การสังเคราะห์และคุณสมบัติของซีโอไลต์สี่เอสำหรับการดูดซับโลหะหนัก

บทคัดย่อ

            แร่หลักในดินขาวคือเกาลิไนต์ซึ่งมีสูตรทางเคมีเป็น Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O และโครงสร้างประกอบด้วยซิลิกาเตตระฮีดรอลและอลูมินาออกตะฮีดรอลรวมกันเป็นรูปแบบชั้นหน่วยของดินขาว วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อสังเคราะห์ซีโอไลต์สี่เอจากดินขาวธรรมชาติในประเทศไทยด้วยกระบวนการเมตาเกาลินไนเซชันและซีโอไลต์เซชัน สารตัวอย่างที่ใช้คือดินขาวธรรมชาติจากจังหวัดระนอง ดินขาวแห้งประมาณ 600 กรัม ถูกคัลไซน์ที่อุณหภูมิ 400-700 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง หลังจากนั้นนำ 500 กรัมของเมตาเกาลินไนต์มาทำการกวนด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซน์ความเข้มข้น 0.5-3.5 โมลาร์ ที่อุณหภูมิ 70-90 องศาเซลเซียส วัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ถูกตรวจสอบคุณสมบัติด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบส่องกราด (SEM) และเอกซ์เรย์ฟลูออเรสเซนต์ (XRF) ผลของการทดลองพบว่าดินขาวประกอบด้วยเกาลินไนต์เป็นองค์ประกอบหลัก ลักษณะผลึกของซีโอไลต์สี่เอที่สังเคราะห์ได้มีรูปทรงเป็นลูกบาศก์ขนาดประมาณ 2 ไมโครเมตร และองค์ประกอบของดินขาวประกอบด้วยซิลิกาและอะลูมินาเป็นองค์ประกอบหลัก การวิจัยนี้สรุปได้ว่าดินขาวระนองสามารถเตรียมเป็นซีโอไลต์สี่เอได้ โดยการกระตุ้นดินขาวด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง และการตกผลึกที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง ร้อยละการดูดซับโลหะหนักตะกั่ว แคดเมียม และทองแดง คือ 97.01 96.95 และ 97.12 ตามลำดับ

         The principal mineral in clay is kaolinite having a chemical formular Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O  and the structure consists of a single silica tetrahedral sheet and a single alumina octahedral sheet combined to form the clay unit layer. The purpose of this research was to synthesize zeolite-4A from the natural clay in Thailand via a metakaolinization and zeolitezation process. The sample used was natural clays from Ranong province. About 600 g of clay was calcined at 400-700 ^OC for 3 h. About 500 g of the metakaolinite was dissolved in 0.5-3.5 M NaOH followed by ageing at 70-90 ^OC. Both of the raw materials and the final product were characterized by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Fluorescence (XRF). The experimental results were showed that Ranong clay consisted of kaolinite. The zeolite-4A was cubical edge and the crystal size was estimated to be 2 μm; and clay consisted mainly of silica and alumina. It can be concluded that clay used as raw material in this experiment is the kaolinite that as the zeolite-4A which was prepared from clay by activation treatment using sodium hydroxide under the proper condition. The optimum parameters can be prepared zeolite-4A from clay by ageing at 90 ^OC for 3 h and crystallized at 600 ^OC for 3 h. For adsorption characteristic of synthesized zeolite-4A, adsorption percentage of lead cadmium and copper were 97.01 96.95 and 97.12 respectively.