Научная статья на тему 'СИНТЕЗ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОКАЛОК ДЕКАТИОНИРОВАННЫХ ФОРМ ЦЕОЛИТА Y ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ'

СИНТЕЗ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОКАЛОК ДЕКАТИОНИРОВАННЫХ ФОРМ ЦЕОЛИТА Y ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
50
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АДСОРБЕНТ / ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ЦЕОЛИТ Y / ИОНООБМЕННЫЕ ФОРМЫ / КАТИОН / КРИСТАЛЛ / ПОЛОСТЬ / ОБРАБОТКА / СИНТЕЗ / СТЕПЕНЬ ОБМЕНА / СТЕПЕНЬ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Павлова И.Н., Быль Я.А., Алехина И.Е., Баймурзина З.Д., Хафизова С.Р.

Синтезированы без промежуточных прокалок декатионированные формы высокодисперсного и гранулированного цеолита Y высокой фазовой чистоты и степени кристалличности. Декатионированные формы цеолита Y с максимальной степенью обмена, равной 0.85 у высокодисперсного и 0.73 у гранулированного образца, были синтезированы через промежуточную К-форму. У полученных декатионированных форм наблюдается снижение значений равновесной адсорбционной емкости по парам воды и бензола на 16.9 и 15.9% масс. для порошкообразного и на 1.4-2.5% масс. для гранулированного цеолита. Установлено, что с возрастанием степени декатионирования образцов происходит увеличение общей концентрации кислотных центров синтезированных цеолитов, которая равна 698 (мкмоль NH3/г) у высокодисперсного образца Н(0.85)Y-Р и 708 (мкмоль NH3/г) у гранулированного Н(0.73)Y-G.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Павлова И.Н., Быль Я.А., Алехина И.Е., Баймурзина З.Д., Хафизова С.Р.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYNTHESIS WITHOUT INTERMEDIATE CALCINATIONS OF DECATIONATED FORMS OF ZEOLITE Y OF HIGH DEGREE OF CRYSTALLINITY

Decationized forms of highly dispersed and granular zeolite Y of high phase purity and degree of crystallinity were synthesized without intermediate calcinations. Decationized forms of zeolite Y with a maximum degree of exchange equal to 0.85 for a finely dispersed and 0.73 for a granular sample were synthesized through the intermediate K-form. The equilibrium adsorption capacities of the synthesized samples for water and benzene vapors were determined. The values of the equilibrium adsorption capacity for water vapor and benzene, in the case of the powdered sample H(0.85)Y-P decreased by 16.9% and by 15.9 wt%, respectively. For a sample of granulated zeolite H(0.73)Y-G, the values of the limiting adsorption capacity for water vapor and benzene change only by 1.4 and 2.5 wt%, respectively. It was determined that with an increase in the degree of decationation of the samples, there is an increase in the total concentration of acid sites, determined by the TPD method of pre-adsorbed NH3. For highly dispersed samples, the total concentration of acid sites increased from 375 (mmol NH3/g) for KY-P to 698 (mmol NH3/g) for H(0.85)Y-P. For granular samples, it increased from 324 (mmol NH3/g) for KY-G up to 708 (mmol NH3/g) for H(0.73)Y-G.

Текст научной работы на тему «СИНТЕЗ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОКАЛОК ДЕКАТИОНИРОВАННЫХ ФОРМ ЦЕОЛИТА Y ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ»

УДК 533.581;621.593;661.183.12 DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2022.1.10

СИНТЕЗ БЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ПРОКАЛОК ДЕКАТИОНИРОВАННЫХ ФОРМ ЦЕОЛИТА У ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ КРИСТАЛЛИЧНОСТИ

© И. Н. Павлова1'3*, Я. А. Быль2, И. Е. Алехина2, З. Д. Баймурзина3, С. Р. Хафизова3

1Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН Россия, Республика Башкортостан, 450075 г. Уфа, пр. Октября, 141.

2Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32.

3Уфимский государственный нефтяной технический университет Россия, Республика Башкортостан, 450062 г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

*Email:superirina/pavlova@yandex.ru

Синтезированы без промежуточных прокалок декатионированные формы высокодисперсного и гранулированного цеолита Y высокой фазовой чистоты и степени кристалличности. Декатионированные формы цеолита Y с максимальной степенью обмена, равной 0.85 у высокодисперсного и 0.73 у гранулированного образца, были синтезированы через промежуточную К-форму. У полученных декатионированных форм наблюдается снижение значений равновесной адсорбционной емкости по парам воды и бензола на 16.9 и 15.9% масс. для порошкообразного и на 1.4-2.5% масс. для гранулированного цеолита. Установлено, что с возрастанием степени декатионирования образцов происходит увеличение общей концентрации кислотных центров синтезированных цеолитов, которая равна 698 (мкмоль МН3/г) у высокодисперсного образца Н(о.85^-Р и 708 (мкмоль МН3/г) у гранулированного Н(0.73^-О.

Ключевые слова: адсорбент, гранулированный цеолит Y, ионообменные формы, катион, кристалл, полость, обработка, синтез, степень обмена, степень кристалличности.

Введение

Большинство областей нефтехимии и нефтепереработки используют цеолитсодержащие катализаторы, которые проявляют высокую активность, селективность и стабильность в различных процессах, таких как каталитический крекинг, изомеризация, гидрокрекинг, алкилирование и трансалкили-рование ароматических углеводородов.

С химической точки зрения, цеолиты являются солями оснований, образуемых катионами металлов, входящими в состав цеолитов для компенсации отрицательных зарядов алюмокремнийкис-лородного каркаса и соответствующих алюмокрем-ниевых кислот (Н-форма алюмосиликатов). В зависимости от соотношения силы основания и кислоты они проявляют свойства твердых кислот (подавляющее большинство M2+ и M3+) или оснований (№ -, К+-, Rb+- и Cs+- формы низкомодульных цеолитов) [1; 3-7]. Следовательно, цеолиты в №-форме, в которой их обычно синтезируют, кислотными центрами не обладают. Поэтому современные катализаторы большинства гетерогенно-каталитических процессов содержат цеолиты в Н+-, Са2+- или РЗЭ3+-формах с остаточным содержанием №20 не более 1.0-1.5% масс. [1-4]. При этом для получения указанных форм используют цеолит NaY с модулем ^Ю2М1203) выше 5.0. Выбор основан не только на доступности, но и на том, что катализаторы на основе цеолита Y сохраняют активность, селективность и стабильность при длительной промышленной эксплуатации [8-10].

Следует отметить, что для получения Н+-форм цеолита Y декатионирование до требуемого остаточного содержания №20 проводится путем замещения катионов №+ в исходном цеолите на КН4+ при ионном обмене в водном растворе соли аммония и последующего термического разложения КН4+- формы цеолита. В работе [11] проведены исследования по получению глубокодекатиониро-ванного цеолита Y и определено, что для того чтобы достичь степень обмена выше 65%, необходимо чтобы все катионы №+ кристаллической структуры цеолита стали доступными для ионообменных обработок. Для этого авторы предлагают проводить между трех обменных обработок две промежуточные прокалки цеолита при 580-600 оС в течение 3 ч. В результате были синтезированы образцы НY со степенью обмена выше 98% (остаточное содержание №20 = 0.4% масс.). Однако при столь жестких условиях обработки наблюдалась частичная аморфизация кристаллической структуры цеолита. Поэтому целью нашей работы стали исследования, направленные на разработку способа синтеза глу-бокодекатионированного высокодисперсного и гранулированного цеолита типа Y, полученного без промежуточных прокалок.

Экспериментальная часть

Исходные образцы высокодисперсного цеолита NaY- (NaY-P) и гранулированного цеолита NaY-(NaY-G) были произведены на ООО «Ишимбай-ский специализированный химический завод катализаторов» (ИСХЗК).

К+- и Н - формы высокодисперсного и гранулированного цеолита типа Y получали путем ионного обмена в водных растворах солей соответствующих катионов при Т = 80-90 oC, соотношении катионов в растворе и катионов Na+ в цеолите G =1.5 г-экв/г-экв, рН = 5.5-7.0 и продолжительности т = 1 ч. Образцы подвергали термической обработке сначала при 110-120 оС не менее 12 ч в атмосфере сухого воздуха, затем при 540 °С в течение 4 ч в той же атмосфере [12].

Химический состав образцов анализировали на пламенном фотометре ПФА-378 и энергодисперсионном рентгенофлуоресцентном спектрометре EDX-800HS (Shimadzu) с рентгеновской трубкой с родиевым анодом (напряжение 15-50 кВ, сила тока 20-1 000 мкА, вакуум, коллиматор 3-5 мм).

Фазовый состав и модуль кристаллической решетки цеолитов определяли с помощью методов рентгенофазового (РФА) и рентгеноструктурного (РСА) анализов на дифрактометре Rigaku Ultima IV в CuKa-излучении в области углов от 3 до 50 по 29 с шагом 0.5 град/мин и временем накопления в каждой точке 20 с. Фазовый анализ проводили сопоставлением полученных дифрактограмм с базой данных PDF2. Относительную степень кристалличности рассчитывали по отношению суммарной интегральной интенсивности от кристаллической фазы к сумме интегральных интенсивностей от кристаллической и аморфной фаз.

Морфологию кристаллов исследовали методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на электронном микроскопе JEOL JSM-6490LV. Съемку изображений вели в режиме регистрации вторичных электронов при ускоряющем напряжении 20 кВ и рабочем расстоянии 10 мм. Перед съемкой образцы помещали на поверхность

алюминиевого столика диаметром 25 мм, фиксировали при помощи проводящей липкой ленты.

Адсорбционные свойства пористой структуры полученных образцов характеризовали значениями равновесных адсорбционных объемов (мг/г) по парам воды (Ан2о) и бензола (Асбнб) при 25 оС и Р/Р8 = 0.8 [13].

Кислотные свойства образцов изучали методом термопрограммированной десорбции (ТПД) с использованием в качестве зонда молекул аммиака [14].

Результаты и обсуждение

Данные химического и фазового состава высокодисперсного цеолита №У приведены в табл. 1.

По данным рентгенофазового анализа установлено, что высокодисперсный цеолит №У с М = 5.6 имеет высокую степень кристалличности и фазовую чистоту.

На рис. 1 представлено изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, образца порошкообразного цеолита №У-Р при увеличении в 100 000 раз.

Видно, что частицы цеолита имеют сферическую форму и представляют собой сростки более мелких кристаллов кубической формы.

Исследование химического состава гранул цеолита №У-в синтезированных из цеолита №У-Р с М = 5.6 показало, что содержание катионов натрия, алюминия и кремния в пересчете на оксиды составляет:

№20 = 11.3% масс.; М2О3 =23.7% масс.;

8Ю2 = 65.0% масс.

На рис. 2 приведена рентгенограмма гранулированного цеолита №У-в. По данным РФА видно, что образец гранулированного цеолита также имеет высокую степень кристалличности.

Таблица 1

Физико-химические характеристики высокодисперсного цеолита NaY

Образец Химический состав, % масс. М* Степень кристалличности, % отн. Фазовый состав

Na2Ü | AI2O3 | SiÜ2

NaY-P 12.4 20.4 67.2 5.6 100 FAU

Рис. 1. Изображение СЭМ для цеолита ЫаУ-Р (увеличение в 100 000 раз).

Рис. 2. Рентгенограмма цеолита

разного (К(090)У-Р) и 0.84 для гранулированного цеолита (К(0,84)У^).

Таблица 2

Степени обмена а(№+ на К+) в порошкообразном и гранулированном цеолите У

Рис. 3. Изображения СЭМ для цеолита (увеличение в 40 000 раз).

На рис. 3 представлено изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, образца гранулированного цеолита NaY-G.

На снимке видно, что гранулы цеолита Y состоят из пластинок, которые соединены между собой связующим.

Из литературы известно, что синтезировать декатионированные формы цеолитов типа БАИ возможно через промежуточную К-форму [15].

В табл. 2 представлены значения степени обмена (а Ма/К) катионов №+ и К+ в порошкообразном и гранулированном цеолите У.

Установлено, что в результате четырех ионных обменов были получены образцы цеолита Y с предельной степенью обмена 0.90 для порошкооб-

Количество обменов, Степень обмена (а Ка/К) катионов

№ п/п №+ на К+

Образец №У-Р |

KY-1 KY-2 KY-3 KY-4

0.54 0.64 0.86 0.90

0.60 0.54 0.73 0.84

На рис. 4 представлены рентгенограммы образцов порошкообразного К(0.90)У-Р и гранулированного цеолита К(0.84)У^ с предельной степенью обмена (а Ма/К) катионов №+

+ на K+

н

X.. 11 .■LulJLJL

5 10 15 20 25 30 35 40 —► 2в°

В

5 10 15 20 25 30 35 40

—► 2вР

Рис. 4. Рентгенограммы образцов K(0 90)Y-P(A) и K(0 84)Y-G (В).

Видно, что пики на рентгенограммах соответствуют цеолиту структурного типа У. Было установлено, что с увеличением содержания катионов К+ в цеолитах У интенсивность соответствующих дифракционных пиков несколько уменьшается, что объясняется изменениями структуры и коэффициента поглощения рентгеновских лучей, вызванными заменой катионов №+ на катионы К+, имеющие больший ионный радиус [16].

Результаты изучения влияния степени обмена катионов №+ на К+ в высокодисперсном и гранулированном цеолите У на адсорбционные емкости по парам воды - А(Н2О) и бензола - А(С6Н6) (мг/г) приведены в табл. 3.

Таблица 3

Равновесные адсорбционные емкости Ыа+- и К+- форм высокодисперсного и гранулированного цеолита У

Катионная А(Н2О), А(С6Н6),

форма цеолита мг/г мг/г

№У-Р 330 293

№У-С 316 296

К(0.90)У-Р 290 270

К(0.84)У-0 294 284

Наблюдается снижение адсорбционной емкости по парам воды и бензола при переходе от исходной №+- формы высокодисперсного и гранулированного цеолита У к его К+- форме. Возможно, замена катионов №+ на более крупные катионы К+ приводит к уменьшению адсорбционного объема в кристаллической структуре цеолита.

КН4+- формы порошкообразного и гранулированного цеолита У синтезировали из К+- формы с предельной степенью обмена катионов №+ на К+. Н+- формы цеолитов получали термическим разложением их КН4+-форм при температуре 540 оС в течение 4 ч.

В табл. 4 представлены значения степени обмена а (К+/КН4+) катионов К+ на КН4+ в порошкообразном К(0.90)У-Р и гранулированном цеолите

К(0.84)У-б.

В результате четырех ионообменных обработок были получены Н+- формы цеолита У с предельной степенью обмена 0.85 для порошкообразного (Н(0 85)У-Р) и 0.73 для гранулированного цеолита (Н(0 73|У-С).

А

II

10 15 20 25 30 35 40 20°

На рис. 5 представлены рентгенограммы Н -форм высокодисперсного цеолита Н(085)У-Р и гранулированного цеолита Н(0.73)У-в, с предельной степенью обмена катионов К+ на Н+. Видно, что пики на рентгенограммах соответствуют цеолиту структурного типа У.

Таблица 4

Степени обмена а(К+/ЫН4+) в порошкообразном и гранулированном цеолите Y

Количество обменов, Степень обмена,

№ п/п а(К+/ын4 )

Образец К(0.90)У-Р | К(0.84)У-0

НУ-1 НУ-2 НУ-3 НУ-4

0.18 0.42 0.66 0.85

0.16 0.39 0.57 0.73

Результаты изучения влияния степени обмена катионов К+ на Н+ в высокодисперсном и гранулированном цеолите У на адсорбционные емкости по парам воды - А(Н2О) и бензола - А(С6Н6) в (мг/г) приведены в табл. 5.

Таблица 5

Равновесные адсорбционные емкости К+- и Н+- форм высокодисперсного и гранулированного цеолита У

Катионная А(Н2О), А(С6Н6),

форма цеолита мг/г мг/г

К(0.90)У-Р 290 270

Н(0.85)У-Р 241 227

К(0.84)У-0 294 314

Н(0.73)У-0 290 306

Видно, что при переходе от К+-форм высокодисперсного и гранулированного цеолита У к его Н+-формам наблюдается снижение значений равновесной адсорбционной емкости по парам воды и бензола на 16.9 и 15.9% масс. для порошкообразного образца Н(085)У-Р. В то же время у образца гранулированного цеолита Н(0 73)У-в значения предельной адсорбционной емкости по парам воды и бензола изменяются на 1.4 и 2.5% масс. соответственно.

На рис. 6 (а, б) представлены результаты изучения влияния степени декатионирования на концентрацию кислотных центров в высокодисперсном и гранулированных образцах цеолита У методом ТПД предварительно адсорбированного КН3 в интервале температур 150-550 °С.

20 25 20°

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 5. Рентгенограммы образцов Н(0 85)У-Р(А), Н(0 73)У-0(Б).

Рис. 6. Общая концентрация кислотных центров (мкмоль !ЫН3/г) декатионированных форм высокодисперсного (А) гранулированного (В) цеолита У.

Видно, что с увеличением степени декатиони-рования образцов происходит увеличение общей концентрации кислотных центров, определенных методом адсорбции-десорбции аммиака. Для высокодисперсных образцов общая концентрация кислотных центров увеличивается с 375 (мкмоль КН3/г) у КУ-Р до 698 (мкмоль МН3/г) у Н(0.85)У-Р, для гранулированных образцов с 324 (мкмоль КН3/г) у КУ^ до 708 (мкмоль МН3/г) у Н(0.73)У^. Таким образом, общая концентрация кислотных центров гранулированных образцов несколько выше, чем у высокодисперсных. Следует отметить, что причина такого различия остается не ясной и требует дополнительных исследований.

Заключение

Определены условия и синтезированы без промежуточных прокалок декатионированные формы порошкообразного и гранулированного цеолита У высокой фазовой чистоты и степенью кристалличности, близкой к 100%. Обнаружено, что декатионированные формы можно получить через промежуточную К-форму цеолита У с предельной степенью обмена. Установлено, что в результате четырех обменных обработок синтезированы Н-формы цеолита У с максимальной степенью обмена, равной 0.85 для высокодисперсного и 0.73 для гранулированного образца. Определены равновесные адсорбционные емкости синтезируемых образцов по парам воды и бензола. Обнаружено снижение значений равновесной адсорбционной емкости по парам воды и бензола для порошкообразного

образца Н(0 85)У-Р на 16.9 и 15.9% масс. соответственно. В то же время у образца гранулированного цеолита Н(0.73)У^ значения предельной адсорбционной емкости по парам воды и бензола изменяются только на 1.4-2.5% масс. соответственно. Определено, что с увеличением степени декатионирования образцов происходит увеличение общей концентрации кислотных центров, для высокодисперсных образцов общая концентрация кислотных центров увеличивается с 375 (мкмоль МН3/г) у КУ-Р до 698 (мкмоль МН3/г) у Н(085)У-Р, для гранулированных образцов - с 324 (мкмоль МН3/г) у КУ^ до 708 (мкмоль ]Ж3/г) у Н(0,73)У- &

Работа выполнена в рамках Государственного задания Института нефтехимии и катализа УФИЦ РАН (тема №ГМКБ-2022-0080).

Структурные исследования проведены в региональном Центре коллективного пользования «Агидель» УФИЦ РАН в рамках выполнения Государственного задания Института нефтехимии и катализа УФИЦ РАН (тема №ГМК5-2022-0081).

ЛИТЕРАТУРА

1. Исаков Я. И. Использование цеолитных катализаторов в нефтехимии и органическом синтезе // Нефтехимия. 1998. Т. 38. С. 404-438.

2. Басимова Р. А., Павлов М. Л., Герзелиев И. М. [и др.]; заявители и патентообладатели: ИНХС РАН, ООО «НТЦ Салаватнефтеоргсинтез». Катализатор, способ его получения и способ трансалкилирования бензола диэтилбензо-лами с его использованием. Патент РФ №»2478429. МПК С07С6/12. Заявл. 08.04.2012; опубл. 10.04.2013. 11 с.

3. Ионе К. Г. Полифункциональный катализ на цеолитах. Новосибирск: Наука. 1982. 272 с.

4. Шавалеев Д. А., Павлов М. Л., Басимова Р. А. [и др.]; 11. заявитель и патентообладатель ОАО «Газпром нефтехим Салават». Способ получения катализатора и способ тран-салкилирования бензола диэтилбензолами с его использованием. Патент РФ №2553256. МПК B01J 29/08, B01J 12. 37/30, B01J35/10, C07C 6/12. Заявл. 08.04.2014; опубл. 10.06.2015. 12 с.

5. Паукштис Е. А. Инфракрасная спектроскопия в гетеро- 13. генном кислотно-основном катализе. Новосибирск: Наука,

1992. 252 с. 14.

6. Якобс П. Карбонийная активность цеолитов. М.: Мир, 1983. 144 с.

7. Тагиев Д. Б. Кристаллические алюмосиликаты в катализе. Баку: Элм, 1989. 222 с.

8. Рабо Д. Химия цеолитов и катализ на цеолитах М.: Мир, 15. 1980. 504 с.

9. Meyers B. L., Fleisch T. H., Marshall C. L. Dealumination and aluminum ion migration in faujasites // Apll. Surface Sci. 1986. V. 26. №4. P. 503-516.

10. Павлов М. Л. Новые методы синтеза низко- и высокомо- 16. дульных цеолитов и получение на их основе катализаторов и адсорбентов: автореф. дис. ... д-ра хим. наук. Уфа,

2002. 48 с.

Павлов М. Л., Басимова Р. А., Алябьев А. С., Макеева Е. А. Синтез цеолитсодержащего катализатора для процесса алкилирования изобутана олефинами // Нефтегазовое дело. 2012. Т 10. №1. С. 169-173. Павлова И. Н., Гариева Г. Ф., Травкина О. С., Куте-пов Б. И., Фомкин А. А., Школин А. В. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2015. Т. 51. №°5. С. 767. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. М.: Химия, 1984. 592 с.

Павлова И. Н., Габдурахманова Л. Ф., Хаматьянова Д. Л., Хафизова С. Р., Алехина И. Е. Синтез обменных форм гранулированного цеолита Y высокой степени кристалличности для адсорбционной осушки газа//Вестник Башкирского университета. 2020. Т. 25. №2. С. 262-266. Zhang H., Zhang C., Ye Z., Wang S., Tang Y. Alkali-exchanged Y zeolites as superior deacidifying protective materials for paper relics: Effects of accessibility and strength of basic sites // Microporous and Mesoporous Materials. 30.10.2019.

Li P. D., Han Q., Zhang X. M., Yuan Y. Y., Zhang Y. F., Guo H. C., Xu Li., Xu Lei. A new insight into the reaction behaviors of side-chain alkylation of toluene withmethanol over CsX // Catalysis Science & Technology. 2018. N. 8. P. 3346-3356.

Поступила в редакцию 20.02.2022 г.

DOI: 10.33184/bulletin-bsu-2022.1.10

SYNTHESIS WITHOUT INTERMEDIATE CALCINATIONS OF DECATIONATED FORMS OF ZEOLITE Y OF HIGH DEGREE OF CRYSTALLINITY

© I. N. Pavlova1'3*, Ya. A. Byl2, I. E Alekhina2, Z. J. Baimurzina3, S. R. Hafizova3

1Institute of Petrochemistry and Catalysis of RAS 141 Oktyabrya Avenue, 450075 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

2Bashkir State University 32 Zaki Validi Street, 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

3Ufa State Petroleum Technological University 1 Kosmonavtov Street, 450062 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

*Email: superirina/pavlova@yandex. ru Decationized forms of highly dispersed and granular zeolite Y of high phase purity and degree of crystallinity were synthesized without intermediate calcinations. Decationized forms of zeolite Y with a maximum degree of exchange equal to 0.85 for a finely dispersed and 0.73 for a granular sample were synthesized through the intermediate K-form. The equilibrium adsorption capacities of the synthesized samples for water and benzene vapors were determined. The values of the equilibrium adsorption capacity for water vapor and benzene, in the case of the powdered sample H(0.85)Y-P decreased by 16.9% and by 15.9 wt%, respectively. For a sample of granulated zeolite H(0.73)Y-G, the values of the limiting adsorption capacity for water vapor and benzene change only by 1.4 and 2.5 wt%, respectively. It was determined that with an increase in the degree of decationation of the samples, there is an increase in the total concentration of acid sites, determined by the TPD method of pre-adsorbed NH3. For highly dispersed samples, the total concentration of acid sites increased from 375 (mmol NH3/g) for KY-P to 698 (mmol NH3/g) for H(0.85)Y-P. For granular samples, it increased from 324 (mmol NH3/g) for KY-G up to 708 (mmol NH3/g) for H(0.73)Y-G.

Keywords: adsorbent, granular zeolite Y, ion-exchange forms, cation, crystal, cavity, processing, synthesis, degree of exchange, degree of crystallinity.

Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.

REFERENCES

1. Isakov Ya. I. Neftekhimiya. 1998. Vol. 38. Pp. 404-438.

2. Basimova R. A., Pavlov M. L., Gerzeliev I. M. [i dr.]; zayaviteli i patentoobladateli: INKhS RAN, OOO «NTTs Salavatnefteorgsintez». Katalizator, sposob ego polucheniya i sposob transalkilirovaniya benzola dietilbenzolami s ego ispol'zovaniem. Patent RF No. 2478429. MPK C07C6/12. Zayavl. 08.04.2012; opubl. 10.04.2013.

3. Ione K. G. Polifunktsional'nyi kataliz na tseolitakh [Multifunctional catalysis on zeolites]. Novosibirsk: Nauka. 1982.

4. Shavaleev D. A., Pavlov M. L., Basimova R. A. [i dr.]; zayavitel' i patentoobladatel' OAO «Gazprom neftekhim Salavat». Sposob polucheniya katalizatora i sposob transalkilirovaniya benzola dietilbenzolami s ego ispol'zovaniem. Patent RF No. 2553256. MPK B01J 29/08, B01J 37/30, B01J35/10, C07C 6/12. Zayavl. 08.04.2014; opubl. 10.06.2015.

5. Paukstys E. A. Infrakrasnaya spektroskopiya v geterogennom kislotno-osnovnom katalize. Novosibirsk: Nauka, 1992.

6. Jacobs P. Karboniinaya aktivnost' tseolitov [Carbonium activity of zeolites]. Moscow: Mir, 1983.

7. Tagiev D. B. Kristallicheskie alyumosilikaty v katalize [Crystalline aluminosilicates in catalysis]. Baku: Elm, 1989.

8. Rabo D. Khimiya tseolitov i kataliz na tseolitakh Moscow: Mir, 1980.

9. Meyers B. L., Fleisch T. H., Marshall C. L. Apll. Surface Sci. 1986. Vol. 26. No. 4. Pp. 503-516.

10. Pavlov M. L. Novye metody sinteza nizko- i vysokomodul'nykh tseolitov i poluchenie na ikh osnove katalizatorov i adsorbentov: avtoref. dis. ... d-ra khim. nauk. Ufa, 2002.

11. Pavlov M. L., Basimova R. A., Alyab'ev A. S., Makeeva E. A. Neftegazovoe delo. 2012. T 10. No. 1. Pp. 169-173.

12. Pavlova I. N., Garieva G. F., Travkina O. S., Kutepov B. I., Fomkin A. A., Shkolin A. V. Fizikokhimiya poverkhnosti i zashchita materialov. 2015. Vol. 51. No. 5. Pp. 767.

13. Kel'tsev N. V. Osnovy adsorbtsionnoi tekhniki [Fundamentals of adsorption technology]. Moscow: Khimiya, 1984.

14. Pavlova I. N.Vestnik Bashkirskogo universiteta. 2020. Vol. 25. No. 2. Pp. 262-266.

15. Zhang H., Zhang C., Ye Z., Wang S., Tang Y. Microporous and Mesoporous Materials. 30.10.2019.

16. Li P. D., Han Q., Zhang X. M., Yuan Y. Y., Zhang Y. F., Guo H. C., Xu Li., Xu Lei. A new insight into the reaction behaviors of side-chain alkylation of toluene withmethanol over CsX. Catalysis Science & Technology. 2018. N. 8. Pp. 3346-3356.

Received 20.02.2022.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.