SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND EVALUATION OF HIERARCHICAL DEALUMINATED FAU-TYPE Y ZEOLITES IN CATALYTIC AND HEAVY METAL IONS ADSORPTION STUDIES. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (Synthesis, Characterization and Evaluation of Hierarchical Dealuminated FAU-Type Y-Zeolites in Catalytic and Heavy Metal Ions Adsorption Studies)
g201304850-Kazeem_Sulaiman-MS-Thesis.pdf - Published Version Download (6MB) | Preview |
Arabic Abstract
تتضمن المواد الزيولايتية متعددة الأبعاد شبكة من المسامات صغيرة الحجم ذات ابعاد جزيئية بالإضافة إلى حموضية صلبة, سعة تبادل أيوني و أنتقائية متفاوتة بتغير شكل وأبعاد المواد المتفاعلة. هذه الخواص الفريدة تُقَوض بمحدودية الإنتشار وسرعة فقدان الفاعلية, مما يستوجب تعديل بنية المواد الزيولايتية الشائعة لإستكشاف إمكانياتها بدقة في العمليات ذات السعة العالية, عمليات الفصل والمحفزات. تحقيقا لهذه الغاية, لإستقدام بلورات داخلية يمكن الوصول إليها بفاعلية ذات مسامات كبيرة عن طريق تجارب معملية مبسطة, بطرق ذات كفاءة إقتصادية, ظهرت المعالجة القلوية كحل بديل ولكن بمحدودية في الزيولايت من نوع Y الغني بالسيليكون ذو الأستخدامات الصناعية المتعددة. في هذه الدراسة تم معالجة الزيولايت من نوع Fujasite Yذو نسبة سيليكون إلى ألمنيوم =15-40 بطرق معالجة قلوية مختلفة وباستخدام خليط أحادي أو ثنائي مكون من قواعد عضوية أو غير عضوية. تم الحصول على مواد زولايتية هرمية ذات مسامات كبيرة بدرجات متفاوتة مع حفظ الخواص الجوهرية باستخدام كاتيونات أمونيوم رباعية كعوامل لتوجيه المسامات أو لإنتزاع السيليكون. الأبعاد الفعالة للكاتيونات أثرت بطريقة ملاحظة على إنتزاع السيليكون من بنية الزيولايت. الخليط العضوي الثنائي تجاوز عملية التبادل الأيوني المستهلكة للوقت في طرق المعالجة القلوية التقليدية كما أنها اظهرت نتائج متفوقة في أدائها كمحفزات في التحلل الحراري للبولي أيثلين ذو الكثافة المنخفضة وكذلك في تفاعل فريدل كرافت للتولوين مع الكحول البنزيلي. أيضا, المعالجة القلوية حسنًت سعة التبادل الكاتيوني للمواد الزيولايتية تحت الدراسة مع سعة إمتصاص أعلى في إزالة أيونات المعادن الثقيلة بطريقة مبسطة, ذات سرعة وكفاءة عاليتين.
English Abstract
Zeolites possess multidimensional network of micropores of molecular dimensions with solid acidity, ion-exchange capacity and unequaled shape selectivity. These unique properties are undermined by diffusion limitation and rapid deactivation, which thus necessitate the strategic tuning of the conventional zeolite structures to fully explore their potentials in high volume processes; separation and catalysis. To this end, introducing well accessible intracrystalline mesoporosity by experimentally simple, economical and effective method, alkaline treatment emerged as an alternative solution but with comparatively limited adoption for silica-rich Y-zeolites, known for many industrial applications. This study subjected dealuminated faujasite-type Y zeolite (Si/Al =15-40) to various alkaline treatments using mono-and binary mixture of inorganic and/or organic base(s). Hierarchically structured zeolites of different degree of mesoporosity, with preserved intrinsic properties, were obtained using quaternary ammonium cations either as desilicating and/or pore directing agents. The effective cationic diameters and steric hinderance of these cations played significant role in the kinetic dissolution of silicon from the zeolite structure. The novel binary organic mixture strategy bypassed the time consuming ion-exchange step in the common alkaline treatment procedures and showed superior catalytic performance both in the pyrolysis of low-density polyethylene and Friedel Craft alkylation of toluene with benzyl alcohol. Furthermore, the alkaline treatment enhanced the cation exchange capacity of the studied zeolite type with better adsorption capacity in heavy metal ions removal using simple, fast and efficient AA-µ-SPE method. The adsorption was favorable and endothermic with data fitted to the pseudo second order kinetics and Freundlich isotherm pattern.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Chemistry |
| Department: | College of Chemicals and Materials > Chemistry |
| Committee Advisor: | Alhooshani, Khalid |
| Committee Members: | Al-Yassir, Nabil and Abulkibash, Abdalla |
| Depositing User: | KAZEEM OLUDARE SULAIMAN (g201304850) |
| Date Deposited: | 25 May 2015 05:02 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:46 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139559 |