Parametric study on ZSM-5 synthesis: Effects of  process conditions and MW heating methods on the product evolution

Χαριτωνίδης, Αλέξανδρος; Charitonidis, Alexandros

dc.contributor.author	Χαριτωνίδης, Αλέξανδρος	el
dc.contributor.author	Charitonidis, Alexandros	en
dc.date.accessioned	2025-12-04T11:58:14Z
dc.date.available	2025-12-04T11:58:14Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62995
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30691
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ζεόλιθοι	el
dc.subject	Κρυσταλλικότητα	el
dc.subject	Θέρμανση με μικροκύματα	el
dc.subject	Στάδιο γήρανσης	el
dc.subject	Στάδιο υδροθερμικής επεξεργασίας	el
dc.subject	ZSM-5	en
dc.subject	Crystallinity	en
dc.subject	Microwave heating	en
dc.subject	Aging step	en
dc.subject	Hydrothermal treatment step	en
dc.title	Parametric study on ZSM-5 synthesis: Effects of process conditions and MW heating methods on the product evolution	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Chemical Process Engineering	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-02-10
heal.abstract	Zeolites are aluminosilicate minerals with a microporous structure, used as adsorbents and catalysts. Their synthesis involves two main stages: nucleation, where precursor reactions form stable nuclei, and crystal growth, where stable nuclei propagate towards larger unit. The final properties of zeolites are influenced by factors like reaction time, temperature, molar composition, and the presence of structure-directing agents. This research focused on synthesizing Zeolite Socony Mobil-5 (ZSM-5). The effects of aging and hydrothermal treatment step time and temperature, as well as heating methods (microwave vs. conventional), were examined. Successful ZSM-5 production was confirmed by XRD and FT-IR. The hydrothermal treatment step was found to be the rate-limiting factor for the obtained crystallinity evolution curves, while the aging step had minimal effect. Microwave radiation during the aging step appeared to significantly accelerate the crystallinity evolution of the samples, through intensified nucleation phenomena. The latter inevitably led to the production of smaller sized crystals when compared to conventional heating. Prolonged conventional aging produced smaller crystals, while temperature changes had inconsistent effects. Combination of conventional and microwave-assisted aging reduced filtration times while more consistent process yields were reported in the case of microwave assisted aging. Overall, microwaves effectively intensified the ZSM-5 production leading to a more cost- and time-efficient process, highly relevant for industrial applications.	en
heal.abstract	Οι ζεόλιθοι είναι αργιλοπυριτικά ορυκτά με μικροπορώδη δομή, που χρησιμοποιούνται ως προσροφητικά υλικά και καταλύτες. Η σύνθεσή τους περιλαμβάνει δύο κύρια στάδια: τον πυρηνισμό, όπου οι αντιδράσεις προκατόχων σχηματίζουν σταθερούς πυρήνες, και την ανάπτυξη κρυστάλλων, όπου οι σταθεροί πυρήνες αναπτύσσονται προς μεγαλύτερες μονάδες. Οι τελικές ιδιότητες των ζεόλιθων επηρεάζονται από παράγοντες όπως ο χρόνος αντίδρασης, η θερμοκρασία, η μολαρική σύνθεση και η παρουσία παραγόντων κατεύθυνσης δομής. Η παρούσα έρευνα επικεντρώθηκε στη σύνθεση του ζεόλιθου Socony Mobil-5 (ZSM-5). Εξετάστηκαν οι επιπτώσεις της γήρανσης και του χρόνου και της θερμοκρασίας βήματος υδροθερμικής επεξεργασίας, καθώς και των μεθόδων θέρμανσης (μικροκυμάτων έναντι συμβατικών). Η επιτυχής παραγωγή ZSM-5 επιβεβαιώθηκε μέσω XRD και FT-IR. Το βήμα της υδροθερμικής επεξεργασίας βρέθηκε ότι είναι ο περιοριστικός παράγοντας για τις καμπύλες εξέλιξης κρυσταλλικότητας που αποκτήθηκαν, ενώ το βήμα της γήρανσης είχε ελάχιστη επίδραση. Η ακτινοβολία μικροκυμάτων κατά τη διάρκεια του βήματος γήρανσης φάνηκε να επιταχύνει σημαντικά την εξέλιξη της κρυσταλλικότητας των δειγμάτων, μέσω ενισχυμένων φαινομένων πυρηνισμού. Το τελευταίο οδήγησε αναπόφευκτα στην παραγωγή μικρότερων κρυστάλλων σε σύγκριση με τη συμβατική θέρμανση. Η παρατεταμένη συμβατική γήρανση παρήγαγε μικρότερους κρυστάλλους, ενώ οι αλλαγές θερμοκρασίας είχαν ακανόνιστες επιδράσεις. Ο συνδυασμός της συμβατικής και της υποβοηθούμενης με μικροκύματα γήρανσης μείωσε τους χρόνους φιλτραρίσματος, ενώ αναφέρθηκαν πιο συνεπείς αποδόσεις διαδικασίας στην περίπτωση της γήρανσης με μικροκύματα. Συνολικά, τα μικροκύματα ενίσχυσαν αποτελεσματικά την παραγωγή ZSM-5, οδηγώντας σε μια πιο οικονομική και αποδοτική διαδικασία, εξαιρετικά σημαντική για βιομηχανικές εφαρμογές.	el
heal.advisorName	Στεφανίδης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Καβουσανάκης, Μιχάλης	el
heal.committeeMemberName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ). Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	92 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false