Producción de zeolitas de baja sílice a partir de caolín colombiano

En este artículo se presenta un estudio de la producción de zeolita sintética A de baja sílice por medio de la síntesis hidrotermal a partir de un caolín colombiano. La técnica Metodología de Superficie de Respuesta se emplea con el fin de encontrar las condiciones óptimas de proceso (como las relac...

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Autores:: Gordillo Suárez, Marisol
Villaquirán-Caicedo, Mónica A.
Mejía De Gutiérrez, Ruby
Gallego, Nidia

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2016

Institución:: Universidad Autónoma de Occidente

Repositorio:: RED: Repositorio Educativo Digital UAO

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description	En este artículo se presenta un estudio de la producción de zeolita sintética A de baja sílice por medio de la síntesis hidrotermal a partir de un caolín colombiano. La técnica Metodología de Superficie de Respuesta se emplea con el fin de encontrar las condiciones óptimas de proceso (como las relaciones molares Na2O/SiO2 y H2O/Al2O3, tiempo y temperatura) que garanticen la calidad de las zeolitas obtenidas. El grado de cristalinidad y la capacidad de intercambio catiónico, se usaron como variables de respuesta. La capacidad de intercambio catiónico se determinó a partir de la Norma NTC 5167. La composición mineralógica y la microestructura de las zeolitas producidas se caracterizaron a través de técnicas como microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y resonancia magnética nuclear. Los resultados indican que sí es posible la obtención de zeolitas sintéticas a partir del caolín colombiano evaluado. Zeolita tipo A con capacidad de intercambio catiónico 442 cmol/Kg (valor mayor al obtenido con una zeolita comercial importada empleada en la industria colombiana, 408 cmol/Kg) se obtuvo bajo las siguientes condiciones óptimas de procesamiento: relaciones molares Na2O/SiO2 de 2.7, H2O/Al2O3 de 150, temperatura de 66 °C y tiempo de procesamiento de 8 horas
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Microwave assisted synthesis of zeolite A from metakaolin Microporous and Mesoporous Materials, 108 (2008), pp. 152-161 Chunfeng et al., 2009 W. Chunfeng, Li. Jiansheng, S. Xia, W. Lianjun, S. Xiuyun Evaluation of zeolites synthesized from fly ash as potential adsorbents for wastewater containing heavy metals Journal of Environmental Sciences, 21 (2009), pp. 127-136 Covarrubias et al., 2006 C. Covarrubias, R. García, R. Arriagada, J. Yánez, M.T. Garland Cr(III) exchange on zeolites obtained from kaolin and natural mordenite Microporous and Mesoporous Materials, 88 (2006), pp. 220-231 Covian-Sanchez, 1991 I. Covian-Sanchez Síntesis de zeolitas 13X para uso en detergentes Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas, España (1991), p. 403 Mejía-De Gutiérrez y Torres, 2003 Mejía- De Gutiérrez R. y Torres J. Puzolana obtenida por activación térmica, en: Memorias III Jornadas Iberoamericanas de materiales de construcción, Red Iberoamericana de Rocas y Minerales Industriales (XIII-C- CYTED), San Juan, Argentina, 2003, . 25-29 Méndez, 1980 I. Méndez Metodología de superficie de respuesta I. Mendez (Ed.), Instituto de investigaciones en matemáticas aplicadas y en sistemas, UNAM, México (1980), pp. 15-17 Miao et al., 2009 Q. Miao, Z. Zhou, J. Yang, J. Lu, S. Yan, J. Wang Synthesis of NaA zeolite from kaolin source Frontiers of Chemical Engineering China, 3 (1) (2009), pp. 8-11 Mignoni et al., 2008 M. Mignoni, D.I. Petkowicz, N. Fernandes, B.C. Sibele Synthesis of mordenite using kaolin as Si and Al source Applied Clay Science, 41 (2008), pp. 99-104 Park et al., 2001 J. Park, B. Chan, S. Soo, H. Chan Conventional versus ultrasonic synthesis of zeolite 4A from kaolin Journal of Materials Science Letters, 20 (2001), pp. 531-533 Pavlov et al., 2009 M.L. Pavlov, O.S. Travkina, R.A. Basimova, I.N. Pavlova, B.I. Kutepov Binder-free synthesis of high-performance zeolites A and X from kaolin Petroleum, 49 (1) (2009), pp. 36-41 Restrepo y Ocampo, 1996 G.M. Restrepo, G. Ocampo A. Sustitución de polifosfatos por zeolitas en detergentes Revista Facultad Ingeniería Química Universidad de Antioquia, 13 (1996), pp. 15-20 Ríos et al., 2006 C.A. Ríos, C.D. Williams, O.M. Castellanos Síntesis y caracterización de zeolitas a partir de la activación alcalina de caolinita y subproductos industriales (cenizas volantes y clincker natural) en soluciones alcalina BISTUA, 4 (2) (2006), pp. 60-71 Ríos y Williams, 2008 C.A. Ríos, C. Williams D. Synthesis of zeolitic materials from natural clinker: A new alternative for recycling coal combustion by-products Fuel, 87 (2008), pp. 2482-2492 Ríos y Denver, 2010a C.A. Ríos, C.W. Denver Hydrothermal transformation of kaolinite in the system K2O-SiO2-Al2O3-H2O DYNA, 77 (163) (2010 a), pp. 55-63 Ríos y Denver, 2010b C.A. Ríos, C. Denver W., Castellanos OM. Synthesis of zeolite LTA from thermally treated kaolinite Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, 53 (2010 b), pp. 30-41 Rocha y Klinowski, 1990 J. Rocha, J. Klinowski 29Si and 27Al magic-angle-spining NMR studies of the thermal transformation of kaolinite Journal of Physics and Chemistry of Minerals, 17 (1990), pp. 179-186 San Cristóbal et al., 2010 A.G. San Cristóbal, R. Castelló, M.A. Luengo, C. Vizcayno Zeolites prepared from calcined and mechanically modified kaolins a comparative study Applied Clay Science, 49 (2010), pp. 239-246 Schneider et al., 2001 J. Schneider, M.A. Cincotto, H. Panepucci 29Si and 27Al high-resolution NMR characterization of calcium silicate hydrate phases in activated blast-furnace slag pastes Cement and Concrete Research, 31 (7) (2001), pp. 993-1001 Thompson y Barron, 1987 J.G. Thompson, P.F. Barron Further consideration of the 29Si nuclear Magnetic Resonance Spectrum of kaolinite Clays and Clay Minerals, 35 (1987), pp. 38-42 Torres et al., 2011 J. Torres, R. Mejía-De Gutiérrez, R. Castelló, C. Vizcayno Análisis comparativo de caolines de diferentes fuentes para la producción de metacaolín Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, 31 (1) (2011), pp. 35-43 Zhao et al., 2004 H. Zhao, Y. Deng, J.B. Harsh, F. Markus, J.S. Boyle Alteration of kaolinite to cancrinite and sodalite by simulated Hanford tank waste its impact on cesium retention Clays and Clay Minerals, 52 (2004), pp. 1-13
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La capacidad de intercambio catiónico se determinó a partir de la Norma NTC 5167. La composición mineralógica y la microestructura de las zeolitas producidas se caracterizaron a través de técnicas como microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y resonancia magnética nuclear. Los resultados indican que sí es posible la obtención de zeolitas sintéticas a partir del caolín colombiano evaluado. Zeolita tipo A con capacidad de intercambio catiónico 442 cmol/Kg (valor mayor al obtenido con una zeolita comercial importada empleada en la industria colombiana, 408 cmol/Kg) se obtuvo bajo las siguientes condiciones óptimas de procesamiento: relaciones molares Na2O/SiO2 de 2.7, H2O/Al2O3 de 150, temperatura de 66 °C y tiempo de procesamiento de 8 horasThis paper presents a study of the production of a synthetic zeolite of low-silica content by hydrothermal synthesis from Colombian kaolin. The statistical technique Response-Surface Methodology was used to find the optimum process conditions (i.e., molar ratios Na2O/SiO2 and H2O/Al2O3, time and temperature) and to ensure the quality of the zeolites obtained. The cation exchange capacity and the degree of crystallinity were used as response variables. The cation exchange capacity was determined following Standard NTC 5167. The mineralogical composition and microstructure of the zeolites produced were characterized through the application of scanning electron microscopy, X-ray diffraction and nuclear magnetic resonance. The results indicate that it is possible to obtain a good quality synthetic zeolite from the Colombian kaolin evaluated. A zeolite type A with a cation exchange capacity of 442 cmol/Kg, a value higher than that exhibited by the same type of zeolite imported for applications in the Colombian industry (i.e., 408 cmol/Kg), was obtained with the following processing conditions: molar ratios Na2O/SiO2 of 2.7, H2O/Al2O3 of 150, at temperature 66 °C and processing time of 8 hours; yielded10 páginasapplication/pdfspaUNAM. Universidad Nacional Autónoma de México. Facultad de IngenieríaIngeniería, investigación y tecnología, volumen 17, páginas 109-118, (january-march, 2016)Volumen 17, número 1 (enero-marzo 2016)118110917Villaquirán-Caicedo, Mónica Alejandra; Mejía-De Gutiérrez, Ruby; Gordillo-Suárez, Marisol & Constanza-Gallego, Nidia. (2016). Producción de zeolitas de baja sílice a partir de caolín colombiano. Ingeniería, investigación y tecnología, 17(1), 109-118.http://hdl.handle.net/10614/11040Ingeniería investigación y tecnologíaAkolekar et al., 1997 D. Akolekar, A. Chafee, R.F. 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Puzolana obtenida por activación térmica, en: Memorias III Jornadas Iberoamericanas de materiales de construcción, Red Iberoamericana de Rocas y Minerales Industriales (XIII-C- CYTED), San Juan, Argentina, 2003, . 25-29Méndez, 1980 I. Méndez Metodología de superficie de respuesta I. Mendez (Ed.), Instituto de investigaciones en matemáticas aplicadas y en sistemas, UNAM, México (1980), pp. 15-17Miao et al., 2009 Q. Miao, Z. Zhou, J. Yang, J. Lu, S. Yan, J. Wang Synthesis of NaA zeolite from kaolin source Frontiers of Chemical Engineering China, 3 (1) (2009), pp. 8-11Mignoni et al., 2008 M. Mignoni, D.I. Petkowicz, N. Fernandes, B.C. Sibele Synthesis of mordenite using kaolin as Si and Al source Applied Clay Science, 41 (2008), pp. 99-104Park et al., 2001 J. Park, B. Chan, S. Soo, H. Chan Conventional versus ultrasonic synthesis of zeolite 4A from kaolin Journal of Materials Science Letters, 20 (2001), pp. 531-533Pavlov et al., 2009 M.L. Pavlov, O.S. Travkina, R.A. Basimova, I.N. 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Barron Further consideration of the 29Si nuclear Magnetic Resonance Spectrum of kaolinite Clays and Clay Minerals, 35 (1987), pp. 38-42Torres et al., 2011 J. Torres, R. Mejía-De Gutiérrez, R. Castelló, C. Vizcayno Análisis comparativo de caolines de diferentes fuentes para la producción de metacaolín Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, 31 (1) (2011), pp. 35-43Zhao et al., 2004 H. Zhao, Y. Deng, J.B. Harsh, F. Markus, J.S. Boyle Alteration of kaolinite to cancrinite and sodalite by simulated Hanford tank waste its impact on cesium retention Clays and Clay Minerals, 52 (2004), pp. 1-13Derechos Reservados - Universidad Autónoma de Occidentehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Producción de zeolitas de baja sílice a partir de caolín colombianoProduction of low-silica zeolites from colombian kaolinArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTREFinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Industria de la zeolitaAcondicionadores del sueloConcentración de hidrogenionesZeolite industrySoil conditionersHydrogen-ion concentrationZeolitasSuelosZeolitesSoilsCapacidad de intercambio catatónicoSíntesis hidrotermalMecaolínZeolita ACation exchange capacityHydrothermal synthesisMetakaolinResponse surface methodologyPublicationef737148-ed0f-4f64-af7e-d275f09fb3ebvirtual::2019-1ef737148-ed0f-4f64-af7e-d275f09fb3ebvirtual::2019-1https://scholar.google.com/citations?user=lj0tkLsAAAAJ&hl=es&oi=sravirtual::2019-10000-0003-1602-5547virtual::2019-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000472255virtual::2019-1CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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Producción de zeolitas de baja sílice a partir de caolín colombiano

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