تعيين مشخصات فيزيكي و شيميايي كائولين ايراني و تهيه زئوليت كلينوپتي‬ لولايت از آن با استفاده از فرايند هيدروترمال

Physical and Chemical Characterization of Iranian Natural Kaolin and Synthesis of Clinoptilolite Zeolite by Hydrothermal Process

زمينه و هدف: با توجه به اهميت تصفيه فاضلاب و كاربرد روشهاي ارزان قيمت و موثر به منظور تصفيه از جمله جذب سطحي، شناخت جاذبهاي معدني و بررسي روش هاي ساخت جاذبهاي جديد ضروري ميباشد. از جمله جاذبهاي رايج كائولين و زئوليت ميباشند كه براي حذف بسياري از آلاينده ها كاربرد دارند. در اين تحقيق سنتز زئوليت با استفاده از كائولين ايراني توسط روش هيدورترمال در دماي ºC850 بمدت 2 ساعت مورد بررسي قرار گرفت. روش كار: در مطالعه حاضر، خواص فيزيكي كائولين توسط آزمايشات مختلف مانند PSA و خواص شيميايي كائولين توسط آزمايشات SEM، XRD و FTIR تعيين و سنتز زئوليت با استفاده از كائولين ايراني، توسط روش هيدروترمال در محلول NaOH (5/1 مول) در دماي 850 درجه سانتي گراد در زمان 2 ساعت مورد بررسي قرار گرفت. يافته ها: نتايج آزمايشات نشان داد كه دانسيته ذرات كائولينgr/Cm3 608/2، سايز ذرات در محدوده 37/0 تا 76/52 ميكرومتر، مساحت سطح ويژه (BET) معادل m2/g 0748/±0 17/9 و ميزان pHpzc آن 5/8 مي باشد. آزمون SEM ذرات كائولين، شكل ورقه ورقه آن را تاييد و در آزمون XRD حضور ساختار بلوري كوارتز به عنوان فاز اصلي نشان داده شد. گروه هاي عاملي AL و Si نيز در آزمون FTIR قابل مشاهده بود. آزمون SEM در زئوليت سنتز شده حضور سطوح برآمده و شكل نامنظم را تاييد كرد. آزمون XRD ساختار بلورهاي كوارتز و در نهايت آزمون FTIR حضور گروه هاي عاملي SiO2 و AL3+ و Si-AL را تاييد كرد. نتيجه گيري: نتايج اين مطالعه نشان داد كه كاربرد روش هيدورترمال با استفاده از فرايند كلسينه كردن و كاربرد هيدوركسيدسديم، به منظور توليد جاذب زئوليت از كائولين روشي مناسب و ارزان قميت بوده و زئوليت توليدي از اين روش بيشترين شباهت را از لحاظ ساختاري با زئوليت كلينوپتي لولايت دارد.

Background and objectives: Methods of mineral adsorbents recognition and surveying methods of making new adsorbent are essential due to importance of applying effective and inexpensive methods for wastewater treatment. Zeolite and Kaolin are among the conventional adsorbents which have been used for removing many pollutants. In this study, synthesis of zeolite materials by hydrothermal transformation of natural Iranian kaolin was investigated at 850ºC for 2 hr. Methods: In this study, physical properties of kaolin was determined using different experiments such as laser particle size analyzer (PSA) and chemical properties was studied by SEM, XRD and FTIR methods. Synthesis of Zeolite materials by hydrothermal transformation of natural Iranian kaolin in NaOH solutions was investigated at 850ºC for 2 hr. Results: The experiment results showed; kaolin density = 2.608 gr/Cm3, particle size = 0.37-52.76 µm, specific surface area (BET) = 9.17± 0.0748 m2/g and pHpzc = ~8.5. SEM results showed flak shape for kaolin particle. X-ray diffraction illustrated quartz as a major phase of the kaolin. The presence of AL and Si functional groups was proved by FTIR. SEM results demonstrated raised surface and irregular shape for the zeolite particles. XRD and FTIR results confirmed the crystalline structure of quartz and presence of SiO2 and AL3+ and Si-AL functional groups, respectively Conclusion: The results revealed that application of hydrothermal method using calcinations process in the presence of NaOH is an appropriate and inexpensive method for zeolite production and this synthetic zeolite has the highest similarity to Clinoptilolite