim odnosom Si/Al.
Poređenjem veličine kristala i kristalne morfologije NaY sa/bez aditiva skroba, očigledno
je da je skrob povoljan za nano NaY sintetizovane zeolite sa uskom raspodelom zeolita od 50 do
100 nm vezanih do 50-210 nm, šta više, sa skrobnim aditivom prosečan prečnik nano NaY je
oko 75 nm, što je 30 nm manje nego da skrob nije prisutan. Zaključuje se da je skrob dobra
podrška.
Dva različita tipa reaktora se koriste za sintezu zeolita NaY: polipropilenske boce, cevni
reaktori od nerđajućeg čelika. Proces suve sinteze odvija se bez korišćenja izvršioca, i nema
značajnog hemijskog otpada. Parametri su pokazali da odnosi SiO
2
/Al
2
O
3
većim od 6.6 ne
proizvode primetan zeolit u roku od 24h na 100
℃
. Optimalan SiO
2
/Al
2
O
3
odnos
utvrđeno je da
je 6.1 za 16h sintezu na 100
℃
u polipropilenskoj boci. Upotreba cevnog reaktora od nerđajućeg
