Preparation, Characterization and CO2 Capture Application of Zeolite Pellet Without Binder
,
,
,
,
and
*
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
To solve the problem of pelletizing zeolite without using a binder because it can reduce porosity, an experiment was conducted to pelletize zeolite from a mixture of zeolite X and metakaolin in an alkaline environment followed by hydrothermal treatment. Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the morphological structure of the material, along with X-ray diffraction (XRD) to confirm the crystalline structure conversion of metakaolin and zeolite X. Different types of zeolites were detected in zeolite pellet samples after hydrothermal treatment. A decrease in mechanical strength was noted when studying the force-time curve of the material, which indicates the formation of a porous structure with more adsorption sites besides the enhancement of hydrophobicity. In line with this, CO2 adsorption measurements showed that the adsorption capacity increased after hydrothermal treatment.
Tóm tắt
Để giải quyết vấn đề tạo viên cho zeolite mà không sử dụng chất kết dính vì có thể làm giảm độ xốp, một thử nghiệm bằng việc tạo viên zeolite từ hỗn hợp zeolite X và metakaolin trong môi trường kiềm thực hiện thủy nhiệt được tiến hành. Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscopy-SEM) được sử dụng để quan sát cấu trúc hình thái của vật liệu, cùng với nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction-XRD) để xác nhận sự chuyển đổi cấu trúc tinh thể của metakaolin và zeolite X. Các loại zeolite khác nhau được phát hiện trong mẫu viên zeolite sau khi thực hiện thủy nhiệt. Sự suy giảm độ bền cơ học được ghi nhận khi nghiên cứu bằng đường cong lực – thời gian của vật liệu, cho thấy sự hình thành cấu trúc xốp với nhiều tâm hấp phụ hơn so với trước khi thủy nhiệt cùng với sự tăng cường tính kỵ nước. Đồng thời, kết quả đo hấp phụ CO2 cho thấy khả năng hấp phụ đã tăng lên sau quá trình thủy nhiệt.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
References
Bae, T.-H., Hudson, M. R., Mason, J. A., Queen, W. L., Dutton, J. J., Sumida, K., Micklash, K. J., Kaye, S. S., Brown, C. M., & Long, J. R. (2013). Evaluation of cation-exchanged zeolite adsorbents for post-combustion carbon dioxide capture. Energy & Environmental Science, 6(1), 128-138.
Nunes, B. A. -P., Sennour, R., Arus, V.-A., Anoma, S., Pires, M. a., Bouazizi, N., Roy, R., & Azzouz, A. (2019). CO2 capture by coal ash-derived zeolites- roles of the intrinsic basicity and hydrophilic character. Journal of Alloys and Compounds, 778, 866-877. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.11.133
Dina, G. Boer, D. Č., Langerak, J., Bakker, B., Pescarmona, P. P. (2023). Binderless SAPO-34 beads for selective CO2 adsorption. Sustainable Chemistry for Climate Action, 2, 100026. https://doi.org/10.1016/j.scca.2023.100026
Papa, E. V. M., Amari, S., Manaud, M., Benito, P., Vaccari, A., Landi, E. (2018). Zeolite-geopolymer composite materials: Production and characterization. Journal of Cleaner Production, 171, 76-84. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.09.270
Fawaz, E. G., Salam, D. A., Nouali, H., Deroche, I., Rigolet, S., Lebeau, B., & Daou, T. J. (2018). Synthesis of Binderless ZK-4 Zeolite Microspheres at High Temperature. Molecules, 23(10), 2647. https://doi.org/10.3390/molecules23102647
Joos, L., Swisher, J. A., & Smit, B. (2013). Molecular Simulation Study of the Competitive Adsorption of H2O and CO2 in Zeolite 13X. Langmuir, 29(51), 15936-15942. https://doi.org/10.1021/la403824g
Khalid, H. R., Lee, N. K., Choudhry, I., Wang, Z., & Lee, H. K. (2019). Evolution of zeolite crystals in geopolymer-supported zeolites: effects of composition of starting materials. Materials Letters, 239, 33-36. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.12.044
Lee, K.-M., & Jo, Y.-M. (2010). Synthesis of zeolite from waste fly ash for adsorption of CO2. Journal of Material Cycles and Waste Management, 12(3), 212-219. https://doi.org/10.1007/s10163-010-0290-0
Lin, D.-C., Xu, X.-W., Zuo, F., & Long, Y.-C. (2004). Crystallization of JBW, CAN, SOD and ABW type zeolite from transformation of meta-kaolin. Microporous and Mesoporous Materials, 70(1), 63-70.
https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2004.03.003
Lizcano, M., Kim, H. S., Basu, S., & Radovic, M. (2012). Mechanical properties of sodium and potassium activated metakaolin-based geopolymers. Journal of Materials Science, 47(6), 2607-2616. https://doi.org/10.1007/s10853-011-6085-4
Nguyen, Long Q., Huynh, Ha K. P. , Winarto, K., Hirofumi, H., Toshihide, B. (2015). Preparation, characterization and H2S adsorptive removal of ion-exchanged zeolite X. Asean Engineering Journal, 5(1), 4-14. https://doi.org/10.11113/aej.v5.15463
Novembre, D., Gimeno, D., & Del Vecchio, A. (2021). Synthesis and characterization of Na-P1 (GIS) zeolite using a kaolinitic rock. Scientific Reports, 11(1), 4872. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84383-7
Rożek, P. M. K., Mozgawa, W. (2019). Geopolymer-zeolite composites: A review. Journal of Cleaner Production, 230, 557-579. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.152
Schumann, K., Unger, B., Brandt, A., & Scheffler, F. (2012). Investigation on the pore structure of binderless zeolite 13X shapes. Microporous and Mesoporous Materials, 154, 119-123.
https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2011.07.015
Zheng, Z., Ma, X., Zhang, Z., & Li, Y. (2019). In-situ transition of amorphous gels to Na-P1 zeolite in geopolymer: Mechanical and adsorption properties. Construction and Building Materials, 202, 851-860. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.01.067