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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Propriétés générales des zéolites3. Fiche produit zéolite (no CAS 1318-02-1)
3.1 Propriétés physico-chimiques
On ne peut pas parler de masse moléculaire compte tenu de la grande variabilité des structures de zéolites. L’unité de mesure habituelle est la maille cristalline dont la masse dans le cas de la zéolite 4A (Na12Si12Al12O48) est 1 704 g.
Les zéolites sont solubles dans les bases fortes (surtout si elles sont pauvres en aluminium) et solubles dans les acides lorsqu’elles sont riches en aluminium. Elles sont détruites par contact avec HF.
La stabilité thermique dépend du type de zéolite ; en principe, les zéolites perdent leur cristallinité à des températures fonctions de leur teneur en aluminium et de leur taille de cristaux. Les zéolites de type A ou X commencent à s’amorphiser vers 650 ˚C tandis que les zéolites très riches en silice comme la ZSM5 peuvent résister jusqu’à 950 ˚C. La zéolite A donne à 800 ˚C de la bétacristobalite tandis que la zéolite X donne la carnegieite. La température de fusion est supérieure à 1 600 ˚C.
La stabilité hydrothermale est, par contre, beaucoup plus limitée que la stabilité purement thermique. Les zéolites fortement aluminiques subissent des dégradations hydrothermales de leurs propriétés d’adsorption à des températures nettement inférieures à leur température d’amorphisation.
La densité intrinsèque des cristaux est variable, entre 1,3 et 1,9 selon le volume poreux.
HAUT DE PAGE3.2 Autres propriétés
-
Toxicité
Les zéolites sont reconnues non toxiques. On n’a pas trouvé d’effets négatifs sur le traitement biologique de l’eau, ni de toxicité aiguë sur les algues, les invertébrés ou les poissons. L’ingestion par les rats de 5 g/kg de poids pendant sept jours n’a produit aucun effet secondaire.
L’inhalation des poussières de zéolites aluminiques fortement hydrophiles est à éviter par suite des phénomènes exothermiques liés à l’adsorption d’eau.
Les précautions en milieu industriel associées à la manipulation de poussières sont à respecter.
-
Réactivité
Les...
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Fiche produit zéolite (no CAS 1318-02-1)
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).
-
(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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