Sintesis de Zeolitas utilizando como materia prima lodos de los procesos de anodizado de aluminio

Abstract

[EN] There were found, by atomic absorption and scanning electronic microscopy techniques, concentrations in between of 25,3% and 39,45% of aluminium respectively, in the anodized aluminium sludge on an industry that operates in Ecuador. Besides there were identified minor concentrations of Na, Mg, Ca and Si. Therefore the objective of the present research was to investigate, at the laboratory level, the feasibility of using these industrial residues as a source of precursors for the zeolites synthesis.

The chemical composition of a fixed 20 g of sludge was adjusted by using a sodium hydroxide solutions in a varying concentrations of 0,5 M, 1,0 M, 1,5 M, 2,0 M, 2,5 M and 3,0 M in a mixture with hydrated Na2SiO3 in a constant amount added to the raw material. Molar ratio SiO2/Al2O was kept constant at 1,24 value, whereas the Na2O/Al2O3; Na2O/SiO2 and H2O/Na2O were varied as sodium hydroxide solutions changed in concentration.

The processes of precursor's dilution, aging and zeolite crystallization were carried out a constant temperature of 100 degrees C for a 48 hours reaction time.

By the X-ray diffraction technique, the synthesis of the Na-P1 GIS zeolite [Na-6(H2O)(12)][Si10Al6O32] was identified, with three types of mineralogy. Besides the zeolites ACP-1 and Sodalite Octahydrate were identified. The electronic images show a product with a well-defined morphology. The optimum conditions for the synthesis were the 1.5 M concentration of the caustic soda solution, and molar ratios of 1,24 SiO2/Al2O3; 0,61 Na2O/Al2O3; 2,02 SiO2/Na2O; 15,51 H2O/Na2O and 7,68 H2O/SiO2.

At higher concentrations of the sodium hydroxide solution, the same zeolites were obtained, as evidenced by X-ray diffractograms, but the electronic images of the products show deformed crystals, possibly due to the excess of sodium hydroxide.

[ES]

Se encontró, por absorción atómica y escaneado electrónico de barrido concentraciones entre 25,3% y 39,45 % de aluminio, además de sodio, magnesio, calcio y silicio en los lodos de anodizado de aluminio de una industria que opera en Ecuador. Por lo tanto el objetivo del presente trabajo fue investigar a nivel de laboratorio, la posibilidad de utilizar estos residuos como fuente de precursores en la síntesis de zeolitas.

Utilizando una solución de hidróxido de sodio en concentraciones 0,5M, 1,0 M, 1,5 M, 2,0 M, 2,5 M y 3,0 M en mezcla con Na2SiO3 hidratado, se ajustó la composición química de 20 g de muestra de lodo a una constante de relación molar SiO2/Al2O3 de 1,24 para todas las pruebas y variando las relaciones molares de Na2O/Al2O3; Na2O/SiO2 y H2O/ Na2O, conforme a la variación de la concentración de la solución de hidróxido de sodio. Se mantuvo constante la temperatura de fusión de precursores, envejecimiento y cristalización de la zeolita a 100°C y tiempo de reacción de 48 horas.

Mediante la técnica de difracción de rayos X, se identificó la síntesis de la zeolita Na-P1 GIS , con tres tipos de mineralogía, además las zeolitas ACP-1 y Sodalita Octahidrato. Las imágenes electrónicas muestran un producto con una morfología bien definida. Las mejores condiciones del resultado fueron la concentración 1,5 M de la solución de sosa y relaciones molares 1,24 de SiO2/Al2O3; 0,61 de Na2O/Al2O3; 2,02 de SiO2/Na2O; 15,51, de H2O/ Na2O y 7,68 de H2O/ SiO2.

A mayores concentraciones de sosa se obtienen las mismas zeolitas, como lo demuestran los difractogramas de rayos X, pero las imágenes electrónicas de los productos muestran cristales deformados, posiblemente por el exceso de sosa.