Raw kaolin as a potential material for the synthesis of a-type zeolite
M. Wdowin 1  
 
More details
Hide details
1
Zakład Geotechnologii, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2015;31(3):45–57
 
KEYWORDS
ABSTRACT
The paper presents the obtaining possibility of type A zeolite material from natural clays. The material used for the synthesis was a high-quality kaolin extracted for ceramic needs derived from kaolin sandstones of Maria III deposits near Boleslawiec. Raw kaolin was subjected to a series of synthesis reactions in order to obtain zeolite A. In the first stage a tested material was calcined in order to obtain an amorphous, more reactive product (metakaolin). Next, metakaolin was hydrothermally reacted (at 100°C) where the material was combined with the aqueous solution of 3 mol•dm–3 NaOH. The reaction gave the zeolite Na-A, which was characterized using the mineralogical (XRD, SEM-EDS, DTA/TG), chemical (XRF), and textural (ASAP) methods. XRD studies have shown that the obtained product is of high purity zeolite A wherein content of zeolite phase in the obtained material was 95% wt. The rest was a quartz. Grain morphology analysis (SEM) confirmed the good crystallization of zeolite, wherein the zeolite is formed by very well developed cubic crystals. [...]
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Surowiec kaolinowy jako potencjalny materiał do syntezy zeolitu typu A
reakcja syntezy, kaolin, Na-A, charakterystyka mineralogiczna, charakterystyka chemiczna, badania teksturalne
W pracy przedstawiono możliwość uzyskania materiału zeolitowego typu A z naturalnych surowców ilastych. Materiał wykorzystany do syntezy stanowił wysokiej klasy kaolin pozyskiwany dla celów ceramicznych z piaskowca kaolinowego ze złoża Maria III k. Bolesławca. Surowiec kaolinowy poddano szeregom reakcji celem otrzymania zeolitu typu A. W pierwszym etapie materiał kalcynowano celem uzyskania amorficznego, bardziej reaktywnego produktu (metakaolinu). Następnie metakaolin poddano reakcji hydrotermalnej (w temperaturze 100°C), gdzie materiał ten połączono z roztworem wodnym 3 mol•dm–3 wodorotlenu sodu. W wyniku reakcji otrzymano zeolit Na-A, który scharakteryzowano stosując metody mineralogiczne (XRD, SEM-EDS, DTA/TG), chemiczne (XRF) i teksturalne (ASAP). Badania XRD wykazały, że otrzymany produkt stanowi wysokiej czystości zeolit typu A, gdzie udział fazy zeolitowej w otrzymanym materiale wyniósł (95% wt.), resztę stanowił kwarc. Analizy morfologii ziaren (SEM) potwierdziły dobrą krystalizację zeolitu, gdzie materiał ten formuje bardzo dobrze wykształcone kubiczne kryształy. [...]
 
REFERENCES (38)
1.
Aderemi, B.O. 2004. Preliminary Studies on Synthesis of Zeolites from Local Clay. Nigerian Journal of Scientific Research 4(2), s. 7–12.
 
2.
Bajda i in. 2004 – Bajda, T., Franus, W., Manecki, A., Manecki, M., Mozgawa, W. i Sikora, M. 2004. Sorption of heavy metals on natural zeolite and smectite-zeolite shale from the Polish Flysch Carpathians. Polish Journal of Environmental Studies 13 (Suppl III), s. 7–10.
 
3.
Bandura i in. 2015 – Bandura, L., Franus, M., Józefaciuk, G. i Franus, W. 2015. Synthetic zeolites from fly ash as effective mineral sorbents for land-based petroleum spills cleanup. Fuel 147, s. 100–107.
 
4.
Breck, D.W. 1974. Zeolite Molecular sieves- Structure, Chemistry and uses. New York, John Wiley.
 
5.
Chałupnik i in. 2013 – Chałupnik, S., Franus, W., Wysocka, M. i Gzyl, G. 2013. Application of zeolites for radium removal from mine water. Environmental Sciences Pollution & Research 20(11), s. 7900–7906.
 
6.
Chandrasekhar i in. 1997 – Chandrasekhar, S., Raghavan, P., Sebastian, G. i Damodaran, A.D. 1997. Brightness improvement studies on kaolin based zeolite 4A. Applied Clay Science 12, s. 221–231.
 
7.
Chandrasekhar, S. i Pramada, P.N. 1999. Investigation on the Synthesis of Zeolite NaX from Kerala Kaolin. Journal of Porous Materials 6(4), s. 283–297.
 
8.
de Boer, J.H. 1958. The Structure and Properties of Porous Materials. (red. D.H. Everett and F.S. Stone), Butterworth, London 68.
 
9.
Ciembroniewicz, A. 1993. Kinetyka adsorpcji gazów w zeolitach i sitach cząsteczkowych typu A. Zeszyty Naukowe AGH, z. 22, Kraków.Domka i in. 1999 – Domka L., Foltynowicz Z., Urbaniak W., Wienskowski K. 1999. Modyfikowane kaoliny – napełniaczne PCW. Fizykochemiczne Problemy Mineralurgii 33, s. 23–32.
 
10.
Du i in. 2014 – Du, T., Liu, Y-J, Xiao, P.,Che, S. i Wang H-M. 2014. Preparation of zeolite NaA for CO2 capture from nickel laterite residue. International Journal of Minerals, Metallurgy, and Materials 21(8), s. 820–82.
 
11.
Franus, W. i Dudek, K. 1999. Clay minerals and clinoptilolite from the Variegated Shales Formation in the Skole Unit, Polish Flysch Carpathians. Geologica Carpathica 50, s. 23–24.
 
12.
Franus i in. 2014 – Franus, W., Wdowin, M. i Franus, M. 2014. Synthesis of zeolites for fly ash development. Environmental Monitoring and Assessment 186(9), s. 5721–5729.
 
15.
Ismael, I.S. 2010. Synthesis and characterization of zeolite X obtained from kaolin for adsorption of Zn(II). Chinese Journal of Geochemistry 29, s. 130–136.
 
16.
Klinik, J. 2000. Tekstura porowatych ciał stałych. AGH – Ośrodek Edukacji Niestacjonarnej, Kraków.
 
17.
Kwakye-Awuah i in. 2014 – Kwakye-Awuah, B., Labik, L.K., Nkrumah, I. i Williams, C. 2014. Removal of ammonium ions by laboratory-synthesized zeolite linde type A adsorption from water samples affected by mining activities in Ghana. Journal of Water and Health (1), s. 151–160.
 
18.
Kyzioł-Komosińska i in. 2015 – Kyzioł-Komosińska, J., Rosik-Dulewska, C. i Franus, M., Antoszczyszyn-Szpicka P., Czupioł J., Krzyżewska I. 2015. Sorption Capacities of Natural and Synthetic Zeolites for Cu(II). Polish Journal of Environmental Studies 3(24), s. 1111–1123.
 
19.
Lewicka, E. 2004. Gospodarka surowcami kaolinowymi w Polsce. Wydawnictwo IGSMiE PAN, Kraków (Surowce mineralne Polski (Surowce skalne) Ney, R. red.).
 
20.
Lewicka, E. i Muzal, Z. 2000. Tendencje zapotrzebowania na rynku kaolinu w Polsce i na świecie w. Aktualia i perspektywy gospodarki surowcami mineralnymi pt. Dekada w gospodarce surowcami mineralnymi i jej oblicze u progu XXI wieku. X Międzynarodowa konferencja Mąchocice-Ameliówka, 14–16 listopad 2000, Kraków.
 
21.
Liu i in. 2012 – Liu, H., Peng, S., Shu, L., Chen, T., Bao, T. i Frost, R.L. 2012. Effect of Fe3O4 addition on removal of ammonium by zeolite NaA. Journal of Colloid Interface Science 390/1, s. 204–210.
 
22.
Mehdizadeh i in. 2014 – Mehdizadeh, S., Sadjadi, S., Ahmadi, S.J. i Outokesh, M. 2014. Removal of heavy metals from aqueous solution using platinum nanopartcles/Zeolite-4A. Journal of Environmental Health Science and Engineering 2014, s 12:7, doi:10.1186/2052-336X-12-7.
 
23.
Merrikhpour, H. i Jalali, M. 2013. Comparative and competitive adsorption of cadmium, copper, nickel, and lead ions by Iranian natural zeolite. Clean Technologies and Environmental Policy 15, s. 303–316.
 
24.
Miao i in. 2009 – Miao, Q., Zhou, Z., Yang, J., Lu, J., Yan, S. i Wang, J. 2009. Synthesis of NaA zeolite from kaolin source. Frontiers of Chemical Science and Engineering 3(1), s. 8–11.
 
25.
Morency i in. 2000 – Morency, J.R., Panagiotou, T. i Senior, C.L. 2000. Laboratory Duct Injection of a Zeolite-Based Mercury Sorbent. Presented at the Annual Meeting of the Air & Waste Management Association, Salt Lake City, UT, June 2000.
 
26.
Mostafa i in. 2011 – Mostafa, A.A., Youssef, H.F., Sorour, M.H., Tewfik, S.R. i Shalaan, H.F. 2011. Utilization of Egyptian kaolin for Zeolite-A Preparation and Performance Evaluation. 2011 2nd International Conference on Environmental Science and Technology, IPCBEE vol. 6 (2011) IACSIT Press, Singapore.
 
27.
Park i in. 2010 – Park, H.S., Kim, I.T., Cho, Y.J., Son, M.S. i Eun, H.C. 2010. Removal behavior of Cs from molten salt by using zeolitic materials. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 283(2), s. 267–272.
 
28.
Pichór i in. 2014 – Pichór, W., Mozgawa, W., Król, M. i Adamczyk, A. 2014. Synthesis of the zeolites on the lightweight aluminosilicate fillers. Materials Research Bulletin 49(12), s. 210–215.
 
29.
Rondón i in. 2013 – Rondón, W., Freire, D., de Benzo, Z., Sifontes, A.B., González, Y., Valero, M. i Brito, J.L. 2013. Application of 3A Zeolite Prepared from Venezuelan Kaolin for Removal of Pb (II) from Wastewater and Its Determination by Flame Atomic Absorption Spectrometry. American Journal of Analytical Chemistry 4, s. 584–593.
 
30.
Siriwardane i in. 2001 – Siriwardane, R.V., Shen, M.S., Fisher, E.P. i Poston, J.A. 2001. Adsorption of CO2 on Molecular Sieves and Activated Carbon. Energy & Fuels 15(2), s. 279–284.
 
31.
Walton i in. 2006 – Walton, K.S., Abney, M.B. i Douglas, L.M. 2006. CO2 adsorption in Y and X zeolites modified by alkali metal cation exchange. Microporous and Mesoporous Materials 91, s. 78–84.
 
32.
Wdowin i in. 2012 – Wdowin, M., Franus, W. i Panek, R. 2012. Preliminary results of usage possibilities of carbonate and zeolitic sorbents in CO2 capture. Fresenius Environmental Bulletin 21(12), s. 3726–3734.
 
33.
Wdowin i in. 2014 a – Wdowin, M., Franus, M., Panek, R., Badura, L. i Franus, W. 2014a. The conversion technology of fly ash into zeolites. Clean Technologies and Environmental Policy 16(6), s. 1217–1223.
 
34.
Wdowin i in. 2014b – Wdowin, M., Wiatros-Motyka, M.M., Panek, R., Stevens, L.A., Franus, W. i Snape, C.E. 2014b. Experimental study of mercury removal from exhaust gases. Fuel 128, s. 451–457.
 
35.
Wdowin i in. 2015 – Wdowin, M., Baran, P., Panek, R., Zarębska, K. i Franus, W. 2015. Analiza możliwości oczyszczania gazów wylotowych z HgO i CO2 na zeolitach syntetycznych z popiołów lotnych. Rocznik Ochrony Środowiska 2(17), s. 1306–1319.
 
36.
Yi i in. 2012 – Yi H., Deng, H., Tang, X., Yu, Q., Zhou, X. i Liu, H. 2012. Adsorption equilibrium and kinetics for SO2, NO, CO2 on zeolites FAU and LTA. Journal of Hazardous Materials 15(203–204), s. 111–117.
 
37.
Zhao i in. 2010 – Zhao, Y., Zhang, B., Zhang, X., Wang, J., Liu, J. i Chen, R. 2010. Preparation of highly ordered cubic NaA zeolite from halloysite mineral for adsorption of ammonium ions. Journal of Hazardous Materials 178(1–3), s. 658–64.
 
38.
Zhu i in. 2013 – Zhu, J., Meng, X. i Xiao, F. 2013. Mesoporous zeolites as efficient catalysts for oil refining and natural gas conversion. Frontier of Chemical Sciences and Engineering 7(2), s. 233–248.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953