沸石是含水的架狀硅鋁酸鹽礦物,分為天然和人造兩種,可用作分子篩。由于天然沸石雜質(zhì)含量多,且空洞尺寸大小不一等問(wèn)題,致使其分子篩的性能受限而難以實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。因此,在實(shí)際生產(chǎn)生活中,應(yīng)用廣的是人工合成的沸石分子篩。
“分子篩其實(shí)就是通過(guò)物理吸附,‘篩’去空氣中的二氧化碳、氮?dú)獾瘸煞?,從而達(dá)到提純目標(biāo)氣體的目的?!皠e小看這些直徑還不到1微米的小小分子篩,它們可擔(dān)負(fù)著‘催化’工業(yè)產(chǎn)業(yè)的重任。
分子篩一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽分別為一價(jià)、二價(jià)陽(yáng)離子如K+、Na+和Ca22+、Ba22+等。它在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴,不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開(kāi)。根據(jù)和的分子比不同,得到不同孔徑的分子篩。其型號(hào)有:鉀型鈣型鈉型鈉型、鈉絲光沸石型等。它的吸附能力高、選擇性強(qiáng)、耐高溫。廣泛用于有機(jī)化工和石油化工,也是煤氣脫水的優(yōu)良吸附劑。
分子篩骨架的基本結(jié)構(gòu)是四面體,通過(guò)共有的氧原子結(jié)合而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。這種結(jié)合形式,構(gòu)成了具有分子級(jí)、孔徑均勻的空洞及孔道。由于結(jié)構(gòu)不同,形式不同,“籠”形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等“籠”的結(jié)構(gòu)。
沸石分子篩性能包括以下幾個(gè)內(nèi)容:
一,吸附性能。沸石分子篩的吸附是一種物理變化過(guò)程。產(chǎn)生吸附的原因主要是分子引力作用在固體表面產(chǎn)生的一種“表面力”,當(dāng)流體流過(guò)時(shí),流體中的一些分子由于做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)而碰撞到吸附劑表面,在表面產(chǎn)生分子濃聚,使流體中的這種分子數(shù)目減少,達(dá)到分離、清除的目的。由于吸附不發(fā)生化學(xué)變化,只要設(shè)法將濃聚在表面的分子趕跑,沸石分子篩就又具有吸附能力,這一過(guò)程是吸附的逆過(guò)程,叫解析或再生。
二,通過(guò)離子交換可以改變沸石分子篩孔徑的大小,從而改變其性能,達(dá)到擇形吸附分離混合物的目的。沸石分子篩經(jīng)離子交換后,陽(yáng)離子的數(shù)目、大小和位置發(fā)生改變,如高價(jià)陽(yáng)離子交換低價(jià)陽(yáng)離子后使沸石分子篩中的陽(yáng)離子數(shù)目減少,往往造成位置空缺使其孔徑變大;而半徑較大的離子交換半徑較小的離子后,則易使其孔穴受到一定的阻塞,使有效孔徑有所減小。
三,沸石分子篩具有獨(dú)特的規(guī)整晶體結(jié)構(gòu),其中每一類都具有一定尺寸、形狀的孔道結(jié)構(gòu),并具有較大比表面積。大部分沸石分子篩表面具有較強(qiáng)的酸中心,同時(shí)晶孔內(nèi)有強(qiáng)大的庫(kù)侖場(chǎng)起極化作用。這些特性使它成為性能優(yōu)異的催化劑。多相催化反應(yīng)是在固體催化劑上進(jìn)行的,催化活性與催化劑的晶孔大小有關(guān)。沸石分子篩作為催化劑或催化劑載體時(shí),催化反應(yīng)的進(jìn)行受到沸石分子篩晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形狀都可以對(duì)催化反應(yīng)起著選擇性作用。在一般反應(yīng)條件下沸石分子篩對(duì)反應(yīng)方向起主導(dǎo)作用,呈現(xiàn)了擇形催化性能,這一性能使沸石分子篩作為催化新材料具有強(qiáng)大生命力。
分子篩是針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)而自主研發(fā)的高吸附強(qiáng)疏水的吸附劑系列化產(chǎn)品,通過(guò)控制分子篩合成方法。晶粒大小,形貌和孔道結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵指標(biāo)。使其具有較高的硅鋁比和更大的比表面積,能夠在高濕環(huán)境下,對(duì)VOCs仍保持較高的吸附容量。
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