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沸石分子篩性能特點

瀏覽次數:1452發布日期:2020-09-10

        沸石分子篩是一類天然存在或者人工合成的具有均勻孔徑和規則孔道的硅鋁酸鹽材料,硅鋁分子篩是以硅氧四面體和鋁氧四面體為基本結構,其內部主要結構是基本結構通過氧橋相互連接形成的多元環和多個多元環連接形成籠之間的各種孔道,且有孔道規??煽?、孔徑穩定且單一、比表面積大的特點。

   沸石分子篩具有晶體的結構和特征,表面為固體骨架,內部的孔穴可起到吸附分子的作用??籽ㄖg有孔道相互連接,分子由孔道經過。由于孔穴的結晶性質,分子篩的孔徑分布非常均一。分子篩依據其晶體內部孔穴的大小對分子進行選擇性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥較大物質的分子,因而被形象地稱為"分子篩"。

   傳統的分子篩可用做干燥劑、吸附劑以及離子交換劑,分子篩吸附或排斥的功能受分子的電性影響。合成沸石具有根據分子的大小和極性而進行選擇性吸附的特殊功能,因而可以對氣體或液體進行干燥或純化,這也是分子篩可以進行分離的基礎。合成沸石可以滿足工業界對吸附和選擇特性產品的廣泛需求,在工業分離中也大量應用到合成沸石分子篩。

   兩種常用沸石分子篩結構圖

   沸石分子篩的吸附作用有兩個特點:

  ?。?)表面上的路易斯中心極性很強;

  ?。?)沸石中的籠或通道的尺寸很小,使得其中的引力場很強。因此,其對吸附質分子的吸附能力遠超過其他類型的吸附劑。即使吸附質的分壓(或濃度)很低,吸附量仍很可觀。沸石分子篩的吸附分離效果不僅與吸附質分子的尺寸和形狀有關,而且還與其極性有關,因此,沸石分子篩也可用于尺寸相近的物質的分子。

   沸石分子篩中的A型分子篩,它是類似于NaCl的立方晶系結構。若將NaCl晶格中的Na+和Cl-全部換成β籠,并將相鄰的β籠用γ籠聯結起來就得到A-型分子篩的晶體結構。8個β籠聯結后形成一個方鈉石結構,如用γ籠做橋聯結,就得到A-型分子篩結構。中心有一個大的α的籠。α籠之間通道有一個八元環窗口,其直徑為4Å,故稱4A分子篩。

   若4A分子篩上70%的鈉離子為Ca2+交換,八元環可增至5Å,對應的沸石稱5A分子篩。反之,若70%的Na+為K+交換,八元環孔徑縮小到3Å,對應的沸石稱3A分子篩。

   X-型和Y-型分子篩類似金剛石的密堆六方晶系結構。若以β籠為結構單元,取代金剛石的碳原子結點,且用六方柱籠將相鄰的兩個β籠聯結,即用4個六方柱籠將5個β籠聯結一起,其中一個β籠居中心,其余4個β籠位于正四面體頂點,就形成了八面體沸石型的晶體結構。

   用這種結構繼續連結下去,就得到X-型和Y型分子篩結構。在這種結構中,由β籠和六方柱籠形成的大籠為八面沸石籠,它們相通的窗孔為十二元環,其平均有效孔徑為0.74nm,這就是X-型和Y-型分子篩的孔徑。這兩種型號彼此間的差異主要是Si/Al比不同,X-型為1~1.5;Y型為1.5~3.0。

   近年來,沸石分子篩由于具有*的結構及性能,已經在吸附分離、催化等領域取得了廣泛的應用。在日常生活及工業領域中應用廣泛,如在醫藥領域中,沸石分子篩可以作為離子吸附劑及抗菌助劑、緩/控釋藥物載體、模擬酶及生物傳感器等。在石化領域中,沸石分子篩可以用作石油產品的脫硫、脫氮以及石腦油的分離等,因此,很多分子篩廠家仍致力于沸石分子篩的研究中,沸石分子篩已經并且繼續改變著化工行業及人類的生活。

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