سنتز زئولیت Y با استفاده از خاکستر سبوس برنج به عنوان منبع سیلیکا به روشهای هیدروترمال و هیدروترمال به کمک اولتراسوند و به کارگیری آن در کراکینگ هیدروکربن‌های مایع

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه تربیت مدرس دانشکده شیمی

چکیده

در این پژوهش زئولیت Y از منبع سیلیکای استخراج شده از سبوس برنج، سنتز شده است. از روش هیدروترمال و هیدروترمال به کمک امواج اولتراسوند استفاده شده است. تاثیر امواج اولتراسوند بر روی خواص فیزیکی- شیمیایی زئولیت سنتزی مورد بررسی قرار گرفته است. سنتز این نوع زئولیت به دو روش هیدروترمال و هیدروترمال به کمک اولتراسوند انجام شد. مشخصات زئولیت‌های سنتز شده با استفاده از تکنیک‌های XRD، FESEM‌، FTIR، BET تعیین شد و عملکرد نمونه‌های سنتزی در فرآیند شکست کاتالیستی هیدروکربن-های مایع در راکتور بستر ثابت مورد ارزیابی قرار گرفت‌. خواص محصولات گازی و مایع با استفاده از آنالیزهای GC و SIMDIS مورد بررسی قرار گرفت. همچنین چگالی، شاخص انکسار و گرانروی محصولات مایع اندازه‌گیری شد. نتایج آزمایش‌های راکتوری نشان داد که زئولیت سنتز شده به روش هیدروترمال به کمک اولتراسوند به دلیل تاثیر این امواج بر بلورینگی زئولیت و شیاردار کردن سطح ذرات، از عملکرد بهتری برخوردار بوده است. با توجه به آنالیز XRD، بلورینگی زئولیت سنتز شده به روش هیدروترمال با کمک اولتراسوند 21‌% بیشتر از میزان بلورینگی زئولیت سنتز شده به روش هیدروترمال بود. با استفاده از آنالیز FTIR پس از انجام آزمایش راکتوری نشان داده شد که ساختار زئولیت Y پس از انجام واکنش حفظ شده است.

کلیدواژه‌ها


 

  1. C. Webster-Stratton, M. F. Gaspar, and M. J. Seabra-Santos, “Incredible Years® parent, teachers and children’s series: Transportability to Portugal of early intervention programs for preventing conduct problems and promoting social and emotional competence,” Psychosoc Interv, vol. 21, no. 2, pp. 157–169, 2012.
  2. P. Danial-Fortain, T. Gauthier, I. Merdrignac, and H. Budzinski, “Reactivity study of Athabasca vacuum residue in hydroconversion conditions,” Catal Today, vol. 150, no. 3–4, pp. 255–263, 2010.
  3. M. Tavasoli, H. Kazemian, S. Sadjadi, and M. Tamizifar, “Synthesis and characterization of zeolite NaY using kaolin with different synthesis methods,” Clays Clay Miner, 62, No. 6, pp. 508–518, 2014.
  4. T. M Salama and I. O Ali, “Novel Synthesis of Nay Zeolite from Rice Husk Silica: Modification with Zno and Zns for Antibacterial Application,” Chem Sci J, vol. 07, no. 01, pp. 1–9, 2016.
  5. J. García-Martínez, K. Li, and G. Krishnaiah, “A mesostructured Y zeolite as a superior FCC catalyst–from lab to refinery,” Chem Commun, vol. 48, no. 97, pp. 11841–11843, 2012.
  6. H. Ramezani, S. N. Azizi, and S. R. Hosseini, “NaY zeolite as a platform for preparation of Ag nanoparticles arrays in order to construction of H2O2 sensor,” Sensors Actuators B Chem, vol. 248, pp. 571–579, 2017.
  7. D. . S. Coombs, A. . J. Ellis, W. . S. Fyfe, and A. . M. Taylor, “The zeolite facies, with comments on the interpretation of hydrothermal syntheses,” Geochim Cosmochim Acta, vol. 17, no. 1–2, pp. 53–107, 1959.
  8. [8]     W. Bo and M. Hongzhu, “Factors affecting the synthesis of microsized NaY zeolite,” Microporous Mesoporous Mater, vol. 25, no. 1–3, pp. 131–136, 1998.
  9. D. J. D. J. Londeree, “Silica-titania composites for water treatment,” Master's Thesis, department of engineering,FloridaUniversity, 2002.
  10. V. S. Mane and P. V. V. V. Babu, “Studies on the adsorption of Brilliant Green dye from aqueous solution onto low-cost NaOH treated saw dust,” Desalination, vol. 273, no. 2–3, pp. 321–329, 2011.
  11. S. G. Wi, B. Y. Chung, Y. G. Lee, D. J. Yang, and H.-J. J. Bae, “Enhanced enzymatic hydrolysis of rapeseed straw by popping pretreatment for bioethanol production,” Bioresour Technol, vol. 102, no. 10, pp. 5788–5793, 2011.
  12. S. Khabuanchalad, P. Khemthong, S. Prayoonpokarach, and J. Wittayakun, “Transformation of zeolite NaY synthesized from rice husk silica to NaP during hydrothermal synthesis,” Suranaree J Sci Technol, vol. 15, pp. 225–231, 2008.
  13. A. M. Yusof, N. A. Nizam, and N. A. A. Rashid, “Hydrothermal conversion of rice husk ash to faujasite-types and NaA-type of zeolites,” J Porous Mater, vol. 17, no. 1, pp. 39–47, 2010.
  14. M. M. M. Rahman, N. Hasnida, W. B. Wan Nik, W. Nik, and W. M. Norsani, “Preparation of zeolite Y using local Raw material rice husk as a silica source,” J Sci Res, vol. 1, no. 2, pp. 285–291, 2009.
  15. W. C. C. Tan, S. Y. Y. Yap, A. Matsumoto, R. Othman, and F.-Y. Y. Yeoh, “Synthesis and characterization of zeolites NaA and NaY from rice husk ash,” Adsorption, vol. 17, no. 5, pp. 863–868, 2011.
  16. J. J. J. F. Saceda et al., “Properties of silica from rice husk and rice husk ash and their utilization for zeolite Y synthesis,” Quim Nova, vol. 34, no. 8, pp. 1394–1397, 2011.
  17. R. M. Mohamed, I. A. Mkhalid, and M. A. Barakat, “Rice husk ash as a renewable source for the production of zeolite NaY and its characterization,” Arab J Chem, vol. 8, no. 1, pp. 48–53, 2015.
  18. H. Robson, Verified Synthesis of Zeolitic Materials, 2nd ed., Amsterdam, Netherlands, Elsevier, 2001.
  19. S. Askari et al., “Effects of ultrasound on the synthesis of zeolites: a review,” J Porous Mater, vol. 20, no. 1, pp. 285–302, 2013.
  20. H. H. Li, H. H. Li, Z. Guo, and Y. Liu, “The application of power ultrasound to reaction crystallization,” Ultrason Sonochem, vol. 13, no. 4, pp. 359–363, 2006.
  21. A. Gedanken, “Using sonochemistry for the fabrication of nanomaterials,” Ultrason Sonochem, 11, No. 2, pp. 47-55, 2004.
  22. A. Abbas, M. Srour, P. Tang, H. Chiou, H.-K. K. Chan, and J. A. Romagnoli, “Sonocrystallisation of sodium chloride particles for inhalation,” Chem Eng Sci, vol. 62, no. 9, pp. 2445–2453, 2007.
  23. L. Boels, R. M. Wagterveld, M. J. Mayer, and G. J. Witkamp, “Seeded calcite sonocrystallization,” J Cryst Growth, vol. 312, no. 7, pp. 961–966, 2010.
  24. Z. Guo, M. Zhang, H. Li, J. Wang, and E. Kougoulos, “Effect of ultrasound on anti-solvent crystallization process,” J Cryst Growth, vol. 273, no. 3–4, pp. 555–563, 2005.
  25. C. Virone, H. J. M. M. Kramer, G. M. van Rosmalen, A. H. Stoop, and T. W. Bakker, “Primary nucleation induced by ultrasonic cavitation,” J Cryst Growth, vol. 294, no. 1, pp. 9–15, 2006.
  26. K. Wohlgemuth, F. Ruether, and G. Schembecker, “Sonocrystallization and crystallization with gassing of adipic acid,” Chem Eng Sci, vol. 65, no. 2, pp. 1016–1027, 2010.
  27. N. Kumar, O. V. Masloboischikova, L. M. Kustov, T. Heikkilä, T. Salmi, and D. Y. Murzin, “Synthesis of Pt modified ZSM-5 and beta zeolite catalysts: Influence of ultrasonic irradiation and preparation methods on physico-chemical and catalytic properties in pentane isomerization,” Ultrason Sonochem, vol. 14, no. 2, pp. 122–130, 2007.
  28. R. Khoshbin and R. Karimzadeh, “Synthesis of mesoporous ZSM-5 from rice husk ash with ultrasound assisted alkali-treatment method used in catalytic cracking of light naphtha,” Adv Powder Technol, vol. 28, no. 8, pp. 1888–1897, 2017.
  29. V. Y. Prokof’ev, N. E. Gordina, E. M. Konstantinova, V. V. Voynova, and T. N. Borisova, “Thermal treatment of a mixture for the NaP zeolite synthesis based on sodium metasilicate and alumina: Effect of ultrasound,” Mater Chem Phys, vol. 213, pp. 76–82, 2018.
  30. J. Wittayakun, P. Khemthong, and S. Prayoonpokarach, “Synthesis and characterization of zeolite NaY from rice husk silica,” Korean J Chem Eng, vol. 25, no. 4, pp. 861–864, 2008.
  31. L. Hong and S. Benxian, “Characterization of coke deposited from cracking of cottonseed oil over zeolite catalyst and deactivation kinetics of coke deposition,” Energy Sources, Part A Recover Util Environ Eff, vol. 32, no. 12, pp. 1159–1166, 2010.
  32. B. A. Holmberg, H. Wang, J. M. Norbeck, and Y. Yan, “Controlling size and yield of zeolite Y nanocrystals using tetramethylammonium bromide,” Microporous Mesoporous Mater, vol. 59, no. 1, pp. 13–28, 2003.
  33. A. M. G. Pedrosa, M. J. B. Souza, A. O. S. Silva, D. M. A. Melo, and A. S. Araujo, “Synthesis, characterization and catalytic properties of the cobalt and nickel supported on HZSM-12 zeolite,” Catal Commun, vol. 7, no. 10, pp. 791–796, 2006.
  34. C. Li, Y. W. Chen, S. J. Yang, and R. B. Yen, “In-situ FTIR investigation of coke formation on USY zeolite,” Appl Surf Sci, vol. 81, no. 4, pp. 465–468, 1994.