Synthesis of zeolites from Tay Nguyen red mud and test of their adsorption ability

Nghiên cứu chế tạo vật liệu zeolit từ bùn đỏ Tây Nguyên và khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu

Abstract

Red mud is the waste from alumina production, contain high amount of residualalkaline,aluminateand some metals oxide such as iron oxide, siliconoxide, titanium oxide...; in which aluminum and silica proportions could be usedfor zeolite synthesis. The zeolite was synthesized by the hydrothermal method for obtaining RM-ZeO-Si which was signed for Si added and RM-ZeO- SiAl for both Si and Al added. The obtained zeolites were then characterized by the XRD, EDX, SEM, BET and FT-IR methods. The results indicate that the synthesized zeolite is likely the new kind one with one sulfur atom in the crystaline unit and has general formula of Na₈(Al₆Si₆O₂₄)S.4H₂O. We tested the ability of ammonium and nitrite adsorption of the synthesized zeolites and found that the synthesized zeolites had very higha dsorption capacity of both cation ammonium and anionnitrite but the adsorption mechanism of each was different. Adsorption mechanism of ammonium was suggested as predominant ion exchange between ammonium cation in solution and sodium cation in zeolite crystals while nitrite adsorbed on surface material by electrostatic attractive force between nitrite anion and electropositive surface of iron oxide particles.

Bùn đỏ là chất thải từ quá trình sản xuất nhôm, chứa lượng lớn kiểm, oxit nhôm và một số oxit khác như sắt oxit, silic oxit, titan oxit…trong đó tỷ lệ nhôm và silic có thể sử dụng để tổng hợp zeolit. Vật liệu zeolit được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt, thêm Si được ký hiệu là RM-ZeO-Si; vật liệu thêm đồng thời Si, Al được ký hiệu là RM- ZeO-Si/Al. Vật liệu zeolit tổng hợp được phân tích đặc trưng cấu trúc bằng các phương pháp XRD, EDX, SEM, BET và FT-IR. Các kết quả phân tích cho thấy vật liệu zeolit tổng hợp có điểm mới khác biệt so với các zeolit thông thường bởi trong cấu trúc phân tử có chứa nguyên tử S, công thức phân tử của zeolit là Na₈(Al₆Si₆O₂₄)S.4H₂O. Kết quả khảo sát hấp phụ ban đầu cho thấy vật liệu có khả năng hấp phụ với cả ion amoni và nitrit, cơ chế hấp phụ khác nhau. Quá trình hấp phụ cation amoni là do quá trình trao đổi ion giữa cation amoni với cation natri trong tinh thể zeolit, còn quá trình hấp phụ nitrit trên bề mặt vật liệu do tương tác tĩnh điện giữa nitrit với các cấu tử oxit sắt.