Improvements in the synthesis of zeolites with low Si/Al ratio from Venezuelan sodium silicate for an environmentally friendly process

Mejoras en la síntesis de zeolitas con baja relación Si/Al a partir de un silicato de sodio de Venezuela para un proceso ambientalmente amigable

Zeolitas LTA y FAU fueron sintetizadas con éxito a partir de una solución de silicato de sodio venezolano, por cristalización hidrotérmica bajo presión autógena a 100 ° C, a tiempos de cristalización de 2–24h. los materiales sintetizados se caracterizaron por DRX, área específica BET y SEM. Se realizaron una serie de pruebas de síntesis para estudiar la influencia de la composición molar de la mezcla de partida sobre la cristalización. Se estudió el efecto del tiempo de cristalización para una composición de mezcla de síntesis particular para ambos tipos zeolitas, la reutilización como medio alcalino del licor madre separado durante la filtración, y el efecto del envejecimiento antes de la cristalización. Los resultados experimentales están de acuerdo con el mecanismo propuesto de cristalización para la síntesis de zeolitas en fase líquida. El uso de una composición de 2SiO₂: Al₂O₃: 6.Na₂O: 240H₂O en la síntesis permite la obtención de zeolita LTA a partir de 2h de cristalización. Para la zeolita FAU, no se requirió de período de envejecimiento cuando se parte de la composición 4SiO₂: Al₂O₃: 6.6Na₂O: 264H₂O. Fue posible sintetizar ambas zeolitas con alta pureza y cristalinidad y propiedades adecuadas de adsorción de agua.

Introducción

Las zeolitas se definieron originalmente como aluminosilicatos cristalinos microporosos, compuestos por TO₄ tetraédricos (T = Si, Al) con una relación atómica O: (Al + Si) = 2 -. La presencia de Al³⁺ induce un marco cargado negativamente que requiere la presencia de cationes extra-marco dentro de la estructura para la electro neutralidad. Los cationes extra-marco son intercambiables dando lugar a la rica química de intercambio de iones de estos materiales, que junto con la naturaleza de los cationes influyen mucho en las propiedades de adsorción de las zeolitas.

Las zeolitas naturales se encuentran como componentes generalizados en las rocas volcánicas básicas; sin embargo, es frecuente la contaminación con otros minerales (Gottardi y Galli, 1985) lo que puede limitar su aplicación en procesos de adsorción o reacciones catalíticas. La síntesis de zeolitas a nivel de laboratorio - da lugar a la formación de fases puras, permitiendo una amplia variedad de estructuras, incluyendo algunas que no se conocen en la naturaleza. Una amplia información sobre las zeolitas se puede encontrar en la literatura abierta (Breck, 1974; Martínez y Corma, 2014).