“TIBBIYOT OLIYGOHLARIDA TABIIY FANLARNI
INTERFAOL USULLARDA O'QITISHNING
MUAMMOLARI VA YECHIMLARI”
317
ANGERIN TABIIY KAOLINIDAN SEOLIT X SINTEZI
Pardaev Otabek Toʻxtamishovich
OʻzRFAU Kimyo va noorganik kimyo instituti tayanch doktoranti
E-mail: otbekpardaev@81gmail.ru
Abdurahmonov Eldor Baratovich
Termiz davlat pedagogika institute professeri ustoz
E-mail: eldor8501@gmail.com
Jo‘rayev Shaxzodbek Ramazon o‘g‘li
Termiz davlat pedagogika instituti, kimyo yo‘nalishi 2-kurs talabasi
Djuraqulova Azizaxon Karshievna
Termiz iqtisodiyot va servis universiteti, Tabiiy fanlar kafedrasi
Annotatsiya:
an’anaviy gidrotermik usul yordamida kaolinni gidrotermik o‘zgartirish yo‘li
bilan seolit materiallarining sintezi o‘rganildi. Boshlang‘ich kaolin, ishlab chiqarilgan seolit X
namunalarini tavsiflash uchun turli xil analitik usullar qo‘llanilgan, jumladan skanerlash elektron
mikroskopiya (SEM), termogravimetrik tahlil (TGA). Sintetik seolit X turi kaolin va metakaolin
faollashtirilgandan so‘ng turli xil termik va kimyoviy ishlov berishdan so‘ng olingan.
Metakaolinizatsiya bosqichiga havodagi kaolinni 600°C da 3 soat davomida kaltsiylash orqali
erishildi. Metakaolin 1:5 nisbatda 3 M natriy gidroksid eritmasi bilan ishlov berildi va teflon
qoplamali zanglamaydigan po‘latdan yasalgan avtoklavlar yordamida aralashmani mikroto‘lqinli
pechda 24 soat davomida 200°C ga qizdirdi.
Ushbu sintez yo‘lidan olingan natijalar kub kristalli odatiy seolit X muvaffaqiyatli sintez
qilinganligini ko‘rsatdi.
Kalit so‘zlar: S
eolit X, Kaolin, Metakaolin, Gidrotermal sintez, natriy gidroksid.
Kirish
seolitlarga ega bo‘lgan alyuminosilikatdir ajratishda adsorbent sifatida keng
qo‘llanilgan tozalash jarayonlari va atrof-muhit ifloslanishini nazorat qilishda. Seolitlar yuqori kation
almashish qobiliyati, molekulyar elak va katalitik xususiyatlari tufayli turli sanoat dasturlarida
qo‘llaniladi[1-4].
Hozirgi vaqtda sintetik seolitlar zarracha o‘lchamlarining bir xilligi va kristalli
mahsulotlarning tozaligi tufayli tabiiy seolitlarga qaraganda tijorat sharoitida ko‘proq qo‘llaniladi[12-
14].
Kaolinning asosiy mineral tuzilishi bitta tetraedral kremniy (SiO
4
) qatlamlari kislorod va
gidroksil birliklarining umumiy qatlamini bo‘lishi orqali birlashtirilgan bitta oktaedral alyuminiy
[Al(O,OH)
6
] tuzilishgan, kaolinni birinchi navbatda 550°C dan 950°C gacha bo‘lgan haroratlarda
kaltsiylash orqali parchalanishi kerak bo‘ladi, buning natijasida suvning pastki tuzilmasi yo‘qolishi
va quyi tuzilmaning yo‘qolishi natijasida hosil bo‘lgan metakaolin fazasini olish kerak.
Ushbu tadqiqotda Angerindagi mahalliy tabiiy kaolin gidrotermal sintez usuli yordamida
seolit X ishlab chiqarish uchun boshlang‘ich material sifatida ishlatilgan, bu esa mavjud bo‘lgan yirik
gil mineral konlarini ekspluatatsiya qilish imkonini beradi.
Kaolin namunalarni laboratoriyada elaklari yordamida, elakdan o‘tkazishdan oldin chinni
hovuncha yordamida maydalangan va kukunga aylantirilgan. Kaolin zarralarini uchun tanlangan to‘r
o‘lchamlari 75 µm<dp<125 µm edi. Kaolindan seolit X ni sintez qilish quyidagi 2 ta asosiy bosqichni
o‘z ichiga oldi: birinchi bosqichda metakaolinizatsiya, ya’ni xom kaolinni 600°C yuqori haroratda 3
soat davomida termik ishlov berish, ikkinchi bosqichda esa tayyorlangan metakaolinni 3 M natriy
gidroksid (NaOH) bilan kimyoviy ishlov berish amalga oshirildi.
An’anaviy gidrotermik sintez usuli qo‘llanilgan, unda kaolinni metakaolinga aylantirish
uchun 50 gramm kaolin kukuni (zarrachalari <125 mkm) 600°C da 3 soat davomida kuydirilgan.
Bu kaolin tuzilishining o‘zgarishiga olib keldi, bu esa quyidagi tenglamada(1)
ko‘rsatilganidek, metakaolin hosil bo‘ldi.
“TIBBIYOT OLIYGOHLARIDA TABIIY FANLARNI
INTERFAOL USULLARDA O'QITISHNING
MUAMMOLARI VA YECHIMLARI”
318
Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
(kaolin) + Al
2
Si
2
O
7
(metakaolin) + 2H
2
O (1)
Olingan metakaolinni 3 M NaOH eritmasi 1:5 nisbatda ishlov berildi va zanglamaydigan
po‘latdan foydalaniladi teflon qoplamali po‘lat, metakaolin tarkibiga natriy ionlarini kiritish uchun
aralashmani 24 soat davomida 200°C ga qizdirish, quyidagi reaktsiyada(2) ko‘rsatilgan:
6Al
2
Si
2
O
7
(metakaolin)+12NaOH - Na
12
(AlO
2
)12(SiO
2
)
12
(seolit) 27H
2
O + 6H
2
O (2)
Keyin qayta ishlangan kaolin gil 3 marta
disterlangan
suv bilan yuvilib, ortiqcha reaksiyaga
kirishmagan NaOH ni olib tashlandi.
Namunalarning fizik-kimyoviy xususiyatlari quyidagi analitik usullardan foydalangan holda
o‘rganildi. Kaolin va seolit X namunalarining sirt morfologiyasi ZEISS EVO50 skanerlash elektron
mikroskopi (SEM) yordamida quyidagi analitik sharoitlarda aniqlandi: elektron yuqori kuchlanish
(EHT) = 10,00 kV va 20,00 kV; signal A=ikkilamchi elektron (SEM) 1 va o‘zgaruvchan bosim
ikkilamchi elektron (VPSE); Turli kattalashtirishlarda WD = 6,0, 6,5, 7,0 va 8,5 mm,
1 va 2-
rasmlardagi SEM mikrografiklari kaolin va metakaolinni gidrotermik ishlov berishdan oldin va keyin
olingan kaolin mahsulotlarining ko‘rinishini ko‘rsatildi. Angerindagi kaolin namunalarining “qabul
qilinganidek” mikrografiklari 1-rasmda keltirilgan. Tasvirlar quyidagi SEM tahliliy, tahlili ostida
SEM tahlili yordamida olingan shartlar: EHT = 10,00 kV, Signal A = SEM va 20000 ×
kattalashtirishda WD 6,0 mm. 1-rasmdagi mikrografiya Angerindagi kaolinining kristallari yaxshi
aniqlanmaganligini va kristallitlar har qanday modifikatsiyadan oldin tasodifiy yo‘nalishda ekanligini
ko‘rsatadi. Bundan farqli o‘laroq, Angerindagi metakaolin namunalarining mikrografiklari quyidagi
SEM analitik sharoitlari yordamida olingan: EHT=10,00 kV, Signal A=SEM va WD=6,5 mm 20000
va 10000 × kattalashtirishda. Namunalar 600°C da 3 soat davomida kuydirildi.
1-rasm.
2000 × kattalashtirishda kaolinning
2-rasm.
(a) 20000 × va (b)
10000 × kattalashtirishda
kristalli tabiatini ko‘rsatadigan kaolinning
metakaolinning kristalli tabiatini
ko‘rsatadigan
SEM mikrografi.
SEM mikrograflar
Mikrograflar tasodifiy yo‘naltirilgan kristalitlarni va xususan, olti burchakli ko‘rinishini
ko‘rsatadi (2-rasm).
Angerindagi kaolini, metakaolinining termal barqarorligi 30°C va 1000°C gacha bo‘lgan
Perkin Elmer TGA7 termobalansida termogravimetrik tahlil (TGA) yordamida olingan. Azotli
atmosfera ostida 20°C/min isitish tezligi qo‘llanildi. Massani yo‘qotish o‘zgarishi, adsorbsiya yoki
kristallanish haqida ma’lumot olish uchun termal tahlil usullari ishlatilgan.
3-rasm.
Angerindagi
kaolinining termogravimetrik
4-rasm.
An’anaviy gidrotermal sintez
yo‘llari bilan
“TIBBIYOT OLIYGOHLARIDA TABIIY FANLARNI
INTERFAOL USULLARDA O'QITISHNING
MUAMMOLARI VA YECHIMLARI”
319
tahlili (TGA/DTG) 30°C dan
1000°C gacha tayyorlangan seolit X
ning termogravimetrik
bo‘lgan hodisalarni ko‘rsatadi tahlili (TGA/DTG) 20°C dan 900°C gacha
bo‘lgan egri chiziqlarni ko‘rsatadi.
Kaolinning vazni yo‘qotish o‘zgarishi va strukturaviy o‘zgarishlari haqida ma’lumot
DTA/TGA texnikasi yordamida 30°C dan 1000°C gacha bo‘lgan harorat oralig‘ida olingan (5-rasm).
Kutilganidek suvsizlanish 1 inchi bosqichda massa yo’qatish 400°C dan past haroratlarda sodir
bo‘ldi, bu davrda kimyoviy bog‘lanishning eng zaif qismi buzilgan. 2 inchi bosqichda massa
yo’qatishda, digidroksillanish sodir bo‘ldi 450°C dan 600°C haroratlar oralig‘i.
Transformatsiyaning ushbu bosqichida kaolin strukturaviy gidroksil guruhlarini yo‘qotish
bilan metakaolin fazasiga aylanadi. 925°C dan 950°C gacha bo‘lgan harorat oralig‘ida metakaolin
aylanadigan progressiv parchalanish sodir bo‘ladi. Kaolin namunasining DTG egri chizig‘i (3-rasm)
digidroksillanish tufayli 570°C da va yangi qattiq faza hosil bo‘lishi tufayli 980°C da sezilarli
cho‘qqini ko‘rsatadi. Termogravimetrik tahlildan hisoblangan umumiy yo‘qotish 23,5% ni tashkil
etdi.
Kaolin 570°C dan yuqori haroratlarda metakaolinga aylanishi mumkin. Kaolinning
suvsizlanishi 550°C dan 600°C gacha bo‘lgan haroratda boshlanadi, bu vaqtda tartibsiz metakaolin
ishlab chiqariladi, gidroksil ionlarining 900°C gacha bo‘lgan doimiy yo‘qolishi bilan. Kaolin
digidroksillanishi 400°C dan 650°C gacha bo‘lgan haroratlarda sodir bo‘ladi, bu metakaolinga
aylanish bosqichidir. Kaolin digidroksillanish jarayoni 450°C va 550°C orasida sodir bo‘lishini
aniqladi.
Tashqi gidroksillarda oktaedral, lekin u
ya’nada barqaror ichki gidroksil guruhlari tufayli SiO
4
tetraedralga unchalik ta’sir qilmaydi. Oktaedralarning tashqi gidroksillari bo‘lishi mumkin
ichki
gidroksillarga qaraganda isitish orqali osonroq olib tashlanadi, bu
digidroksillanish jarayonida
strukturada ko‘proq tartiblangan SiO
4
tetraedral guruhini saqlaydi
950°C da qizdirilgandan so‘ng,
SiO
4
guruhlari AlO
6
guruhi bilan birlashib, qisqa masofali tartibli tuzilishga ega bo‘lgan Al-Si
fazasini hosil qiladi TGA/DTG tahlili natijalari shuni ko‘rsatadiki, seolit X namunasi bosqichma-
bosqich 900°C ga qizdirilganda doimiy vazn yo‘qotadi.
Suvsizlanish va digidroksillanish (4-rasm) ma’lumotlariga ko‘ra 200°C dan past vazn yo‘qotish
gigroskopik va yumshoq bog‘langan suvning yo‘qolishidan kelib chiqadi.
Xulosa
Olingan natijalardan keyin quyidagi xulosalar chiqarish mumkin:
• Angerindagi kaolini 3 soat davomida 600°C haroratda qizdirilgandan so‘ng X tipidagi seolit ishlab
chiqarish uchun yaroqli ekanligi isbotlandi, bu esa chiqindi suvlardan ifloslantiruvchi moddalarni olib
tashlash va moddiy chiqindilarni kamaytirishda qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan mahalliy, arzon
adsorbentlar bilan ta’minlashga yo‘l ochdi.
Nihoyat fizik-kimyoviy tavsif natijalari shuni ko‘rsatadiki, ushbu tadqiqotda foydalanilgan
Angerin kaolini seolit sintezi uchun arzon tabiiy xom ashyo jihatdan kremniy va alyuminaning foydali
manbay bo‘lishi mumkin.
Foydalanilgan adabiyotlar:
1.
Ackley M.W., Rege S.U. and Saxena H. (2003) Application of natural zeolites in the
purification and separation of gases. Microporous and Mesoporous Materials, 61 (1–3), 25 – 42.
2.
7. de Magalhães LF, da Silva GR, Peres AEC (2022) Zeolite Application in
Wastewater Treatment. Adsorpt Sci Technol 2022:4544104. https://doi.org/10.1155/2022/4544104
3.
Tanaka H, Fujii A (2009) Effet of stirring on the dissolution of coal fly ash and
synthesis of pure-form Na-A and X-zeolites by two-step process. Adv Powder Technol 20:473–479.
. org/10.1016/j.apt. 2009.05.004
“TIBBIYOT OLIYGOHLARIDA TABIIY FANLARNI
INTERFAOL USULLARDA O'QITISHNING
MUAMMOLARI VA YECHIMLARI”
320
4.
Machado NRCF, Miotto DMM (2005) Synthesis of Na–A and–X zeolites from oil
shale ash. Fuel 84:2289–2294.
. 1016/j.fuel.2005.05.003
5.
Alvarez-Ayuso, E., Garcia-Sanchez, A. and Querol, X. (2003) Purification of metal
electroplating waste waters using zeolites. Water Research, 37(20), 4855 – 4862.
6.
Tchakoute Kouamo H, Mbey JA, Elimbi A, Kenne Diffo BB, Njopwouo D (2013)
Synthesis of volcanic ash-based geopolymer mortars by fusion method: effects of adding metakaolin
to fused volcanic ash. Ceram Int 39:1613–1621.
. ceramint.2012.08.003
7.
Mbey JA, Hoppe S, Thomas F (2015) Cassava starch-kaolinite composite films.
Thermal and mechanical properties related to filler-matrix interactions. Polym Compos 36(1):184–
191.
8.
Mbey JA, Thomas F, Ngally Sabouang CJ, Liboum Njopwouo D (2013) An insight
on the weakening of the interlaer bonds in a cameroonian kaolinite through DMSO intercalation.
Appl Clay Sci.
https://doi.org/10.1016/j.clay
9.
Mbey JA, Hoppe S, Thomas F (2012) Cassava starch-kaolinite composite film. Effect
of clay content and clay modification on film properties. Carbohydr Polym 88(1):213–222.
https://doi.org/10.1016/j.carbpol
. 2011.11.091 280 Chemistry Africa (2024) 7:273–2801 3
