Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les zéolithes sont des aluminosilicates parfaitement cristallisés présentant un système nanoporeux constitué d’un réseau de canaux interconnectés ou non et de cages de diamètre inférieur à 10 Å. Cet article présente les progrès réalisés dans leur synthèse et les traitements post-synthèse qui ont permis leur utilisation dans trois domaines principaux: séparation et purification par adsorption, échange cationique et catalyse sélective. Ce dernier domaine est de loin le plus diversifié: catalyse d’oxydation, catalyse basique, acide, bifonctionnelle, les applications les plus importantes en valeur ajoutée (raffinage, pétrochimie) s’appuyant sur les deux derniers types de catalyse.
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Zeolites are perfectly crystallized aluminosilicates with a regular nanopore system consisting of a network of channels (and cages) with a diameter of less than 10 Å. This article presents the advances made in their synthesis and in the post-synthesis treatments that allow their use in three main areas: separation and purification by adsorption, cationic exchange, and selective catalysis. This last field is by far the most diverse: oxidative, basic, acid and bifunctional catalysis, the most important applications for adding value being in refining and petrochemical processes operating through acid and bifunctional catalysis.
Auteur(s)
-
Dominique PLEE : Chef du service Adsorption Groupement de recherches de Lacq Atofina
INTRODUCTION
Les zéolites représentent une classe unique de solides cristallins dont les propriétés très spécifiques de surface et de porosité régulière ont permis un développement industriel dès la fin des années 1950. Les activités concernées sont très variées mais le domaine pétrolier et gazier, la pétrochimie et l’industrie de la détergence ont particulièrement profité de l’apparition de ces matériaux.
Pour de plus amples détails, le lecteur pourra consulter les ouvrages, références , présentés en bibliographie en fin d’article.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
catalysis | nanopores | confinement | shape selectivity
VERSIONS
- Version courante de juil. 2018 par Michel GUISNET, Ludovic PINARD
DOI (Digital Object Identifier)
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Fiche produit zéolite (no CAS 1318-02-1)2. Procédés de synthèse
2.1 Procédé de synthèse de la zéolite A
-
La synthèse de la zéolite A, la plus courante et la plus ancienne des zéolites synthétiques, s’effectue par mélange d’une solution de silicate de sodium et d’aluminate de sodium. L’aluminate de sodium est usuellement synthétisé en dissolvant de l’alumine hydratée dans de la soude à chaud. Au cours du mélange de l’aluminate et du silicate, il se forme un gel amorphe que l’on chauffe ensuite à la température désirée. On emploie en général un léger excès d’aluminate afin que les eaux mères de filtration ne contiennent plus de silice et soient surtout constituées de soude et d’alumine : elles peuvent alors être recyclées à la fabrication de la solution d’aluminate. Une température inférieure à 100 ˚C est suffisante pour permettre une réaction en l’espace de quelques heures.
Un exemple de schéma de procédé est montré figure 2.
Une autre méthode de synthèse, qui n’est plus très employée, consiste à partir d’argiles modifiées de composition chimique proche pour synthétiser des zéolites. Ainsi, à partir de kaolin, peut-on préparer la zéolite A et, à partir de montmorillonite, la zéolite X.
-
Matières premières
• L’aluminate de sodium est obtenu par dissolution d’alumine hydratée dans de la soude chaude.
• Le silicate de sodium est issu d’attaque de sable par le carbonate de sodium ou par la soude.
-
Description de l’appareillage. Conditions opératoires
Le gel obtenu après mélange des réactifs peut être mûri et cristallisé dans le même réacteur ou être cristallisé dans un autre réacteur après transfert. Les opérations de mûrissement et de cristallisation ont des durées variables, dépendant des propriétés morphologiques désirées. L’opération de filtration peut être effectuée sur filtre à bande, filtre rotatif ou filtre-presse et donne un gâteau dont l’humidité est comprise entre 25 et 60 %. Le séchage est réalisé dans un appareil à circulation d’air chaud (séchoir flash, séchoir à bande...). À...
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Procédés de synthèse
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BRECK (D.W.) - Zeolite molecular sieves - . John Wiley and Sons (1974).
-
(2) - SZOSTAK (R.) - Handbook of molecular sieves - . Van Nostrand Reinhold (1992).
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(3) - BARRER (R.M.) - Hydrothermal chemistry of zeolites - . Academic Press (1982).
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(4) - OCCELLI (M.L.), KESSLER (H.) - Synthesis of porous materials - . Marcel Dekker Inc. (1997).
-
(5) - RUTHVEN (D.M.) - Principles of adsorption and adsorption processes - . Wiley Interscience (1984).
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