399 Uticaj stepena kristaličnosti, sadržaja aluminijum-oksida i natrijum-oksida na kapacitet sorpcije vode NaY zeolitom Dragana M. Kešelj 1 , Dragica Z. Lazić 1 , Živan D. Živković 2 , Branko T. Škundrić 3 , Jelena V. Penavin-Škundrić 4 , Slavica G. Sladojević 4 1 Univerzitet u Istočnom Sarajevu, Tehnološki fakultet Zvornik, Republika Srpska, BiH 2 Univerzitet u Beogradu, Tehnički fakultet u Boru, Srbija 3 Akademija nauka i umjetnosti Republike Srpske, Republika Srpska, BiH 4 Univerzitet u Banjoj Luci, Tehnološki fakultet, Republika Srpska, BiH Izvod U radu su prezentovani matematički modeli koji opisuju zavisnost kapaciteta sorpcije vode od stepena kristalizacije, sadržaja Na 2 O i Al 2 O 3 u NaY zeolitu. Pri različitim uslovima kristali- zacije, sintetisan je NaY zeolit iz natrijum-aluminatnog rastvora, vodenog stakla i sumporne kiseline. Dobijeni zeolitski prahovi okarakterisani su na sledeće parametre: Na 2 O, Al 2 O 3 , kapacitet sorpcije vode (WSC) i stepen kristaličnosti (SK). Regresionom analizom uzoraka zeolitskih prahova, u kojima su se vrednosti kretale za: sadržaj Na 2 O u intervalu 13,81 do 16,14%, Al 2 O 3 od 21,58 do 27,17%, SK od 58,70 do 114,00% i WSC od 21,32 do 36,59%, došlo se do zaključka da postoji značajna korelacija između kapaciteta sorpcije vode i ste- pena kristaličnosti, za razliku od sadržaja Na 2 O i sadržaja Al 2 O 3 u zeolitskom prahu, čija se korelacija sa kapacitetom sorpcije vode, može zanemariti. Matematički model dobijen linearnom regresionom analizom imao je visok R 2 = 0,796, dok je bolji matematički model dobijen nelinearnom regresionom analizom R 2 = 0,912, kojom je kapacitet sorpcije vode iskazan preko kvadratnog modela. Ključne reči: regresiona analiza, kapacitet sorpcije vode, stepen kristaličnosti. NAUČNI RAD UDK 66.065.5:51:549.67:66.081 Hem. Ind. 70 (4) 399–407 (2016) doi: 10.2298/HEMIND150126046K Dostupno na Internetu sa adrese časopisa: http://www.ache.org.rs/HI/ Zeoliti su materijali koji su izgrađeni od sistema pora, čije veličine i oblik zavise od samog tipa zeolita tj. od izgleda njegove osnovne izgrađivačke ćelije. Jedan od najznačajnijih sintetičkih zeolita , koji ima strukturu prirodnog fožezita, је NaY zeolit [1–3]. Ima kubnu jedi- ničnu ćeliju, veoma velikih dimenzija, koja se kreće od 24,61–24,85 Å u zavisnosti od sadržaja aluminijuma u jediničnoj ćeliji, katjona i stepena hidratacije. Ćelija je izgrađena od ukupno 192 tetraedra SiO 4 i AlO 4 [4]. Kod fožezitnog tipa zeolita jedinična ćelija predstavlja 9 kubooktaerdara (sodalitnih jedinica), međusobno pove- zanih preko heksagonalnih prizmi. Ovakva struktura ima veoma razvijen sistem pora. Centar elementarne ćelije ima oblik 26-edra sa četiri prozora u obliku dva- naestočlanog prstena slobodnog dijametra od 0,74 nm (često nazivan superkavez). Sodalitna jedinica (β-kavez) ima unutrašnji prečnik od 6,6 Å i ulaz maksimalnog otvora preko šestočlanih prstenova prečnika 2,6 Å. Dakle, strukturu Y zeolita čine sodalitna jedinica, super- kavez i heksagonalna prizma, sa maksimalnim „prozo- rima“ 2,6; 7,4 i 2,6 Å, i prečnicima 6,6; 11,8 i 2,6 Å. Gustina skeleta fožezitnih zeolita je 12,7 T atoma/Å i Prepiska: D. Kešelj, Tehnološki fakultet Zvornik, Karakaj bb, 75400 Zvornik, Republika Srpska, BiH. E-pošta: draganakeselj@yahoo.com Rad primljen: 26. januar, 2015 Rad prihvaćen: 19. jun, 2015 ima najveću centralnu šupljinu. Smatra se da ovaj tip zeolita može da primi 235 molekula vode[5–8]. Voda u zeolitu može biti hemisorbovana i fizisor- bovana [8]. Fizisorbovana voda je posledica slobodnog kretanja molekula vode kroz postojeće pore u zeolitu, dok se hemisorbovana voda javlja kao posledica inter- akcije dipol molekula vode sa katjonima u strukturi zeo- lita, pre svega sa jonima natrijuma i aluminijuma. Tako na primer prve adsorbovane molekule vode na najpris- tupačnijim katjonima NaY zeolita, čine sodalitnu jedi- nicu dostupnu za vodu. Kompletno punjenje superka- veza i sodalitnog kaveza je dostupno za migraciju nestrukturnih katjona i vode, preko dvostrukog šesto- članog prstena prizme [8–10]. U strukturi zeolita manjka pozitivnog naboja, jer su atomi silicijuma zame- njeni atomima aluminijuma, usled čega se višak nega- tivnog naboja nastoji uravnotežiti sa jednovalentnim katjonima, kao što je Na + . Samo to nastojanje da se uravnoteži naelektrisanje sa većim brojm atoma alumi- nijuma u strukturi, dovodi do veće hidrofilnosi zeolita. Kako jedinična ćelija kod Y zeolita može da ima 48 do 76 atoma Al, to će i njegovo prisustvo znatno uticati i na adsorpciju vode kod ovog tipa zeolita [2,8]. Difrakcijom X-zraka na prahu se dobija informacija o strukturi zeolita. Položaj svih refleksija u difraktogramu određuju tip zeolita, a poznavajući strukturu moguće je na osnovu refleksija odrediti veličinu jedinične ćelije [11,12]. Fožezitni tip zeolita ima kubnu jediničnu ćeliju,