自然界中存在一种天然硅铝酸盐,它们具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用。这种天然物质称为沸石,人工合成的沸石也称为分子筛。分子筛的化学组成通式为:(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O,M表示金属离子(人工合成时通常为Na),n表示金属离子价数, x表示SiO2的摩尔数,也称为硅铝比,p表示水的摩尔数。分子筛骨架的较基本结构是 SiO4和AlO4四面体,通过共有的氧原子结合而形成三维网状结构的结晶。这种结合形式,构成了具有分子级、孔径均匀的空洞及孔道。由于结构不同,形式不同,“笼”形的空间孔洞分为α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “笼”的结构。分子筛不适用于强酸,但在pH值为5—11范围内都是稳定的。杭州13X分子筛生产
孔道的维度,沸石分子筛按照孔道维度来分类,分为:一维、二维和三维沸石。简单来说就是沸石微观结构分为了线、片(面)、体。一维比较少见,通常像管道一样,原子在一个方向上规则、连续的排列着,而在另外两个方向只有少数原子排列。二维材料是呈片状的,指原子在两个方向上规则、连续的排列着,而在另外一个方向只有少数原子排列,比如石墨烯、ZSM-5。ZSM-5的硅氧四面体和铝氧四面体以五元环的形式相连,八个五元环组成一个基本结构单元,这些结构单元通过共用边相连成链状,进一步连接成片,片与片之间再采用特定的方式相接,形成ZSM-5分子筛晶体结构。因此,ZSM-5分子筛只具有二维的孔道系统。杭州3A分子筛分子筛干燥器在8-12℃下工作,在加温至350℃下冲气再生。
由于加热后水分子不断损失,但晶体骨架结构保持不变,形成许多大小相同的空腔,空腔由多个直径相同的微孔连接,材料的分子具有相同的直径。直径小于孔的孔被吸附在空腔中。比孔大的分子被排斥,因此不同大小的分子被分离,直到筛选分子的作用被称为分子筛。主要用于各种气体、液体的深度干燥,气体、液体、催化剂载体等的分离纯化,因此普遍应用于炼油、石化、化工、冶金、电子、国家防护等行业,也越来越普遍地应用于医疗、光学、农业、环保等诸多方面。
分子筛生产方法:离子交换法,通常在水溶液中将Na-分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛,通式如下:式中 Z-表示阴离子骨架,Me+表示需交换的阳离子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同,称为分子筛对阳离子的选择顺序,例如:13X型分子筛的选择顺序为Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列参数表示交换结果:交换度,即交换下来的Na+量占分子筛中原有Na+量的百分数;交换容量,为每100克分子筛中交换的阳离子毫克当量数;交换效率,表示溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化剂,有时尚需将交换所得产物与其他组分调配,这些组分可能是其他催化活性组分、助催化剂、稀释剂或黏合剂等,调配好的物料经成型即可进行催化剂的活化。在一般反应条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用,呈现了择形催化性能。
分子筛有催化有机合成及其他性能的催化剂。分子筛催化剂通常只含5~15%的分子筛,其余部分为基质。基质常由难熔无机氧化物或其混合物和粘土组成。分子筛通式中的M通常为Na+、K+、Ca2+,这些离子可以部分或全部被半径小、电荷多的金属离子取代,这样骨架结构基本不变,但对分子筛的性能有很大影响,可使它具有特定的催化性。近年将其他原子(如镓、锗、铁、硼、磷、铬、钒、钼和砷等)引入分子筛的硅铝骨架中取代(或部分取代)硅或铝,所形成的杂原子分子筛具有某些特殊的催化性能。沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属。杭州锂型分子筛厂家精选
分子筛的分类,按硅铝比分为A型、X型、Y型等分子筛。杭州13X分子筛生产
下图中的分子筛结构应该如何描述呢?准确地说这是方钠石笼按照金刚石中碳排列方式通过双六元环连接形成二十六面体的超级笼,但套用分子筛界的“摩斯密码”,FAU三个字母就可以简洁准确地表示上述复杂的结构。分子筛具有规则的孔结构和固定的孔尺寸,基于尺寸可以选择性地筛分分子。例如FAU分子筛孔口直径是0.74 纳米,那么能进入FAU分子筛中较大的分子尺寸就是0.74纳米。分子筛独特的结构特点决定了其在吸附分离、催化反应等领域能够得到普遍的应用。杭州13X分子筛生产
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