Effect of acid treatment on the composition, structure and catalytic properties of the natural alumino-silicate in α-pinene isomerization

The effect of modifying the conditions of the natural aluminosilicate catalyst by 10 % HCl solution on its chemical and phase composition, porous and crystalline structure, acidity and catalyst activity in the reaction of α-pinene isomerization. When aluminosilicate are treated by 10 % HCl in an amount of 25–250 ml per 1 g of aluminosilicate (ml HCl/g) cationic exchange proceeds, the concentration of proton centers increases on its surface, there is a removal of impurities – calcite and dolomite. The specific surface area increases from 52 to 68–82 m2/g. Aluminosilicate treatment by 175,0 and 250,0 ml of HCl/g causes removal of substantial number of frame cation Al3+, Fe2+/3+, Mg2+ which leads to a partial destruction of its structure and reducing the acidity, specific surface area and hence catalytic activity compared with samples treated with 50 and 100 ml of HCl/g. Aluminosilicate treated by 50 ml of HCl/g shows the highest catalytic activity. The selectivity of camphene and dipentene (with α-pinene conversion 85 %) on original catalyst are 55 and 30 % respectively, after acid modification the camphene selectivity increases and dipentene selectivity decreases on 5–6 %. Considered catalyst has the activity advantage before commercial titanium catalyst.

1. Handbook of clay science. Edited by Bergaya, F., Theng, B.K.G. and Lagaly, G. Developments in clay science. Vol. 1, Elsevier, Amsterdam, 2006, 1241 p.

2. Kumar P., Jasra R.V., Bhatt S.G.T. // Ind. Eng. Chem. Res. 1995. Vol. 34. P. 1440—1448.

3. Финевич В.П., Аллерт Н.А., Карпова Т.Р., Дуплякин В.К. // Рос. хим. журнал. 2007. № 2. C. 69—74.

4. Дистанов У.Г., Михайлов А.С., Конюхова Т.П. и др. Природные сорбенты СССР. М.: Недра. 1990,

5. с.

6. Батталова Ш.Б. Физико-химические основы получения и применения катализаторов и адсорбентов из бентонитов. Алма-ата: Наука. 1986, 186 с.

7. Colina F.G., Costa J. // Ind. Eng. Chem. Res. 2005. Vol. 44. P. 4495—4500.

8. Батталова Ш.Б., Мукитанова Т.Р., Джакишева Р.Д. // Изв. АН Каз. ССР. 1977. № 2. С. 71—73.

9. Volzone C., Masini O., Comelli N.A. et al. // Materials Chemistry and Physics. 2005. Vol. 93. P. 296—300.

10. Agabekov V.E., Sen’kov G.M., Sidorenko A.Yu., Nguyen Dinh Tuyen, Vu Anh Tuan // Catalysis in Industry, 2011. Vol. 3. № 4. P. 319—330.

11. Moronta A., Luengo G., Ramirez Y. et al.// Appl. Clay Sci., 2005. Vol. 29. P. 117—123.

12. Harrad D., Chambellan A., Lavalley J.C. // Catal. Let., 1998. Vol. 54. P. 227—233.

13. Neaman A., Pelletier M., Villieras F. // Appl. Clay Sci., 2003. Vol. 22. P. 153—168.

14. Yadav M.Kr., Chudasama C.D., Jasra R.V. // J. Mol. Catal. A: Chemical. 2004. Vol. 216. № 1. P. 51—59.

15. Rhodes C.N., Brown D.R. // Catal. Let. 1994. Vol. 24. P. 285—291.

16. Hart M.P., Brown D.D. // J. Mol. Catal. A: Chemical, 2004. Vol. 212. P. 315—321.

17. Салахутдинов Н.Ф., Волчо К.П. // Тезисы докладов V Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ». Сыктывкар — Уфа, 2008. С. 17.

18. Хейфиц Л.А. Дашунин И.М. Душистые вещества и другие продукты для парфюмерии. М.: Химия, 1994. 256 С.

19. Выродов В.А., Кислицин А.Н., Глухарева М.И. Технология лесохимических производств. М.: Лесная

20. промышленность, 1987. 352 С.

21. Рудаков Г.А. Химия и технология камфары. М.: 1976. 208 С.

22. Сидоренко А.Ю., Сеньков Г.М., Агабеков В.Е. // ВесцiНАН Беларусi. Сер. хiм. навук. 2012. № 4. С. 65—70. PDF-2 Database JCPDS (PC PDF Win-2000).

23. Chung F.H. // Advances in X-ray Analysis, 1973. Vol. 17. P. 106—115.

24. Hubbard C.R., Evans E.H.// J. Appl. Cryst. 1976. Vol. 9. P. 169.

25. Grim R.E. Clay Mineralogy. McGraw-Hill, New York, 1968. 596 p.

26. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: КДУ, 2008. 721 с.

27. Грим Р.Э. Минералогия и практическое использование глин. М.: Мир, 1967. 510 с.

28. Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф.Д. Адсорбция на глинистых минералах. Киев: Наукова думка, 1975. 351 с.

29. Литл Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул. М.: Мир, 1969. 516 с.

30. Котельников Д.Д., Конюхов А.И. Глинистые минералы осадочных пород. М.: Недра, 1986. 247 с.

31. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры силикатов. М.: МГУ, 1967. 187 с.

32. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: МГУ, 1977. 170 с.

33. Gates W.P., Anderson J.S., Raven M.D., Churchman G.J. // Applied Clay Science, 2002. Vol. 20. P. 189—197.

34. Vicente-Rodriguez M.A., Suarez M., Banares-Munoz M.A., Lopez-Gonzalez J.D. // Spectrochim. Acta Part A. 1996. Vol. 52. P. 1685—1694.

35. Tyagi B., Chudasama C.D., Jasra R.V. // Spectrochimica Acta Part A, 2006. Vol. 64. P. 273—278.

36. Vieira C.M.F., Sanchez R., Monteiro S.N. // Construction and Building Materials. 2008. Vol. 22. P. 781—787.

37. Тарасевич Ю.И. Строение и химия поверхности слоистых силикатов. Киев: Наукова думка, 1988. 248 с.

38. Топчиева К.В., Тхоанг, Хо Ши. Активность и физико-химические свойства высококремнистых цеолитов и цеолитсодержащих катализаторов. М., Изд-во Моск. ун-та, 1976. 168 с.