Hydrothermal Synthesis ของ Zeolites
กระบวนการผลิตวัสดุอนินทรีย์ที่ทรงพลัง
Zeolites (ซีโอไลต์) เป็นวัสดุอนินทรีย์ในกลุ่ม aluminosilicates ที่มีโครงสร้างเป็นรูพรุนสามมิติ (3D porous structure) ทำให้มีคุณสมบัติพิเศษในการ ดูดซับ (adsorption), แลกเปลี่ยนประจุ (ion-exchange) และการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalysis) จึงถูกนำมาใช้กว้างขวางทั้งในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี สิ่งแวดล้อม และการบำบัดน้ำ
หนึ่งในวิธีการผลิตซีโอไลต์ที่สำคัญคือ Hydrothermal Synthesis ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้สารตั้งต้นอยู่ในสารละลาย และทำปฏิกิริยาในสภาวะอุณหภูมิและความดันสูงใน Hydrothermal Autoclave Reactor
ขั้นตอนหลักของ Hydrothermal Synthesis ของ Zeolites
- การเตรียมสารตั้งต้น (Precursor Solution)
- แหล่งซิลิกา (SiO₂) เช่น sodium silicate, colloidal silica
- แหล่งอะลูมินา (Al₂O₃) เช่น aluminum hydroxide, sodium aluminate
- ตัวช่วยกำหนดโครงสร้าง (Structure Directing Agent: SDA) เช่น quaternary ammonium compounds
- การผสมและปรับสัดส่วน (Gel Preparation)
สารตั้งต้นถูกผสมให้เป็นเจลที่มีค่า pH และอัตราส่วน Si/Al ตามที่ต้องการ - Hydrothermal Treatment
- เจลจะถูกใส่ใน Hydrothermal Autoclave Reactor
- ทำการให้ความร้อน (100–200 °C) ภายใต้ความดันอิ่มตัวของไอน้ำ
- ใช้เวลาหลายชั่วโมงถึงหลายวันขึ้นอยู่กับชนิดของซีโอไลต์ที่ต้องการ
- การตกผลึก (Crystallization)
ในสภาวะ hydrothermal อะตอมของ Si และ Al จะจัดเรียงตัวใหม่จนเกิดเป็นโครงสร้าง microporous เฉพาะตัวของซีโอไลต์ - การเก็บกู้และทำความสะอาด (Recovery & Washing)
ผลึกซีโอไลต์ถูกกรอง ล้าง และอบแห้ง เพื่อให้ได้วัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูง
ข้อดีของ Hydrothermal Synthesis สำหรับ Zeolites
- สามารถควบคุม ขนาดผลึกและรูพรุน ได้ดี
- ใช้สารตั้งต้นราคาถูกและหาได้ง่าย
- ปรับเปลี่ยนองค์ประกอบได้หลากหลาย → สร้างซีโอไลต์ชนิดพิเศษ (เช่น ZSM-5, Beta, Y-zeolite)
- เหมาะกับการวิจัยพัฒนาวัสดุนาโน (Nanozeolites)
การประยุกต์ใช้ Zeolites
- ปิโตรเคมี: เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา cracking, isomerization
- สิ่งแวดล้อม: ดูดซับโลหะหนัก, แอมโมเนีย, ก๊าซพิษ
- บำบัดน้ำ: ลดความกระด้าง, กำจัดไอออนที่ไม่ต้องการ
- วัสดุใหม่: การกักเก็บก๊าซ (H₂, CO₂), การใช้ในพลังงานสะอาด
สรุป
Hydrothermal Synthesis เป็นหัวใจสำคัญของการสร้าง Zeolites ที่มีคุณสมบัติพิเศษในการเร่งปฏิกิริยา ดูดซับ และแลกเปลี่ยนไอออน จึงเป็นกระบวนการที่ช่วยเชื่อมโยงงานวิจัยสู่การใช้งานจริงในระดับอุตสาหกรรม และกำลังได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นทั้งในพลังงานสะอาดและสิ่งแวดล้อม
สนใจสอบถามข้อมลเพิ่มเติมได้ที่
บริษัท แอ๊กโซ เคมิคอลส์ แอนด์ เซอร์วิสเซส จำกัด
โทร 02 346 9239 ต่อ 11 หรือ Line @axxochem
www.axxo.co.th หรือ sales_chem@axxo.co.th
