|
|
|
Agentul
de mineralizare specific cristalizarii zeolitilor
silicoaluminosi este ionul hidroxid, OH-. pH-ul alcalin este
realizat prin adaugarea unei baze anorganice si /sau organice, ultima
pentru cazul in care cationul organic indeplineste rol de “formator” de
retea (template). pH-ul
hidrogelului are influenta asupra fazei de nucleere, a randamentului
cristalizarii, a raportului Si/Al din zeolit si asupra morfologiei
zeolitului. Valori mari ale pH-ului conduc la zeoliti cu raport mic Si/Al
si la obtinerea de cristale mici. Continutul in ioni OH
din gelul initial influenteaza natura
speciilor (monomerice si polimerice) prezente in amestecul de reactie
si viteza cu care aceste specii reactioneaza prin hidroliza
si prin schimb intre faza solida si cea lichida cu formare
de noi specii in solutie. In plus, continutul in ioni -OH influenteaza viteza de
crestere a cristalelor, scurteaza perioada de inductie si determina tipul de retea.
Alcalinitatea amestecului de reactie dirijeaza cristalizarea zeolitilor influentand asupra tipului structural obtinut final. Alcalinitatea si respectiv “alcalinitatea libera” este un parametru critic al sintezei si al raportului Si /Al din zeolitul cristalizat .
In timpul cristalizarii pH-ul mediului variaza, mai intai scade si apoi la final este mai mare decat initial datorita incorporarii unitatilor SiO2 in reteaua zeolitica. Alcalinitatea libera este data de diferenta dintre alcalinitatea totala (MOH) si alcalinitatea aluminatului de sodiu (MAlO2).Valori ale pH –ului amestecului de sinteza intre 12,3-13,8 sunt caracteristice cristalizarii zeolitilor de tip faujazit X si Y, intre 11,3- 12,7 celor de tip mordenit iar sub 11,5 celor de tip ZSM-5. Alcalinitatea mediului determina formarea anumitor specii de silicat, aluminat si aluminosilicat sub forma de monomeri, dimeri, trimeri, tetrameri cu formarea inelelor de 4-membri si a inelelor de 5-membri: [SiO2(OH)2]2-, [SiO(OH)3]-, [Al(OH)4]-, [Al(OH)3OSi(OH)3]-, etc.
Raportul molar OH/SiO2 influenteaza tipul structural
si morfologia cristalelor. Continutul de hidroxid, OH, se calculeaza prin sumarea molilor OH ce provin din NaOH, [AlK4N]OH, silicatul de sodiu
(NaOH + SiO2) si aluminatul de sodiu (NaOH + Al2O3)
si apoi scaderea molilor de acid adaugat (ca acid liber sau
sare). Este cazul folosirii sulfatului de aluminiu ca sursa de aluminiu,
considerat echivalent cu Al2O3 + 3H2SO4.
Un mol de Al2O3 este echivalent cu 2 moli H2SO4
atunci cand trece in ioni aluminat necesari formarii retelei.
