Widok Tom 66 Nr 2 (2014)

www.ptcer.pl/mccm

Synteza zeolitów z perlitu i ich zdolności

sorpcyjne

M

K

*, J

M

, W

M

, W

P

,

K

B

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków *e-mail: mkrol@agh.edu.pl

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań nad procesem syntezy materiału zeolitowego z odpadowej frakcji pylastej powstałej przy produkcji perlitu ekspandowanego. Przeanalizowano wpływ stężenia i ilości roztworu NaOH, temperatury oraz czasu syntezy na rodzaj i ilość po-wstałych produktów. W zależności od warunków, w jakich prowadzony był proces, zidentyfi kowane na podstawie rentgenowskiej analizy fazowej (XRD) produkty to: zeolit Na-P₁, zeolit X, zeolit A oraz hydroksysodalit. Obecność faz zeolitowych potwierdziły pomiary spektro-skopowe w zakresie środkowej podczerwieni oraz obserwacje w mikroskopie skaningowym. Stwierdzono, że istnieje możliwość optymal-nego doboru parametrów syntezy zeolitów; już po 24 h w temperaturze przynajmniej 60 °C i przy stężeniu NaOH powyżej 3,0 mol/dm3

możliwe jest efektywne przekształcenie perlitu w materiał zeolitowy. Na podstawie analizy składu fazowego (zawartość zeolitów A oraz X) oraz mikrostruktury uzyskanych próbek wyselekcjonowano te o potencjalnie wysokich zdolnościach sorpcyjnych. Wyznaczono pojem-ności sorpcyjne wybranych próbek. Stwierdzono, że sodowe zeolity uzyskane w procesie syntezy z perlitu ekspandowanego mogą być z powodzeniem wykorzystywane w procesach sorpcyjnych.

Słowa kluczowe: zeolity, perlit ekspandowany, synteza hydrotermalna, sorbent

SYNTHESIS OF ZEOLITES FROM PERLITE AND THEIR SORPTION PROPERTIES

The paper presents research in synthesis of zeolites using waste dusty fractions coming from the production of expanded perlite. The infl uence of concentration and amount of a aqueous solution of NaOH together with temperature and time of synthesis on the type and quantity of the resulting products was analyzed. Depending on the process conditions, zeolite Na-P₁, zeolite X, zeolite A, and hydroxy-sodalite were the products identifi ed by X-ray diffraction analysis (XRD). The presence of the zeolite phases has been confi rmed by mid -infrared spectroscopic measurements and scanning electron microscope observations. It has been found that it is possible to optimize

the synthesis parameters. The perlite dust transforms into the zeolitic material just after 24 h synthesis in the NaOH aqueous solution of concentration above 3.0 mol/dm3 _{at ≥ 60 °C. Basing on the content of the A and X zeolites, and the microstructure of the obtained samples,}

the zeolite materials of potentially high sorption capacity were selected. Cation exchange capacities of the selected samples were deter-mined. It has been found that sodium zeolites obtained from the perlite dust can be successfully used in sorption processes.

Keywords: Zeolites, Expanded perlite, Hydrothermal synthesis, Sorbent

1. Wstęp

Zeolity to glinokrzemiany szkieletowe, zbudowane z sieci tetraedrów [AlO₄]-5 _{i [SiO}

4]-4, połączonych ze sobą wspólny-mi atomawspólny-mi tlenu. Jednak w porównaniu z innywspólny-mi wspólny- minera-łami grupy tektoglinokrzemianów odznaczają się specyfi cz-nymi właściwościami, będącymi konsekwencją ich budowy. Ze względu na specyfi czny sposób połączenia tetraedrów, który generuje istnienie wolnych przestrzeni w strukturze – kanałów i komór o ściśle określonych wymiarach – oraz na obecność nadmiarowego ładunku powierzchniowego, zeolity odznaczają się bardzo dobrymi właściwościami jo-nowymiennymi [1].

Znanych jest około 40 naturalnie występujących struktur zeolitowych, natomiast ponad 100 można uzyskać w warun-kach laboratoryjnych [2]. Między innymi możliwe są syntezy z wykorzystaniem materiałów odpadowych, jako nośników SiO₂ i Al₂O₃. Zeolity szeroko otrzymuje się między innymi z popiołów lotnych [3–5]. Najszerzej wykorzystywaną w tego

typu procesach jest metoda hydrotermalna, polegająca na kąpieli reakcyjnej analizowanego materiału w roztworze wo-dorotlenku, najczęściej sodu, w podwyższonej temperaturze przy atmosferycznym lub podwyższonym ciśnieniu [3].

Jednym z głównych problemów podczas produkcji perlitu ekspandowanego jest powstawanie dużej ilości frakcji py-lastej. Charakteryzuje się ona niską gęstością, a co za tym idzie wysoką lotnością, co sprawia, że jest ona bardzo trud-na do zagospodarowania. Jedtrud-nak ze względu trud-na glinokrze-mianowy charakter (duża zawartość tlenku krzemu i glinu), jednym z pomysłów wykorzystania tego odpadu jest synteza zeolitów. Analiza związanej z tematem literatury wskazuje na możliwość zajścia takiego procesu [6–9].

Celem niniejszej pracy jest ocena możliwości zastoso-wania odpadu powstałego przy produkcji perlitu ekspan-dowanego do syntezy materiału zeolitowego, a następnie analiza składu i struktury uzyskanych produktów zeolity-zacji.

2. Materiał i metodyka badań

Do syntez materiału zeolitowego użyto pięciu rodzajów odpadów perlitowych, uzyskanych przy produkcji perlitu eks-pandowanego, pochodzących z następujących zakładów: LAKMA SAT sp. z o.o. w Cieszynie (próbka „L”), PERLIPOL S.C. w Bełchatowie („BS” – ruda Słowacka i „BW” – ruda Węgierska) oraz ZSChiM PIOTROWICE II sp. z o.o. w Tar-nobrzegu („T”). Analiza składu fazowego (XRD) potwierdzi-ła, że badane materiały stanowią w głównej mierze glino-krzemianową fazę amorfi czną z ewentualnymi niewielkimi wtrąceniami skaleni i minerałów ilastych. Składy chemicz-ne, wyznaczone na podstawie rentgenowskiej spektrometrii fl uorescencyjnej (WD-XRF, PANalytical Axios mAX 4kW) przedstawiono w Tabeli 1. Stosunek ilościowy głównych składników (SiO₂/Al₂O₃), ważnych z punktu widzenia reakcji syntezy zeolitów waha się od 5,36 do 5,77.

Reakcję prowadzono w warunkach hydrotermalnych pod ciśnieniem atmosferycznym, stosując różne temperatury syntezy (30–90 °C) i stężenia wodorotlenku sodu z zakre-su 3,0–5,0 mol/dm3_{. Standardowo syntezę prowadzono na}

1-gramowych próbkach perlitu. Stosunek ilości fazy stałej do ilości roztworu reakcyjnego ustalono na stałym poziomie S/L = 1:15, aczkolwiek sprawdzono również jak zmniejszenie ilości roztworu reakcyjnego wpływa na skład fazowy produktu. Po 24 h, 48 h lub 72 h utrzymywania w stałej temperaturze produkt oddzielono i przemyto wodą destylowaną do uzyska-nia pH eluentu < 10. Uzyskane próbki wysuszono, przetrzy-mując je w temperaturze nieprzekraczającej 80 °C przez 24 h. Skład fazowy uzyskanych próbek określono przy użyciu analizy rentgenowskiej (XRD), wykonanej metodą liczni-kową za pomocą dyfraktometru Philips X-ray difractometer X’Pert system (promieniowanie CuK_α). Zakres rejestracji obrazów dyfrakcyjnych wynosił 5–60° (2Θ), przy szybkości rejestracji wynoszącej 0,05° (2Θ) / 2 s.

Analizy morfologii wybranych materiałów wykonano za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego FEI Nova NanoSEM 200.

Obecność struktur zeolitowych potwierdzono poprzez pomiary spektroskopowe FT-IR w zakresie środkowej

pod-czerwieni (4000–400 cm–1_{). Pomiary wykonano techniką}

pastylkową z KBr (Merck) z wykorzystaniem próżniowego spektrometru fourierowskiego Bruker Vertex 70v. Widma rejestrowano w skali absorbancji ze zdolnością rozdzielczą 4 cm–1_{, mierząc 128 skanów.}

3. Wyniki z dyskusją

Celem niniejszych badań było przeanalizowanie możliwo-ści uzyskania materiału zeolitowego z odpadu powstałego przy produkcji perlitu ekspandowanego. Po przeprowadze-niu syntez otrzymane próbki przeanalizowano pod kątem wpływu temperatury, stężenia NaOH oraz czasu syntezy na rodzaj i ilość otrzymanych faz krystalicznych. Na Rys. 1 przedstawiono przykładową serię dyfraktogramów próbek otrzymanych przy zastosowaniu perlitu BS. W zależności od parametrów syntezy, zidentyfi kowane fazy to zeolit Na-P1, zeolit X, zeolit A oraz hydroksysodalit. Stwierdzono, że możliwa jest synteza zeolitów z wykorzystaniem perlitu eks-pandowanego już w temperaturze 60 °C. Poniżej tej wartości reakcja nie zachodzi, aczkolwiek należy zaznaczyć, że od-powiednie wydłużenie ekspozycji na działanie wodorotlenku powinno skutkować obniżeniem tej granicy.

W temperaturze 60 °C w czasie 24 h już przy stężeniu NaOH wynoszącym 3,5 mol/dm3 _{zaczynają pojawiać się}

pierwsze ilości faz krystalicznych; jako pierwsze zaczynają krystalizować struktury typu faujazytu, czyli zeolit X. Jest to faza dominująca przy stosunkowo najniższych stężeniach wodorotlenku i temperaturach. Największe ilości zeoli-tu X uzyskano w 70 °C przy stężeniu NaOH wynoszącym 4,0 mol/dm3_{. Począwszy od tej temperatury w układzie}

po-jawia się kolejna faza krystaliczna, którą jest zeolit Na-P₁. Z kolei w najwyższych analizowanych temperaturach i przy wysokich wykorzystanych stężeniach NaOH fazą dominują-ca jest hydroksysodalit. Można więc stwierdzić, że najtrwal-szym produktem powstającym w analizowanych warunkach jest zeolit Na-P₁ [6]. W wyniku reakcji z niższymi analizowa-nymi stężeniami NaOH fazą współwystępującą z zeolitem Na-P₁ jest zeolit X, natomiast przy wysokich stężeniach wodorotlenku w dużych ilościach powstaje hydroksysodalit.

Tabela 1. Składy chemiczne odpadów perlitowych użytych do syntezy zeolitów. Table 1. Chemical compositions of perlitic wastes applied for synthesis of zeolites.

Rodzaj odpadu L BS BW T

Udział składnika [% mas.]

SiO2 70,93 73,63 73,99 75,39 Al2O3 12,29 13,73 13,07 13,36 K2O 7,08 5,12 5,12 4,11 Na2O 2,27 3,27 3,48 4,61 Fe2O3 3,81 2,36 2,22 1,22 CaO 2,31 1,17 1,49 0,97 MgO 0,32 0,31 0,17 0,11 TiO2 0,45 0,19 0,21 0,07 pozostałe 0,54 0,22 0,25 0,16 SiO2/Al2O3 5,77 5,36 5,66 5,64

Podobnie jak temperatura i stężenie wodorotlenku, na syntezę zeolitów wpływa czas syntezy (Rys. 2); jego wy-dłużenie skutkuje przekształcaniem zeolitu X w zeolit Na-P₁ a następnie hydrosodalit. Różnice w przebiegu procesu syntezy, spowodowane wydłużenie czasu reakcji z 24 h do 72 h nie są jednak znaczne.

Porównując wyniki analizy składu fazowego pozostałych serii próbek (uzyskanych z pozostałych perlitów) stwierdzono, że proces jest powtarzalny. Mimo różnic w ilości poszczegól-nych faz powstających w daposzczegól-nych warunkach, wynikających z różnic w składach chemicznych oraz przede wszystkim fa-zowych (domieszek krystalicznych) materiałów wyjściowych, powyższe tendencje jakościowe pozostają zachowane.

Obecność struktur zeolitowych potwierdzono poprzez pomiar widm w zakresie środkowej podczerwieni (Rys. 3). W widmach zeolitów wyróżnić możemy kilka grup pasm:

– pasma związane z drganiami grup OH– _{i wody}

zeolito-wej, występujące w zakresie 3700–1600 cm–1_;

– pasma pochodzące od drgań wewnętrznych wiązań Si–O(Si) i Si–O(Al) w zakresie 1200–400 cm–1_;

– pasma w zakresie pseudosieciowym, czyli 800– 500 cm–1_{, pochodzące od drgań ponadtetraedyczych}

jed-nostek strukturalnych (pierścieni zbudowanych z tetraedrów krzemo- oraz glinotlenowych;

– pasma poniżej 400 cm–1_{, czyli w dalekiej podczerwieni,}

pochodzące od drgań sieciowych i/lub drgań typu Me–O. Spadek szerokości połówkowej, najbardziej intensywne-go z pasm, przy około 1060 cm–1 _{wskazuje na zwiększający}

się udział faz krystalicznych wraz ze wzrostem temperatury syntezy. Postać widm w podczerwieni potwierdza stwier-dzoną na podstawie analizy składu fazowego graniczną temperaturę zeolityzacji, wynoszącą 50 °C. Począwszy od temperatury 60 °C szerokość połówkowa pasm pochodzą-cych od glinokrzemianowej struktury materiału znacząco się zmniejsza. Jakkolwiek, można zauważyć, że pierwsze ilości fazy krystalicznej pojawiają się już w 50 °C. Świadczy o tym między innymi rozdzielenie się pasma przy około 1053 cm–1

na dwa pasma składowe oraz nieznaczne zmiany w widmie w zakresie 850–500 cm–1_.

Rys. 1. Rentgenogramy próbek uzyskanych z perlitu BS w czasie 24 h w zależności od temperatury reakcji i stężenia NaOH (X – zeolit X; A – zeolit A; P – zeolit Na-P1; S – sodalit).

Fig. 1. X-ray diffraction patterns of the samples obtained from perlite BS at 24 h as a function of temperature and concentration of NaOH solution (X – zeolite X; A – zeolite A; P – zeolite Na-P1; S – sodalite).

Rys. 2. Rentgenogramy próbek uzyskanych w wyniku reakcji perlitu T z 4-molowym roztworem NaOH w 60 °C w zależności od czasu syntezy.

Fig. 2. X-ray diffraction patterns of the samples obtained from perlite T and 4.0 M NaOH at 60 °C as a function of synthesis time.

Wraz ze wzrostem temperatury procesu, pasmo o naj-wyższej intensywności integralnej, położone przy około 1060 cm–1_{, przesuwa się w stronę wyższych liczb falowych.}

Taka sytuacja świadczy o zwiększającym się udziale glinu w pozycjach tetraedrycznych w porównaniu do materiału wyjściowego. Długość wiązania Al–O jest większa niż wiąza-nia Si–O, a dodatkowo charakteryzuje się ono mniejszą stałą siłową [10]. Można zauważyć, że pozycja analizowanego pasma nie zmienia się już znacząco dla próbek uzyskanych w temperaturze przekraczającej 60 °C (Rys. 2). Analiza skła-dów tlenkowych produktów zeolityzacji, wyznaczonych na podstawie wyników XRF (Tabela 2), potwierdza zachodze-nie procesu desilikacji struktury perlitu pod wpływem dzia-łania roztworu NaOH. Większa temperatura i/lub stężenie NaOH powoduje w większym stopniu degradację struktury materiału wyjściowego. Proces ten bez wątpienia będzie miał wpływ na rodzaj powstających produktów reakcji.

Analizując zakres pseudosieciowy widm, czyli zakres 800–500 cm–1_{, można zaobserwować pasma, które są}

związane z charakterystycznymi dla zeolitów drganiami pierścieni tetraedrów krzemo- i glinotlenowych. Na podsta-wie sekwencji ułożenia pasm w tym zakresie możliwa jest identyfi kacja danego zeolitu [11]. Obecność pasm przy około 750 cm–1 _{oraz 670 cm}–1 _{związana jest z drganiami pierścieni}

6-członowych [12], które występują zarówno w strukturach typu faujazytu (zeolit X), jak i gismondytu (zeolit Na-P₁). Wid-mo próbki otrzymanej w 90 °C z wykorzystaniem 5-Wid-molowe- 5-molowe-go roztworu NaOH (Rys. 3) charakteryzuje się występowa-niem grupy trzech pasm o niewielkiej szerokości połówkowej – przy 725 cm–1_{, 703 cm}–1 _{i 665 cm}–1_{, które jednoznacznie}

świadczą o obecności sodalitu.

Analizując morfologię wybranych próbek za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego stwierdzono, że otrzymane zeolity narastają na ziarnach perlitu, tworząc aglomeraty o dużym rozwinięciu powierzchni. Na Rys. 4

Rys. 3. Widma MIR próbek uzyskanych w wyniku reakcji perlitu BS z 5-molowym roztworem NaOH w czasie 24 h w zależności od temperatury reakcji.

Fig. 3. MIR spectra of the samples obtained from perlite BS and 5.0 M NaOH at 24 h as a function of temperature.

Rys. 4. Zdjęcia SEM próbek uzyskanych w wyniku reakcji perlitu BS z 5-molowym roztworem NaOH w 90 °C i w czasie 24 h, uzupełnione o analizę pierwiastkową EDAX we wskazanych punktach: a) produkt syntezy, b) nieprzereagowana płytka perlitowa.

Fig. 4. SEM images of the samples obtained from perlite BS and 5.0 M NaOH at 90 °C and 24 h, supplemented with EDAX elemental analysis at selected points: a) synthesized product, b) unreacted perlite plate.

przedstawiono zdjęcia SEM produktu reakcji perlitu BS z 5-molowym roztworem NaOH w temperaturze 90 °C. Perlit ulega zeolityzacji tylko w wyższych temperaturach, zacho-wując pokrój wyjściowych ziarn (Rys. 4a). Zaobserwować można również pozostałości nieprzereagowanych płytek perlitowych (Rys. 4b). Analiza składu pierwiastkowego (EDAX) w wybranych punktach potwierdziła, że perlit odzna-cza się wyższą zawartością krzemu, niż uzyskany produkt. Sprawdzono, czy ilość roztworu reakcyjnego w stosun-ku do ilości materiału wyjściowego (współczynnik S/L) ma wpływ na rodzaj powstających faz zeolitowych. Równocze-śnie przeprowadzono pierwsze próby skalowania procesu. W tym celu przeprowadzono serię syntez na 1-gramowych oraz 15-gramowych próbkach materiału perlitowego, przy uwzględnieniu stosunku S/L wynoszącego 1:10 oraz 1:15. Wyniki uzyskane dla perlitu T przedstawiono na Rys. 5. Stwierdzono, że wpływ zastosowanej ilości NaOH na

uzyski-wane rentgenogramy jest minimalny. Podobnie, zwiększe-nie objętości układu reakcyjnego zwiększe-nie przejawiło się zmianą składu fazowego produktu reakcji.

Jedną z potencjalnych możliwości zastosowania materia-łu zeolitowego uzyskanego z surowców odpadowych takich jak perlit jest wykorzystanie w procesach sorpcji, np. metali ciężkich. Dlatego produkty syntez przeanalizowano pod ką-tem pojemności sorpcyjnej (CEC). Wyniki zestawiono w Ta-beli 3. Dla porównania, uzyskana wartość dla perlitu przed reakcją wynosi 0,16 meq/g.

Wszystkie badane próbki charakteryzują się stosunkowo wysoką pojemnością sorpcyjną [1]. Parametr ten rośnie ze stężeniem w przypadku próbek uzyskanych w temperaturze 60 °C, co wynika z wzrostu ilości powstających produktów re-akcji. W temperaturach 70 °C i 80 °C tendencja ta jest jednak odwrotna. Fakt ten znajduje jednak wyjaśnienie w analizie składów fazowych oraz mikrostruktury produktów zeolito-wych uzyskanych w różnych warunkach. Spośród uzyska-nych faz największą pojemnością sorpcyjną oraz objętością wolnych przestrzeni w glinokrzemianowych szkielecie cha-rakteryzuje się zeolit Y [1]. Jego największe ilości uzyskano w temperaturze 70 °C z zastosowaniem 4-molowego roztwo-ru NaOH. Podobnie przy tym samym stężeniu największe ilości tej fazy uzyskano w 80 °C. Podwyższanie stężenia w każdej z temperatur prowadzi do powstawania bardziej zwartej struktury sodalitu, która charakteryzuje się gorszy-mi parametragorszy-mi z punktu widzenia procesów sorpcyjnych. Analiza mikrostruktury opisywanej próbki, zilustrowanej na Rys. 6, wskazuje na duże rozwinięcie powierzchni.

Najwyższą pojemnością sorpcyjną charakteryzują się próbki otrzymane w najwyższej temperaturze i przy najwyż-szym zastosowanym stężeniu NaOH. Ma to prawdopodob-nie związek z największym stopprawdopodob-niem przereagowania perlitu, a tym samym z największą ilością uzyskanych produktów reakcji, mimo że jest to głównie sodalit. Nie bez znacze-nia wydaje się również wysoki udział glinu w otrzymanych strukturach; niski stosunek SiO₂/Al₂O₃ (Tabela 2) oznacza pojawienie się większej ilości pozycji kationowymiennych.

Tabela 2. Składy chemiczne próbek uzyskanych w wyniku reakcji perlitu T z 4-molowym roztworem NaOH w czasie 24 h w zależności od temperatury syntezy.

Table 2. Chemical analysis of the samples obtained from perlite T in 4.0 M NaOH and at 24 has a function of temperature of the synthesis.

Temperatura syntezy 30 °C 50 °C 70 °C 90 °C

Udział składnika [% mas.]

SiO₂ 74,87 66,84 40,46 38,21 Al₂O₃ 14,26 17,85 30,16 29,10 Na₂O 5,58 9,82 24,92 27,96 K₂O 3,13 2,57 0,72 0,34 Fe₂O₃ 0,89 1,30 1,73 2,10 CaO 0,75 1,19 1,65 1,82 MgO 0,12 0,16 0,17 0,18 TiO₂ 0,05 0,08 0,08 0,09 pozostałe 0,35 0,19 0,11 0,20 SiO₂/Al₂O₃ 5,25 3,75 1,34 1,31

Rys. 5. Rentgenogramy próbek uzyskanych w wyniku reakcji perlitu T z 4-molowym roztworem NaOH w czasie 24 h w temperaturze 70 °C w zależności od współczynnika S/L i objętości układu reak-cyjnego.

Fig. 5. X-ray diffraction patterns of the samples obtained from perlite T and 4.0 M NaOH at 70 °C and 24 h as a function of S/L ratio and

4. Wnioski

Stwierdzono, że odpad powstały przy produkcji perlitu ekspandowanego jest obiecującym materiałem do synte-zy zeolitów. W wyniku zastosowania kąpieli reakcyjnej już w temperaturze 60 °C pod ciśnieniem atmosferycznym przy wykorzystaniu NaOH o stężeniu 3,5 mol/dm3 _można

uzy-skać materiał zeolitowy. Możliwymi do uzyskania fazami są zeolit Na-P1, zeolit X, zeolit A oraz hydroksysodalit. Skład fazowy produktu zależy od parametrów syntezy, głównie temperatury i stężenia NaOH, jednak w danych warunkach, bez względu na pochodzenie wyjściowego perlitu, zostaje on bez zmian jakościowych. Podobnie wydłużenie czasu reakcji tylko nieznacznie wpływa na zwiększenie ilości pro-duktu. Natomiast ilość roztworu reakcyjnego (stosunek S/L) nie wpływa na skład produktu.

Otrzymane produkty mogą być potencjalnie wykorzysta-ny jako sorbenty. Materiał charakteryzujący się najlepszymi zdolnościami sorpcyjnymi można otrzymać z zastosowa-niem 4-molowego roztworu NaOH w temperaturze 70–80 °C w czasie 24 godzin. Wydłużenie czasu syntezy, podwyższe-nie temperatury czy stężenia roztworu reakcyjnego prowadzi do powstawania sodalitu, czyli fazy o potencjalnie gorszych parametrach sorpcyjnych.

Rys. 6. Zdjęcie SEM próbki zeolitu uzyskanej w wyniku reakcji per-litu T z 4-molowym roztworem NaOH w 70 °C i w czasie 24 h. Fig. 6. SEM image of zeolite sample obtained from perlite T and 4.0 M NaOH at 70 °C and 24 h.

Tabela 3. Pojemności sorpcyjne (CEC) materiałów zeolitowych uzyskanych z perlitu T w czasie 24 h w zależności od temperatury i stężenia NaOH.

Table 3. Sorption capacities (CEC) of zeolite materials obtained from perlite T at 24 h as a function of temperature and NaOH concentration.

Stężenie NaOH [mol/dm3_]

Temperatura [°C]

60 70 80 90

Pojemność sorpcyjna [meq/g]

4,0 3,42 4,44 4,73 4,33

4,5 3,70 4,29 4,48 4,73

5,0 4,13 4,02 4,44 5,04

Pomimo użycia różnych materiałów perlitowych pocho-dzących z kilku źródeł i różniących się składem, nie stwier-dzono wyraźnych zmian w przebiegu procesu syntezy. Można zatem powiedzieć, że proponowana procedura jest metodą uniwersalną, pozwalającą w łatwy sposób uzyskać materiał o dobrych właściwościach sorpcyjnych.

Podziękowanie

Praca fi nansowana ze środków przyznanych przez Na-rodowe Centrum Badań i Rozwoju, jako projekt badawczy nr PBS1 177 206.

Literatura

[1] Ciciszwili, G. W., Andronikaszwili, T. G., Kirow, G. N., Filizo-wa, Ł. D.: Zeolity naturalne, Wydawnictwa Naukowo-Tech-niczne, Warszawa 1990.

[2] Gottardi, G., Galli, E. (red.): Natural Zeolites, Mineral and

Rocks, 18, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 1985.

[3] Suchecki, T. T.: Zeolity z popiołów lotnych. Otrzymywanie i aplikacje w inżynierii środowiska, Zakład Narodowy im.

Os-solińskich – Wydawnictwo, Wrocław ,2005.

[4] Querol, X., Umana, J. C., Plana ,F., Alastueya, A., Lopez-Sol-er, A., Medinaceli, A., Valero, A., Domingo, M. J., Garcia-Rojo, E.: Synthesis of zeolites from fl y ash at pilot plant scale. Ex-amples of potential applications, Fuel, 80, (2001), 857–865. [5] Franus, W., Wdowin, M.: Wykorzystanie popiołów lotnych

klasy F do produkcji materiału zeolitowego na skalę półtech-niczną, Polityka Energetyczna, 14, 2, (2011), 79–91. [6] Khodabandeh, S., Davis, M. E.: Alteration of perite to calcium

zeolites, Microporous Materials, 9, (1997), 161–172.

[7] Barth-Wirsching, U., Höller, H., Klammer, D., Konrad, B.: Synthetic zeolites formed from expanded perlite: type, forma-tion condiforma-tions and properties, Mineralogy and Petrology, 48, (1993), 275–294.

[8] Tangkawanit, S.: Synthesis of zeolites from perlite and study of their ion exchange properties, Suranaree University of

Technology, 2004.

[9] Christidis, G. E., Phapaliars, I., Kontopoulos, A.: Zeolitization of perlite fi nes: mineralogical characteristics of the end prod-uct and mobilization of chemical elements, Appl. Clay Sci., 15, (1999), 305–324.

[10] Fernández-Jiménez, A., Palomo, A.: Mid-infrared spectro-scopic studies of alkali-activated fl y ash structure,

Microporo-us and MesoporoMicroporo-us Materials, 86, (2005), 207–214.

[11] Mozgawa, W.: Spektroskopia oscylacyjna zeolitów, Uczel-niane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, Kraków, 2007.

[12] Mozgawa, W.: The relation between structure and vibration-al spectra of naturvibration-al zeolites, J. Molecular Structure, 596, (2001), 129–137.

♦