ZÉOLITES

Zéolites synthétiques

Les zéolites naturelles ont été trouvées dans des roches basaltiques ou dans des sédiments comme produits d'altération. Elles s'y forment selon un processus hydrothermal qui a été étudié et reproduit en vue d'obtenir des variétés synthétiques. La synthèse hydrothermale consiste en la cristallisation d'une zéolite à partir d'un mélange ternaire contenant l'eau comme solvant, un aluminosilicate solide comme substance nutritive et un agent minéralisant. Le composé aluminosilicate, dans ce milieu réactionnel de bases fortes, se dissout et se réorganise. Ensuite des germes se forment, éventuellement après une période d'induction ; cette période de germination est suivie par une période de croissance des germes.

La réaction de cristallisation de zéolites par la méthode hydrothermale a souvent été rationalisée comme un phénomène autocatalytique, dépendant de la température et de l'alcalinité du milieu réactionnel. Jusqu'à présent, le rôle respectif des phases solides et liquides n'est pas connu. Par ailleurs, il est certain que la nature des cations et leur concentration jouent un rôle prépondérant. Ces cations interviennent dans la cristallisation comme source de basicité ; ils stabilisent de façon spécifique la formation de certaines unités structurales et déterminent ainsi la formation d'une structure particulière.

Dans les études récentes, on attache beaucoup d'importance à l'emploi de bases organiques dans les mélanges d'alcalis. Cette méthode a permis d'obtenir un grand nombre de nouvelles espèces zéolitiques riches en SiO₂, avec une stabilité thermique remarquable et d'intéressantes propriétés adsorbantes et catalytiques. En outre, l'addition de bases organiques a permis de synthétiser des « polymorphes » de SiO₂ avec la charpente zéolithique : la silicalite, qui a été synthétisée par cette méthode, a une structure très proche de celle de la zéolite ZSM-5, mais ne contient pas d'aluminium et, par conséquent, ne contient pas non plus de cations échangeables dans le réseau.

Des zéolites peuvent aussi être synthétisées à partir de substrats réactifs autres que les gels d'aluminosilicates, comme des verres volcaniques pulvérisés, ou des minéraux argileux (par exemple, la kaolinite, le métakaolin et la montmorillonite). Il en résulte qu'une variation d'un paramètre peut modifier les pseudo-équilibres et entraîner la formation d'une nouvelle zéolite.