Efecto del proceso de fusión y envejecimiento en la síntesis de zeotipos a partir de cenizas volantes

Autores/as

  • Jeimer Alexander Lizcano-Cabeza Universidad Industrial de Santander
  • Luis Fernando Ávila-Ascanio Universidad Industrial de Santander https://orcid.org/0000-0003-4039-6057
  • Carlos Alberto Ríos-Reyes Universidad Industrial de Santander
  • Luz Yolanda Vargas-Fiallo Universidad Industrial de Santander

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.16484

Palabras clave:

cenizas volantes, método de envejecimiento, síntesis, zeotipos, fusión

Resumen

En  este  estudio,  se  evalúa  el  uso  de  una  muestra  de  cenizas  volantes  de  TERMOPAIPA  (Boyacá,  Colombia)  como  material  de  partida  para  la  síntesis  de  zeotipos  a  escala  de  laboratorio  a  través  de  su  transformación  por fusión alcalina, utilizando NaOH sólido o disuelto en agua, seguida por envejecimiento durante 6, 12 y 24 h en condiciones estáticas o de ultrasonido previo  al  tratamiento  hidrotérmico  durante  6,  12  y  24  h  de  reacción.  Los  datos  experimentales  revelan  que  el  método,  el  estado  de  fusión  alcalina,  la  temperatura  y  el  tiempo  de  reacción  afectan  fuertemente  el  zeotipo  a  ser  sintetizado.  Se  sintetizaron  zeotipos  sódicos  bajos  en  sílice,  los  cuales  incluyen zeolita NaP1, faujasita, y trazas de sodalita. La síntesis de zeotipos a  partir  de  cenizas  volantes  representa  una  interesante  alternativa  para  la  mitigación  del  problema  ambiental,  asociado  a  la  disposición  de  residuos  industriales. Por lo tanto, los zeotipos a base de cenizas volantes sintetizados bajo  óptimas  condiciones  experimentales  pueden  ser  utilizados  en  diversas  aplicaciones para el tratamiento ambiental de residuos.

|Resumen
= 161 veces | PDF
= 87 veces|

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Jeimer Alexander Lizcano-Cabeza, Universidad Industrial de Santander

Grupo de Investigación en Geología Básica y Aplicada (GIGBA), Escuela de Geología.

Luis Fernando Ávila-Ascanio, Universidad Industrial de Santander

Grupo de Investigación en Geología Básica y Aplicada (GIGBA), Escuela de Geología.

Carlos Alberto Ríos-Reyes, Universidad Industrial de Santander

Grupo de Investigación en Geología Básica y Aplicada (GIGBA), Escuela de Geología.

Luz Yolanda Vargas-Fiallo, Universidad Industrial de Santander

Grupo de Investigación en Geología Básica y Aplicada (GIGBA), Escuela de Geología

Citas

H. Höller, U. Barth. “Zeolite formation from fly ash”. Fortschr. Miner. Vol. 63. 1985. pp. 21-43.

C. Ríos, C. Williams, O. Castellanos. “Synthesis and characterization of zeolites by alkaline activation of kaolinite and industrial by-products (fly ash and natural clinker)”. Bistua. Vol. 4. 2006. pp. 60-71.

F. Mondragón, F. Rincón, L. Sierra, J. Escobar, J. Ramírez, J. Fernández. “New perspectives for coal ash utilization: Synthesis of zeolitic materials”. Fuel. Vol. 69. 1990. pp. 263-266. DOI: https://doi.org/10.1016/0016-2361(90)90187-U

D. Kolousek, V. Seidl, E. Prochazkova, J. Obsasnikova, L. Kubelkova, L. Svetlik. “Ecological utilization of power-plant fly ashes by their alteration to phillipsite: hydrothermal alteration, application”. Acta Univ. Geol. Vol. 37. 1993. pp. 167-178.

C. Lin, H. His. “Resource recovery of waste fly ash: Synthesis of zeolite-like materials”. Environ. Sci. Technol. Vol. 29. 1995. pp. 1109-1117. DOI: https://doi.org/10.1021/es00004a033

M. Park, J. Choi. “Synthesis of phillipsite from fly ash”. Clay. Sci. Vol. 9. 1995. pp. 219-229.

W. Shih, H. Chang, Z. Shen. “Conversion of class-F fly ash to zeolites”. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 371. 1995. pp. 39-44. DOI: https://doi.org/10.1557/PROC-371-39

C. Amrhein, G. Haghnia, T. Kim, P. Mosher, R. Gagajena, T. Amanios, L. Torre. “Synthesis and properties of zeolites from fly ash”. Environ. Sci. Technol. Vol. 30. 1996. pp. 735-742. DOI: https://doi.org/10.1021/es940482c

X. Querol, F. Plana, A. Alastuey, A. Lopez. “Synthesis of Na-zeolites from fly ash”. Fuel. Vol. 76. 1997. pp. 793-799. DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(96)00188-3

S. Rayalu, S. Meshram, M. Hasan. “Highly crystalline faujasitic zeolites from fly ash”. J. Hazard. Mater. Vol. 77. 2000. pp. 123-131. DOI: https://doi.org/10.1016/S0304-3894(00)00212-0

X. Querol, N. Moreno, J. Umaña, A. Alastuey, E. Hernández, A. López, F. Plana. “Synthesis of zeolites from fly ash: an overview”. Int. J. Coal. Geol. Vol. 50. 2002. pp. 413-423. DOI: https://doi.org/10.1016/S0166-5162(02)00124-6

N. Murayama, H. Yamamoto, J. Shibata. “Mechanism of zeolite synthesis from coal fly ash by alkali hydrothermal reaction”. Int. J. Miner. Process. Vol. 64. 2002. pp. 1-17. DOI: https://doi.org/10.1016/S0301-7516(01)00046-1

T. Mouhtaris, D. Charistos, N. Kantiranis, A. Filippidis, A. Kassoli, A. Tsirambidis. “GIS-type zeolite synthesis from Greek lignite sulphocalcic fly ash promoted by NaOH solutions”. Microporous Mesoporous Mater. Vol. 61. 2003. pp. 57-67. DOI: https://doi.org/10.1016/S1387-1811(03)00355-X

K. Ojha, N. Pradhan, A. Samanta. “Zeolite from fly ash: synthesis and characterization”. Bull. Mater. Sci. Vol. 27. 2004. pp. 555-564. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02707285

M. Inada, Y. Eguchi, N. Enomoto, J. Hojo. “Synthesis of zeolite from coal ashes with different silica–alumina composition”. Fuel. Vol. 84. 2005. pp. 299-304. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2004.08.012

C. Ríos, C. Williams, C. Roberts. “A comparative study of two methods for the synthesis of fly ash-based sodium and potassium type zeolites with potential use in the purification of wastewaters”. Fuel. Vol. 88. 2009. pp. 1403-1416. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.02.012

J. Oviedo, J. Henao, C. Ríos. “A comparative study on conversion of industrial coal by-products in low SiO2 zeolite of faujasite type”. Dyna. Vol. 79. 2012. pp. 105-114.

N. Shigemoto, H. Hayashi, K. Miyaura. “Selective formation of Na-X zeolite from fly ash by fusion with sodium hydroxide prior to hydrothermal reaction”. J. Mater. Sci. Vol. 28. 1993. pp. 4781-4786. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00414272

C. Ríos, C. Williams. “Synthesis of zeolitic materials from natural clinker: A new alternative for recycling coal combustion by-products”. Fuel. Vol. 87. 2008. pp. 2482-2492. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2008.03.014

X. Querol, F. Plana, A. Alastuey, A. Lopez, J. Andrés, R. Juan, P. Ferrer, C. Ruiz. “A fast method of recycling fly ash: Microwave assisted zeolite synthesis”. Environ. Sci. Technol. Vol. 31. 1997. pp. 2527-2532. DOI: https://doi.org/10.1021/es960937t

M. Park, C. Choi, W. Lim, M. Kim, J. Choi, N. Heo. “Molten-salt method for the synthesis of zeolitic materials: I. Zeolite formation in alkaline molten-salt system”. Microporous Mesoporous Mater. Vol. 37. 2000. pp. 81-89. DOI: https://doi.org/10.1016/S1387-1811(99)00196-1

M. Park, C. Choi, W. Lim, M. Kim, J. Choi, N. Heo. “Molten-salt method for the synthesis of zeolitic materials: II. Characterization of zeolitic materials”. Microporous Mesoporous Mater. Vol. 37. 2000. pp. 91-98. DOI: https://doi.org/10.1016/S1387-1811(99)00195-X

G. Hollman, G. Steenbruggen, M. Janssen. “A twostep process for the synthesis of zeolites from coal fly ash”. Fuel. Vol. 78. 1999. pp. 1225-1230. DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(99)00030-7

N. Moreno, X. Querol, J. Andrés, A. López, M. Janssen, H. Nugteren, M. Towler, K. Stanton. “Determining suitability of a fly ash for silica extraction and zeolite synthesis”. J. Chem. Tech. and Biotech. Vol. 79. 2004. pp. 1009-1018. DOI: https://doi.org/10.1002/jctb.1088

N. Moreno, X. Querol, C. Ayora, C. Fernández, M. Janssen. “Utilisation of zeolites synthesized from fly ash for the purification of acid mine waters”. Environ. Sci. Technol. Vol. 35. 2001. pp. 3526-3534. DOI: https://doi.org/10.1021/es0002924

N. Moreno, X. Querol, C. Ayora, A. Alastuey, C. Fernández, M. Janssen. “Potential environmental applications of pure zeolitic material synthesized from fly ash”. J. Environ. Eng. Vol. 127. 2001. pp. 994- 1002. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(2001)127:11(994)

X. Querol, N. Moreno, J. Umaña, R. Juan, S. Hernández, C. Fernández, C. Ayora, M. Janssen, J. García, A. Linares, D. Cazorla. “Application of zeolitic material synthesized from fly ash to the decontamination of waste water and flue gas”. J. Chem. Tech. and Biotech. Vol. 77. 2002. pp. 292-298. DOI: https://doi.org/10.1002/jctb.597

C. Ríos, C. Williams, C. Roberts. “Removal of heavy metals from acid mine drainage (AMD) using coal fly ash, natural clinker and synthetic zeolites”. J. Haz. Mater. Vol. 156. 2008. pp. 23-35. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.11.123

C. Ríos. Synthesis of zeolites from geological materials and industrial wastes for potential application in environmental problems. PhD Thesis, University of Wolverhampton. Wolverhampton UK. 2008. pp. 233.

IZA Structure Commission. Database of Zeolite Structures. Available on: http://www.iza-structure.org/ databases/ Accessed: June 25, 2012.

W. Lee, J. Deventer. “Use of Infrared Spectroscopy to Study Geopolymerization of Heterogeneous Amorphous Aluminosilicates”. Langmuir. Vol. 19. 2003. pp. 8726-8734. DOI: https://doi.org/10.1021/la026127e

A. Fernández, A. Palomo. “Mid-infrared spectroscopic studies of alkali-activated fly ash structure”. Microporous Mesoporous Mater. Vol. 86. 2005. pp. 207-214. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2005.05.057

J. Gadsden. Infrared Spectra of Minerals and Related Inorganic Compounds. 1st ed. Ed. Butterworths. London, UK. 1975. pp. 277.

J. Temuujin, K. Okada, K. Mackenzie. “Effect of mechanochemical treatment on the crystallization behaviour of diphasic mullite gel”. Ceram. Int. Vol. 25. 1999. pp. 85-90. DOI: https://doi.org/10.1016/S0272-8842(98)00005-4

D. Breck. Zeolite molecular sieves: structure chemistry and use. 1st ed. Ed. John Wiley. New York, USA. 1974. pp. 771.

R. Szostak. Molecular Sieves - Principles of Synthesis and Identification. 1st ed. Ed. Van Nostrand Reinhold. New York, USA. 1989. pp. 359. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-010-9529-7_1

C. Cundy, P. Cox. “The hydrothermal synthesis of zeolites: Precursors, intermediates and reaction mechanism”. Microporous Mesoporous Mater. Vol. 82. 2005. pp. 1-78. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2005.02.016

P. Cubillas, M. Anderson. “Synthesis Mechanism: Crystal Growth and Nucleation”. J. Čejka, A. Corma, S. Zones (editors). Zeolites and Catalysis, Synthesis, Reactions and Applications. 1st ed. Ed. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim, Germany. 2010. pp. 1-55. DOI: https://doi.org/10.1002/9783527630295.ch1

J. Jaarsveld, J. Deventer. “Effect of the alkali metal activator on the properties of fly ash-based geopolymers”. Ind. Eng. Chem. Res. Vol. 38. 1999. pp. 3932-3941. DOI: https://doi.org/10.1021/ie980804b

Descargas

Publicado

2015-02-19

Cómo citar

Lizcano-Cabeza, J. A., Ávila-Ascanio, L. F., Ríos-Reyes, C. A., & Vargas-Fiallo, L. Y. (2015). Efecto del proceso de fusión y envejecimiento en la síntesis de zeotipos a partir de cenizas volantes. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (74), 213–225. https://doi.org/10.17533/udea.redin.16484