TR

NG

IH CS

PH M H N I

T P CH KHOA H C S

4 N M 2002

NGHIấN C U CHUY N HểA TRO BAY PH L I THNH S N PH M CH A
ZEOLIT V M T S TNH CH T
C TR NG C A CHNG
Nguy n

c Chuy, Tr n Th Mõy, Nguy n Th Thu
Khoa Húa tr ng HSP H N i

I. .M u
Hi n nay trờn th gi i ó cú nhi u cụng trỡnh nghiờn c u thnh cụng vi c t ng h p Zeolit t nhi u ngu n
nguyờn li u khỏc nhau, trong ú t ng h p Zeolit t tro bay c a cỏc nh mỏy nhi t i n cú giỏ thnh th p
h n r t nhi u so v i quỏ trỡnh t ng h p t húa ch t tinh khi t.
n c ta, cỏc nh mỏy nhi t i n nh Ph L i 1, Ph L i 2, Ninh Bỡnh, ...hng n m ó th i ra hng tri u
t n tro bay. L ng tro bay ny m i c tỏi s d ng r t ớt, l ng cũn l i t ng i l n, gõy ụ nhi m mụi
tr ng v c n tr s n xu t. Chớnh vỡ v y, vi c chuy n húa tro bay Vi t Nam sang d ng Zeolit cú ý
ngh a c bi t c v m t kinh t l n khoa h c, do v a x lý c l ng ch t th i gõy ụ nhi m, v a t o ra
c v t li u cú nhi u ng d ng trong cụng nghi p. Trong cụng trỡnh tr c [1], chỳng tụi ó cụng b k t
qu v nghiờn c u chuy n húa tro bay Ninh Bỡnh, cụng trỡnh ny cụng b m t s k t qu nghiờn c ỳ
chuy n húa tro bay c a nh mỏy nhi t i n Ph L i v m t s tớnh ch t c tr ng c a chỳng.

II. Th c nghi m
Tro bay c l y t h ch a nh mỏy i n Ph L i. Cỏc m u tro bay c ph i khụ ngoi khụng khớ
kho ng m t tu n, sau ú c b o qu n trong tỳi nilụng. Theo [2] thnh ph n c a tro bay khụ ny c
trỡnh by b ng 1
B ng 1
Thnh ph n húa h c
% tr ng l

ng

SiO2

A2O3

Fe2O3

CaO

Na2O

53,2

24,2

6,38

2,17

0,44


trong 53,2 % SiO2 , quartz chi m 31,77% , ngoi ra cũn cú Mulit v Hematit, t l Si/Al phự h p cho s
chuy n húa thnh Zeolit.
Vi c chuy n húa tro bay c a nh mỏy nhi t i n Ph L i c th c hi n theo quy trỡnh cụng ngh trong
lu n v n th c s [3] .
Tro bay tr n v i xỳt r n theo t l 1:1,2 ; 1:1,23; 1:1,56 ( t c l 15/18g, 15/18,5g, 15/23,4g) v nung
cỏc nhi t 350 oC, 550 oC, 750 oC trong 4h. Cỏc s n ph m nung cú t l tro bay : xỳt r n l 1:1,23 v
1:1,56 c cho thờm th y tinh l ng vo sao cho t l SiO2/Al2O3 trong m u l n l t l 4/1 v 6/1.
Sau ú h n h p s n ph m c cho thờm n c theo t l r n : l ng l 1:5. Khu y liờn t c h n h p trong
6h, l ng trong 6h. K t tinh th y nhi t trong 28h nhi t 90ữ95 oC trong autoclave. S n ph m thu
c r a nhi u l n b ng n c c t n pH = 7 (th b ng qu tớm), s y khụ 110 oC trong 2h. i u ki n
chuy n húa cỏc m u c ghi trong b ng 2.
B ng 2. i u ki n chuy n húa tro bay Ph L i
Đk hoạt hóa
Ký
hiệ u
mẫ u

Tỷ
lệ
Tro/NaOH
(g)

Nung ở
4h

M1

15;18

350oC


M2
M3

15:18,5
15:23,4

Thuỷ
tinh
lỏng (g)

Thời
gian
khuấ y

0

6h

Nồng đ ộ
NaOH
(M)

Đk kế t tinh
Làm già
gel

Thời
gian kế t
tinh


3,5

6h

28h

o

0,575

-

3,0

-

-

o

6,325

-

3,0

-

-


350 C
350 C

Nhậ n dạng sản
phẩ m
NaP1, X

1


M4

550oC

15;18

o

0

-

3,0

-

-

M5


15:18,5

550 C

0,575

-

3,0

-

-

M6

15:23,4

550oC

M7

15;18

M8

-

5,0


-

-

0

-

3,0

-

-

o

0,575

-

3,0

-

-

o

6,325


-

2,5

-

-

750 C

15:18,5

M9

6,325

o

750 C

15:23,4

750 C

NaP1, X,Quartz

NaP1, X,Quartz

Qua b ng 2 và b ng 3 cho th y:

1) Các m u s n ph m chuy n hóa t tro bay thô có đ h p ph h i n c và h i Benzen cao, v i m u M6
có đ h p ph Benzen x p x b ng m u Zeolit t ng h p t hóa ch t tinh khi t c a Liên Xô (M15).
2) cùng nhi t đ ho t hóa và n ng đ ki m n u t l SiO2/Al2O3 trong m u càng l n thì đ h p ph h i
n c càng l n, ch riêng tr ng h p nung nhi t đ th p (350°C) thì đ h p ph l i gi m khi t ng t l
SiO2/Al2O3 trong m u. i u này có th đ c gi i thích do m u M1 ch a hàm l ng tinh th Zeolit l n
còn m u M2, M3 có hàm l ng tinh th Zeolit th p h n.
B ng 3:

h p ph h i n
Ký
mÉ u

hiÖ u

c,benzen và dung l

ng trao đ i ion Ba2+

§é hÊ p phô h¬i n−íc sau
48h;T(g/100g mÉ u)

§é hÊ p phô benzen sau
48h;T(g/100g mÉ u)

Dung l−îng trao ®æ i ion
Ba2+ (m® lg/100g mÉ u)

M1

15,97


12,54

210,59

M2

14,99

12,93

258,95

M3

14,02

14,17

286,47

M4

10,56

9,04

219,84

M5


12,03

9,30

224,87

M6

12,00

19,00

276,01

M7

15,51

12,77

230,60

M8

17,09

14,57

261,37


M9

18,18

15,71

288,37

M13(Zeolit
NaX LX)

245,00

M14(Zeolit
NaY LX)

240,15

M15(Zeolit
Y LX)

21,97

229,49

3) cùng nhi t đ ho t hóa tro bay b ng ki m, n u t l SiO2/Al2O3 trong m u càng l n, đ h p ph
Benzen c a s n ph m càng l n. Riêng m u M6 (nung 550°C, t l SiO2/Al2O3 = 6/1) có đ h p ph
Benzen x p x b ng m u chu n M15. i u này đ c gi i thích do t l SiO2/Al2O3 trong các m u t ng
d n đ n kh n ng ph n ng t ng và do đó hàm l ng tinh th t ng.

4) T k t qu đo dung l ng trao đ i cation Ba2+ cho th y: Các m u s n ph m chuy n hóa t tro bay thô
có dung l ng trao đ i cation Ba2+ cao và x p x b ng (th m chí còn có m u cao h n) dung l ng trao
đ i cation Ba2+ c a các m u Zeolit chu n. i u này có th gi i thích : do các m u s n ph m chuy n hóa
t tro bay thô là m t h n h p các Zeolit khác nhau, còn m u Zeolit chu n ch ch a m t lo i Zeolit tinh
khi t.
cùng nhi t đ ho t hóa tro bay b ng ki m, n u ta t ng t l SiO2/Al2O3 b ng cách cho thêm thu tinh
l ng vào thì dung l ng trao đ i cation Ba2+ t ng.
cùng đi u ki n t ng h p, n u ta ch thay đ i nhi t đ ho t hóa tro bay b ng ki m thì khi nhi t đ t ng
d n đ n dung l ng trao đ i cation Ba2+ t ng.
Các m u s n ph m chuy n hóa t tro bay thô có dung l ng trao đ i cation Ba2+ cao, ch ng t trong m u
s n ph m chuy n hóa ch a hàm l ng tinh th Zeolit l n.
* Dung l ng trao đ i ion Pb2+, NH4+ trên s n ph m chuy n hóa
2


Dung l ng trao đ i ion Pb2+ trong dung d ch n c đ c xác đ nh trong kho ng n ng đ t 2 đ n 28
mg/l. N ng đ Pb2+ tr c và sau khi trao đ i đ c xác đ nh trên máy quang ph h p th nguyên t AAS3300 c a hãng Perkin Elmer c a M t i Vi n Hóa h c - Trung tâm KHTN & CNQG (xem b ng 4).
B ng 4: K t qu đo dung l
STT

ng trao đ i ion c a m u M9 v i ion Pb2+

1

2

3

4


5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

2+

CoPb
(mg/l)

2

4

6


8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

CxPb2+
(mg/l)

0

0


0

0

0

0

0

0,10

0,10

0,10

0,20

1,51

3,60

5,74

D (mg/g)

1

2


3

4

5

6

7

7,95

8,95

9,95

10,9

11,2

11,2

11,13

Nh n xét: B ng 4 cho th y trong kho ng n ng đ t 2 ÷ 22 mg/l thì khi n ng đ t ng, dung l ng trao
đ i ion c a m u M9 c ng t ng. B t đ u t Co (Pb2+) = 24 mg/l dung l ng trao đ i ion không ti p t c
t ng theo n ng đ . Nó đ t tr ng thái bão hòa v i giá tr 11,2 mg/l. hay108 mđlg/g(Pb2+), l n g n g p 2,5
l n m u Zeolit Philipsite t nhiên (t [3]).
Dung l ng trao đ i ion NH4+
Theo tiêu chu n n c s ch (theo TCVN-5942-1995) ion NH +4 trong n c sinh ho t là 0,05 mg/l và trên

c s n ng đ c a ion NH +4 có trong m u n c ng m l y t Nam nh và Hà N i vào ngày 7-5-1999
c a Vi n Hóa h c-Trung tâm KHTN và CNQG, bi n đ i t 1,26mg/l đ n 4,2 mg/l, chúng tôi ti n hành
nghiên c u dung l ng trao đ i ion c a m u M9 v i ion NH +4 , các n ng đ ion NH +4 t 1÷4 mg/l, v i
ý mu n có th x lý đ c ion NH +4 có trong n c sinh ho t và lo i b ion NH +4 trong ph th i gia súc,
gia c m nông tr i.
Dung l ng trao đ i ion NH +4 trong dung d ch n c đ c xác đ nh trong kho ng n ng đ t 1 đ n 4
mg/l. N ng đ NH +4 tr c và sau khi trao đ i đ c xác đ nh trên máy đo quang PIEUNICAM-SP80 c a
Anh t i Vi n Hóa h c - Trung tâm KHTN & CNQG( xem b ng 5).
B ng 5: K t qu đo dung l
STT

ng trao đ i ion c a m u M9 v i ion NH +4

1

2

3

4

+

1

2

3

4


+

CxNH4 (mg/l)

0,418

0,639

0,564

0,795

D (mg/g)

0,145

0,340

0,609

0,801

Hi u su t kh (%)

58,20

68,05

81,20


80,13

CoNH4 (mg/l)

+
4

T k t qu trên cho th y sau m t l n x lý n ng đ ion NH m t đi cao nh t là 81,20%. Nh v y, dùng
1g s n ph m có ch a Zeolit (m u M9) có th x lý đ c 50 ml n c ng m Nam nh [4] t n ng đ
ion NH +4 1,26 mg/l xu ng còn 0,047 mg/l, ngh a là đ t tiêu chu n cho phép (theo tiêu chu n Vi t Nam5942-1995)
III. K t lu n
1. Chúng tôi đã thành công trong vi c chuy n hóa tro bay thô thành s n ph m có ch a Zeolit các nhi t
đ ho t hóa 350 °C, 550 °C, 750 °C trong autoclave v i các t l SiO2/Al2O3 khác nhau, k t qu cho th y
ho t hóa tro bay 350 °C là đ đ th c hi n quá trình k t tinh thu nhi t thành Zeolit.
2. Các m u s n ph m chuy n hóa t tro bay thô có đ h p ph h i n c và h i Benzen cao ,ch ng t
hàm l ng tinh th Zeolit trong các m u s n ph m t ng đ i l n.
3. Dung l ng trao đ i ion Ba2+, Pb2+, NH +4 cao, có tr ng h p cao h n m u Zeolit X t ng h p c a Liên
Xô.

3


Tài li u tham kh o
[1] Nguy n Th Thu, Nguy n
c Chuy, Hoàng V n Hùng.Nghiên c u chuy n hóa tro bay nhi t đi n
thành s n ph m ch a zeolit. T p chí khoa h c s 4 n m 2001(tr.62-66)Tr ng HSP Hà N i.ISSN 08683719
[2] Nguy n Th Hoa Chi. Lu n v n th c s hóa h c tr ng HSP Hà N i, 11/2000
[3] Tr n Th Mây. Lu n v n th c s hóa h c tr ng HSP Hà N i 11/2001
[4]


ng Th Thanh Lê. Lu n v n t t nghi p Khoa Hóa tr

ng HSP Hà N i, 1999

Summary
Study on the conversion of Pha Lai flying ashed
into zeolit products
Nguyen Duc Chuy, Tran Thi May, Nguyen Thi Thu
Pha Lai electric thermal power flying ashes has been converted into products containing zeolit. The paper
reports the results of investigation on the obtained products.

4