Influence de l'échange cationique sur les caractéristiques physicochimiques de la zéolite 4A

Laboratoire de catalyse en chimie organique, URA 350 CNRS, 40, avenue du Recteur Pineau, 86022 Cedex, France.

Résumé

L'échange cationique de la zéolithe 4A par divers cations (Ca²⁺, Pb²⁺, Ba²⁺ et Li⁺) est progressivement mené en suivant simultanément l'évolution de certaines de ses caractéristiques porosité et diffusion par adsorption d'azote, de n-hexane, de vapeur d'eau et de méthanol, composition chimique par dosage du silicium et de l'aluminium résiduels, cristallinité par diffraction de rayons X.

Nos résultats montrent que l'échange ionique s'accompagne de dégradations cristallines qui se traduisent par l'apparition d'espèces alumino-silicatées qui restent dans les cavités zéolithiques où elles perturbent la circulation moléculaire des diffusants. La permutation cationique dans les sites II, situés au voisinage de la cage α, entraîne une fragilisation importante du réseau cristallin: ceci se manifeste par l'apparition de contraintes stériques d'autant plus importantes que le champ électrostatique associé au cation échangeur est faible (cas de Pb²⁺ et Ba²⁺).

Abstract

The cationic exchange of the zeolite 4A by various cations (Ca²⁺, Pb²⁺, Ba²⁺ and Li⁺) is progressively driven while following the development of some its characteristic: porosity and diffusion by nitrogen, n-hexane, water and methanol adsorption, chemical composition by mesuring out of aluminium and silicon residual, crystallinity by RX diffraction.

Results show that the ion exchange process is accompanied by crystalline degradation, which to be translated by emergence of alumino-silicate species.These species remain in the zeolites cavity and disturb molecular circulation of differents adsorbents. Cationic permutation in sites II, situated near cage α, involve an important weakness in crystalline structure. This shows by apparition of steric effect so much important as electrostatic field associated with cation exchanged is weak.