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    分子筛材料的广泛应用

    发布时间: 2019-06-26  点击次数: 42次
       分子筛是一类结晶的硅铝酸盐,由于它具有均一的孔径和极高的比表面积,所以具有许多优异的特点。按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,即只吸附那些小于分子筛孔径的分子;对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强;具有强烈的吸水性。哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下,仍有相当高的吸水容量。
     
      分子筛材料的广泛应用(例如:吸附分离、离子交换、催化),是与其结构特点密不可分的。例如,吸附分离性能取决于分子筛的孔道和孔体积的大小;离子交换性能取决于分子筛中阳离子的数目、位置及其孔道的可通行性;催化过程中表现出的择形性与分子筛的孔道尺寸、走向相关,而催化反应中的中间产物以及最后产品和分子筛的孔道维数或其笼结构相关。因此,分子筛的结构是研究分子筛材料的基本问题。
     
      一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石。其化学通式为(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O,M′、M分别为一价、二价阳离子如K+、Na+和Ca22+、Ba22+等。它在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴,不同孔径的分子筛把不同大小和形状分子分开。根据SiO2和Al2O3的分子比不同,得到不同孔径的分子筛。其型号有:3A(钾A型)、4A(钠A型)、5A(钙A型)、10Z(钙Z型)、13Z(钠Z型)、Y(钠Y型)、钠丝光沸石型等。它的吸附能力高、选择性强、耐高温。广泛用于有机化工和石油化工,也是煤气脱水的优良吸附剂。在废气净化上也日益受到重视。
     
      按催化性质,分子筛催化剂可以分为以下几点:
     
      (1) 酸催化剂,利用分子筛的表面酸性进行催化反应。
     
      (2)双功能催化剂,分子筛可以负载铂、钯类的金属,得到兼有金属催化功能和酸催化功能的双功能分子筛催化剂。
     
      (3) 择形催化剂,由于分子筛的催化作用一般发生在晶体内空间,分子筛的孔径大小和孔道结构对催化活性和选择性有很大的影响。分子筛具有规整而均匀的晶内孔道,而且孔径大小接近于分子尺寸,使分子筛的催化性能随反应物分子、产物分子或反应中间物的几何尺寸的变化而显著变化。
     
      分子筛晶体具有蜂窝状的结构,晶体内的晶穴和孔道相互沟通,并且孔径大小均匀,固定(分子筛空腔直径一般在3—15埃之间),与通常分子的大小相当,只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附,而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道,则不被分子筛吸附。而硅胶,活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径,孔径分布范围十分宽广,所以没有筛分性能。
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