Proprietà di scambio superficiale di materiali zeolitici naturali e sintetici

Catalanotti, Lilia (2009) Proprietà di scambio superficiale di materiali zeolitici naturali e sintetici. [Tesi di dottorato] (Inedito)

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Abstract

La presente ricerca ha avuto come obiettivo quello di eseguire una caratterizzazione delle proprietà di scambio superficiale di materiali zeolitici, naturali e sintetici, al fine di dare una prima valutazione sulla possibilità di un loro impiego in processi di rimozione di cationi e anioni nocivi e/o di purificazione da specie organiche e pesticidi da acque di varia provenienza. La ricerca è stata sviluppata seguendo due filoni paralleli. Il primo ha riguardato lo studio delle proprietà di scambio anionico superficiale di un tufo clinoptilolitico proveniente da St. Cloud, Winston, New Mexico (USA),il cui termine zeolitico è stato modificato mediante scambio superficiale con cationi a lunga catena aventi proprietà surfattanti (surface modified zeolite, SMZ), essenzialmente esadeciltrimetilammonio bromuro o cloruro (HDTMA-Br/Cl). Le indotte proprietà di scambio anionico sono state saggiate nei confronti di alcuni anioni comunemente presenti nell’acqua. La seconda direttrice di ricerca è stata, invece, rivolta allo studio delle proprietà superficiali di termini zeoliti sintetici commerciali come zeoliti 4A (LTA) e 13X (FAU), con l’obiettivo di determinare la capacità di scambio superficiale (ECEC) e valutare l’influenza dei parametri caratteristici della zeolite, principalmente rapporto Si/Al, densità di carica e dimensione delle finestre di accesso ai canali interni della zeolite, su tale parametro oltre che sull’eventuale formazione di SMZ dopo scambio con molecole aventi proprietà surfattanti. I risultati raccolti nel corso della sperimentazione sono stati essenzialmente di due tipi: -caratterizzazione termodinamica di reazioni di scambio anionico relative alla clinoptilolite, desunti da prove di equilibrio; -caratterizzazione cinetica di reazioni di scambio superficiale relative alle zeoliti sintetiche 4A e 13X. I campioni zeolitici naturali e sintetici sono stati sottoposti a caratterizzazione chimico-mineralogica. Successivamente si è provveduto alla preparazione di congrui quantitativi di SMZ aventi come termine zeolitico la clinoptilolite e come surfattante HDTMA sia bromuro che cloruro, ed alla determinazione della ECEC ed AEC dei materiali SMZ ottenuti. L’analisi delle isoterme di scambio anionico dei due materiali SMZ-Cl e SMZ-Br ha riguardato le specie Br-, Cl-, NO3- e ClO4-. I dati di equilibrio ottenuti sono stati sottoposti ad una procedura di calcolo allo scopo di determinarne i parametri caratteristici, quali la costante di equilibrio (Ka) e la variazione di energia libera di Gibbs (deltaG°) e derivarne possibili sequenze di selettività anionica, che sono le seguenti: SMZ-Cl: ClO4- >> Br- > NO3- > Cl-; SMZ-Br: NO3- ≈ ClO4- > Br- > Cl-. Tali sequenze sono sufficientemente in accordo con la serie di Hofmeister o serie liotropica ClO4 > NO3- > Br- > Cl-. Le prove cinetiche condotte su campioni di zeolite 4A e 13X ed una serie di grossi ioni ammonio tetrasostituiti in forma di idrossido, ovvero TMAOH, TEAOH, TPAOH, TBAOH, oltre che gli stessi TBABr e HDTMABr come riferimento, hanno permesso di ricavare un valore di concentrazione di equilibrio allo scambio, che corrisponde al valore del massimo uptake superficiale, corrispondente all’ECEC di ciascun termine zeolitico.

Tipologia di documento:Tesi di dottorato
Parole chiave:Zeoliti Zeoliti modificate superficialmente (SMZ) Scambio ionico
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 09 Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/22 SCIENZA E TECNOLOGIA DEI MATERIALI
Coordinatori della Scuola di dottorato:
Coordinatore del Corso di dottoratoe-mail (se nota)
Acierno, Domenico
Tutor della Scuola di dottorato:
Tutor del Corso di dottoratoe-mail (se nota)
Colella, Carmine
de Gennaro, Bruno
Stato del full text:Accessibile
Data:26 Novembre 2009
Numero di pagine:154
Istituzione:Università degli Studi di Napoli Federico II
Dipartimento o Struttura:Ingegneria dei Materiali e della Produzione
Tipo di tesi:Dottorato
Stato dell'Eprint:Inedito
Scuola di dottorato:Ingegneria industriale
Denominazione del dottorato:Ingegneria dei Materiali e delle Strutture
Ciclo di dottorato:XXII
Numero di sistema:3849
Depositato il:20 Maggio 2010 15:53
Ultima modifica:20 Maggio 2010 15:53

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