توليد و مشخصه‌يابي زئوليت A با استفاده از پسماند سنگ‌هاي آذرين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

منابع طبيعي

كارشناسي ارشد

امروزه توسعه روزافزون كارخانجات سنگ‌بري و معادن از يك‌سو و استفاده گسترده از انواع سنگ‌هاي ساختماني در امر ساخت‌و‌ساز در داخل كشور از سوي ديگر منجر به افزايش توليد ضايعات حاصل از اين كارخانجات شده ‌است كه مديريت صحيح محيط‌زيستي را طلب مي‌نمايد. استفاده بهينه از اين ضايعات منجر به كاهش آلودگي‌هاي محيط‌زيستي و حفظ و نگهداري منابع طبيعي غير قابل جايگزين مي‌شود. سنگ‌هاي گرانيت و بازالت حاوي مقادير قابل توجهي از اكسيدهاي عناصر سيليسيوم و آلومينيوم هستند كه يك ماده خام مناسب براي توليد زئوليت است. زئوليت‌ها، بلورهاي آلومينوسيليكاتي و شامل مجموعه‌اي از چهاروجهي SiO4 و AlO4 هستند كه اتم‌هاي اكسيژن خود را به اشتراك گذاشته‌اند. زئوليت A يكي از انواع زئوليت مصنوعي است كه به دليل داشتن خاصيت كاتاليزوري، تعويض يوني و غربال مولكولي كاربرد گسترده‌اي در صنايع شيميايي دارد. در سال‌هاي اخير توليد زئوليت با اندازه‌ي بلوري كوچك‌تر براي بهبود خواص اشاره شده، اهميت زيادي پيدا ‌كرده ‌است. استفاده از مواد اوليه ارزان و در دسترس به منظور توليد زئوليت‌ها همواره مورد توجه بوده ‌است. در اين پژوهش، توليد زئوليت A با استفاده از نمونه‌هاي پسماند سنگ (بازالت، گرانيت سياه و گرانيت سفيد) و سديم آلومينات به عنوان منبع آلومينيوم انجام شد. مشخصه‌يابي نمونه‌هاي سنگ با كمك آزمون XRD و XRF انجام گرفت. نتايج حاصل از آزمون XRF نشان داد كه بيش‌ترين عناصر تشكيل دهنده‌ي نمونه‌هاي سنگ سيليسيوم (18/62-37/47%) و آلومينيوم (15-2/13%) بود. براي توليد زئوليت، از روش ذوب قليايي طي فرآيند هيدروترمال با در نظر گرفتن پارامترهاي مختلف شامل نسبت سديم هيدروكسيد به نمونه سنگ (2:1/1)، دما و زمان ماند در كوره (400، 500، 600 و 700 درجه سانتي‌گراد، 2 ساعت)، نسبت سديم آلومينات به نمونه ذوب شده (25:1/0، 5:1/0 و 75:1/0)، مدت زمان پيرسازي (24 ساعت)، دما و زمان بلورينگي در فرآيند هيدروترمال (90 درجه سانتي‌گراد، 2، 4 و 6 ساعت) استفاده شد. براي بررسي ويژگي‌‌هاي زئوليت‌هاي توليد شده، آزمون‌هاي مختلفي ازجمله XRD، XRF، CEC، SEM، EDX، BET، BJH و FT-IR استفاده گرديد. نتايج حاصل از آزمون XRD به صورت كيفي و كمي نشان داد زئوليت‌هاي توليد شده از نوع X و A با درصد خلوص بيش از 90% بودند. طبق يافته‌هاي حاصل براي توليد زئوليت A، حد بهينه دما 500 درجه سانتي‌گراد، نسبت سديم آلومينات به نمونه ذوب شده (5:1/0) و زمان بلورينگي 6 ساعت در نظر گرفته شد. سطح ويژه براي زئوليت‌هاي توليد شده بازالت، گرانيت سياه و گرانيت سفيد به ترتيب 8/36، 8/25 و 8/16 متر مربع بر گرم به‌ دست آمد. ظرفيت تبادل كاتيوني سنگ‌هاي بازالت، گرانيت سياه و گرانيت سفيد به ترتيب 2/3، 7/4 و 7/5 سانتي‌مول بر كيلوگرم و زئوليت‌هاي توليد شده بازالت، گرانيت سياه و گرانيت سفيد به ترتيب 7/157، 9/165 و 8/171 سانتي‌مول بر كيلوگرم بود. به طور كلي، توليد زئوليت از سنگ‌هاي گرانيت سياه، گرانيت سفيد و بازالت با در نظر گرفتن جنبه‌هاي اقتصادي مي‌تواند به عنوان يك روش مناسب براي مديريت اين پسماندها در صنايع سنگ مورد توجه قرار گيرد.

212213

علوم و مهندسي محيط زيست (آلودگي‌هاي محيط زيست)

مهندسي منابع طبيعي

دانشگاه صنعتي اصفهان

حسين شريعتمداري، محمد نعمتي ورنوسفادراني

نوراله ميرغفاري، محسن سليماني