Кислотна та термічна обробка природного гейландиту
Acid treatment of natural zeolites is considered to be an effective method of “improving” their structure and properties, among which thermal stability occupies a special place, especially for catalytic applications of zeolites. The influence of hydrochloric acid solutions with concentrations up to...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/700 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543951807315969 |
|---|---|
| author | Tsitsishvili, V. G. Dolaberidze, N. M. Nijaradze, M. O. Mirdzveli, N. A. Amiridze, Z. S. Khutsishvili, B. T. |
| author_facet | Tsitsishvili, V. G. Dolaberidze, N. M. Nijaradze, M. O. Mirdzveli, N. A. Amiridze, Z. S. Khutsishvili, B. T. |
| author_sort | Tsitsishvili, V. G. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-12-03T12:06:51Z |
| description | Acid treatment of natural zeolites is considered to be an effective method of “improving” their structure and properties, among which thermal stability occupies a special place, especially for catalytic applications of zeolites. The influence of hydrochloric acid solutions with concentrations up to 2 mol/L and calcination at temperatures up to 1100 °C on the structure and properties of heulandite-containing tuff from the Georgian Dzegvi-Tedzami deposit, selected for the creation of new bactericidal zeolite filter materials for purification and desinfection of water from various sources, was studied by the X-ray energy dispersion spectra, diffraction patterns and thermal analysis, as well as by adsorption of water, benzene and nitrogen methods. It has been found that an acidic environment leads to significant dealumination (Si/Al molar ratio increases from 3.6 to 9.5) and decationization (total charge of metal ions per Al atom decreases from 1 to 0.68) of the sample; solutions of hydrochloric acid do not lead to amorphization of the zeolite microporous crystal structure, but gradually dissolve it. As a result of acid treatment, there is also a sharp increase in the volume of micropores available for large molecules (from ? 7 to 80–90 mm3/g) and surface area (from ? 13 to 120–175 m2/g), as well as changes in the mesoporous system, leading to the prevalence of pores with a diameter of up to 4 nm. Heulandite heating leads to stepwise dehydration proceeding up to ? 800 °C, amorphization starting at ? 250 °C, and structural changes: the transition to methastable heulandite B phase at ? 340 °C is not fixed, but at ? 500 °C wairakite (Ca(Al2Si4O12)·2H2O) is formed, at temperatures above ? 1000 °C, amorphous aluminosilicate contains crystalline inclusions of cristobalite (polymorph of SiO2), ?-quartz, albite (Na(AlSi3O8), hematite (Fe2O3) and magnetite (FeO·Fe2O3); heating-induced changes in micro- and mesopore systems are insignificant. It is also shown that heat treatment increases the acid resistance of heulandite, which is expressed in a decrease in the degree of dealumination after acid treatment of calcined samples. Thus, acid and heat treatment of heulandite make it possible to obtain materials with different sorption and ion-exchange properties. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:08Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-700 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:37Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7002023-12-03T12:06:51Z Acid and thermal treatment of natural heulandite Кислотна та термічна обробка природного гейландиту Tsitsishvili, V. G. Dolaberidze, N. M. Nijaradze, M. O. Mirdzveli, N. A. Amiridze, Z. S. Khutsishvili, B. T. heulandite dealumination decationization dehydration amorphization гейландит деалюмінування декатіонізація дегідратація аморфізація Acid treatment of natural zeolites is considered to be an effective method of “improving” their structure and properties, among which thermal stability occupies a special place, especially for catalytic applications of zeolites. The influence of hydrochloric acid solutions with concentrations up to 2 mol/L and calcination at temperatures up to 1100 °C on the structure and properties of heulandite-containing tuff from the Georgian Dzegvi-Tedzami deposit, selected for the creation of new bactericidal zeolite filter materials for purification and desinfection of water from various sources, was studied by the X-ray energy dispersion spectra, diffraction patterns and thermal analysis, as well as by adsorption of water, benzene and nitrogen methods. It has been found that an acidic environment leads to significant dealumination (Si/Al molar ratio increases from 3.6 to 9.5) and decationization (total charge of metal ions per Al atom decreases from 1 to 0.68) of the sample; solutions of hydrochloric acid do not lead to amorphization of the zeolite microporous crystal structure, but gradually dissolve it. As a result of acid treatment, there is also a sharp increase in the volume of micropores available for large molecules (from ? 7 to 80–90 mm3/g) and surface area (from ? 13 to 120–175 m2/g), as well as changes in the mesoporous system, leading to the prevalence of pores with a diameter of up to 4 nm. Heulandite heating leads to stepwise dehydration proceeding up to ? 800 °C, amorphization starting at ? 250 °C, and structural changes: the transition to methastable heulandite B phase at ? 340 °C is not fixed, but at ? 500 °C wairakite (Ca(Al2Si4O12)·2H2O) is formed, at temperatures above ? 1000 °C, amorphous aluminosilicate contains crystalline inclusions of cristobalite (polymorph of SiO2), ?-quartz, albite (Na(AlSi3O8), hematite (Fe2O3) and magnetite (FeO·Fe2O3); heating-induced changes in micro- and mesopore systems are insignificant. It is also shown that heat treatment increases the acid resistance of heulandite, which is expressed in a decrease in the degree of dealumination after acid treatment of calcined samples. Thus, acid and heat treatment of heulandite make it possible to obtain materials with different sorption and ion-exchange properties. Кислотна обробка природних цеолітів вважається ефективним методом «поліпшення» їхньої структури та властивостей, серед яких особливе місце припадає термостійкість, особливо для каталітичного застосування цеолітів. Досліджено вплив розчинів соляної кислоти концентрацією до 2 mol/L та прожарювання при температурах до 1100 °C на структуру та властивості гейландитвмісного туфу грузинського родовища Дзегві-Тедзамі, відібраного для створення нових бактерицидних цеолітових фільтрувальних матеріалів для очищення та знезараження води з різних джерел, досліджували рентгенівськими енергетичними дисперсійними спектрами, дифрактограмами та термічним аналізом, а також адсорбційними методами води, бензолу та азоту. Встановлено, що кисле середовище призводить до значного деалюмінування (молярне відношення Si/Al зростає з 3.6 до 9.5) та декатіонізації (сумарний заряд іонів металу на атом Al зменшується з 1 до 0.68) зразка; розчини соляної кислоти не призводять до аморфізації мікропористої кристалічної структури цеоліту, а поступово розчиняють її. В результаті кислотної обробки також різко збільшується об’єм мікропор, доступних для великих молекул (від ? 7 до 80–90 мм3/г) і площа поверхні (від ? 13 до 120–175 м2/г), а також зміни мезопористої системи, що призводять до переважання пор діаметром до 4 нм. Нагрівання гейландиту призводить до ступінчастої дегідратації, що триває до ? 800 °C, аморфізації, починаючи з ? 250 °C, і структурних змін: перехід у фазу метастабільного гейландиту В при ? 340 °C не фіксується, але при ? 500 °C утворюється вайракіт (Ca(Al2Si4O12)·2H2O), при температурах вище ? 1000 °C аморфний алюмосилікат містить кристалічні включення кристобаліту (полiморф SiO2), ?-кварцу, альбіту (Na(AlSi3O8), гематиту (Fe2O3) та магнетиту (FeO·Fe2O3); викликані нагріванням зміни мікро- та мезопорових систем незначні. Показано також, що термообробка підвищує кислотостійкість гейландиту, що виражається в зниженні ступеня деалюмінування після кислотної обробки прожарених зразків. Таким чином, кислотна і термічна обробка гейландиту дають змогу отримати матеріали з різними сорбційними та іонообмінними властивостями. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-11-22 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/700 10.15407/hftp14.04.519 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 519-533 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 519-533 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 4 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 519-533 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/700/715 Copyright (c) 2023 V. G. Tsitsishvili, N. M. Dolaberidze, M. O. Nijaradze, N. A. Mirdzveli, Z. S. Amiridze, B. T. Khutsishvili |
| spellingShingle | гейландит деалюмінування декатіонізація дегідратація аморфізація Tsitsishvili, V. G. Dolaberidze, N. M. Nijaradze, M. O. Mirdzveli, N. A. Amiridze, Z. S. Khutsishvili, B. T. Кислотна та термічна обробка природного гейландиту |
| title | Кислотна та термічна обробка природного гейландиту |
| title_alt | Acid and thermal treatment of natural heulandite |
| title_full | Кислотна та термічна обробка природного гейландиту |
| title_fullStr | Кислотна та термічна обробка природного гейландиту |
| title_full_unstemmed | Кислотна та термічна обробка природного гейландиту |
| title_short | Кислотна та термічна обробка природного гейландиту |
| title_sort | кислотна та термічна обробка природного гейландиту |
| topic | гейландит деалюмінування декатіонізація дегідратація аморфізація |
| topic_facet | heulandite dealumination decationization dehydration amorphization гейландит деалюмінування декатіонізація дегідратація аморфізація |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/700 |
| work_keys_str_mv | AT tsitsishvilivg acidandthermaltreatmentofnaturalheulandite AT dolaberidzenm acidandthermaltreatmentofnaturalheulandite AT nijaradzemo acidandthermaltreatmentofnaturalheulandite AT mirdzvelina acidandthermaltreatmentofnaturalheulandite AT amiridzezs acidandthermaltreatmentofnaturalheulandite AT khutsishvilibt acidandthermaltreatmentofnaturalheulandite AT tsitsishvilivg kislotnatatermíčnaobrobkaprirodnogogejlanditu AT dolaberidzenm kislotnatatermíčnaobrobkaprirodnogogejlanditu AT nijaradzemo kislotnatatermíčnaobrobkaprirodnogogejlanditu AT mirdzvelina kislotnatatermíčnaobrobkaprirodnogogejlanditu AT amiridzezs kislotnatatermíčnaobrobkaprirodnogogejlanditu AT khutsishvilibt kislotnatatermíčnaobrobkaprirodnogogejlanditu |