سنتز بلور زئولیت نوع a به روش های هیدروژل و نانوامولسیون و بررسی سینتیک تبلور آن

زئولیت ها بلورهای آلومینوسیلیکاتی هستند که به دلیل داشتن خاصیت کاتالیستی، تعویض یونی و غربال مولکولی کاربرد گسترده ای در صنایع شیمیایی دارند. در سال های اخیر سنتز زئولیت با اندازه ی بلوری کوچکتر به دلیل بهبود خواص اشاره شده، اهمیت زیادی پیدا کرده است. استفاده از مواد اولیه ارزان و در دسترس به منظور تولید زئولیت ها همواره مورد توجه بوده است. در این پژوهش از سدیم آلومینات سنتز شده از آلومینیوم هیدروکساید به عنوان منبع آلومینیوم استفاده شد. در فرآیند تولید زئولیت ها کم کردن زمان سنتز، کاهش مصرف انرژی و افزایش تبدیل مواد اولیه به بلورهای زئولیت موجب کاهش قیمت نهایی محصول می شود لذا دانستن سینتیک تبلور زئولیت ها به منظور طراحی متبلور کننده ها و بهینه کردن فرآیند تولید اهمیت زیادی دارد. دو پارامتر سینتیکی که اندازه ی ذرات و زمان تبلور را تحت تأثیر قرار می دهد، نرخ هسته زایی و نرخ رشد بلور می باشند. افزایش نرخ هسته زایی موجب کاهش اندازه ی ذرات و افزایش نرخ تبلور می شود اما افزایش نرخ رشد بلور موجب افزایش اندازه ی ذرات و افزایش نرخ تبلور می شود. رابطه ای که پارامترهای سینتیکی را به اندازه ی بلور ها مربوط می کند تحت عنوان معادله ی تراز جمعیت شناخته می شود.در این پژوهش زئولیت نوع a توسط روش های هیدروژل و میکروامولسیون سنتز شد و اثر دمای تبلور بر نرخ تبلور و پارامترهای سینتیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز پراش اشعه ی ایکس نشان داد سنتز زئولیت نوع a توسط سدیم آلومینات به روش های هیدروژل و میکروامولسیون موفقیت آمیز بوده است. نتایج نشان داد استفاده از روش میکروامولسیون سبب کاهش زمان تبلور نسبت به روش هیدروژل می شود؛ همچنین افزایش دمای تبلور سبب افزایش نرخ تبلور در هر دو روش می شود. کمترین زمان تبلور، در دمای 90 درجه ی سانتی گراد در روش هیدروژل ومیکروامولسیون به ترتیب 300 و 160 دقیقه گزارش شد. افزایش دمای تبلور سبب کاهش مقدار زئولیت سنتز شده در پایان فرآیند تبلور در روش هیدروژل می شود اما در روش سنتز به روش میکروامولسیون دمای تبلور اثر ناچیزی بر این مقدار دارد.آنالیز تصویری صورت گرفته بر نمونه های پایانی تبلور نشان دادکه ذرات زئولیت به دست آمده توسط روش میکروامولسیون یکنواخت تر و کوچکتر از روش هیدروژل است همچنین افزایش دمای تبلور موجب افزایش میانگین اندازه ی ذرات سنتز شده می شود، اما تاثیر دمای تبلور بر اندازه ی ذرات در روش معمولی بیش تر از روش میکروامولسیون است. کوچکترین میانگین اندازه ی ذرات در دمای 70 درجه ی سانتی گراد در روش هیدروژل و میکروامولسیون به ترتیب 75/1 و 716/0 میکرومتر به دست آمد.در ادامه داده های به دست آمده از شبیه سازی به وسیله ی معادله ی تراز جمعیت با داده های آزمایشگاهی تطبیق داده شده و تغییرات نرخ هسته زایی و نرخ رشد بلور بر حسب زمان به دست آمد و اثر دما بر پارامترهای سینتیکی تبلور مورد بررسی قرار گرفت و نرخ رشد بلور به دمای تبلور توسط رابطه ی آرنیوس به یکدیگر مرتبط شد. نتایج نشان داد که افزایش دمای تبلور سبب افزایش نرخ رشد بلور می شود همچنین میانگین نرخ رشد بلور در روش میکروامولسیون کمتر از روش هیدروژل است. بزرگ بودن انر ژی فعال سازی نشان دهنده ی این واقعیت است که واکنش شیمیایی بر روی سطح بلور، کنترل کننده ی رشد بلور است همچنین انرژی فعال سازی در روش میکروامولسیون کمتر از روش هیدروژل است. نمودارهای نرخ هسته زایی نشان داد متوسط نرخ هسته زایی در روش میکروامولسیون بیش تر از روش هیدرو ژل است. افزایش نرخ هسته زایی در روش میکروامولسیون ناشی از کاهش کشش سطحی محتوای درون نانو راکتور تشکیل شده توسط میکروامولسیون به وسیله ی مواد فعال سطحی شرکت کننده در میکروامولسیون است.