NaY分子筛的改性及吸附脱氮性能
洪新，唐克
【摘要】摘要：采用离子交换法用、Zn`(2+)、Cu`(2+)、Cr`(3+)阳离子改性NaY分子筛，并利用XRD、FT-IR和低温N2吸附-脱附等方法对改性的分子筛进行了表征。XRD 和FT-IR表征结果表明，改性后的分子筛骨架完好。Cr 改性Y分子筛(CrY)的比表面积、孔体积及平均孔径均较小，但存在部分介孔。研究了改性分子筛对含喹啉模拟燃料的吸附脱氮，喹啉分子尺寸的模拟结果为0.7116nm×0.5002nm，说明其并不易进入Y型分子筛0.74nm的微孔。吸附脱氮结果表明，CrY的脱氮效果最好，CuY和ZnY次之，NH4Y效果最差，改性分子筛的吸附脱氮性能与金属离子的价态有关，同价金属离子改性后的分子筛，吸附时间对其影响趋势相同，且金属离子价态越高，改性分子筛的吸附脱氮性能越好。吸附温度对CrY和NH4Y分子筛吸附脱除喹啉的影响不大，可在室温下使用，但高温有利于CuY和ZnY吸附脱氮。XRD表征结果表明，焙烧后CrY分子筛骨架已完全塌陷失去了绝大部分吸附脱氮性能。
【期刊名称】燃料化学学报
【年(卷),期】2015(043)002
【总页数】7
【关键词】喹啉； Y分子筛；改性；模拟燃料；脱氮
基金项目：国家自然科学基金石油化工联合基金(U13171009)；上海市重点基础研究项目(11JC1412500) 。
Modification and adsorptive denitrification of NaY molecular sieve HONG Xin， TANG Ke
(School of Chemical and Environmental Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China)
, Zn 2+, Cu 2+, Cr 3+ metallic cations, were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrum (FT-IR) and nitrogen adsorption. XRD and FT-IR results indicated that the crystalline structure of the Y molecular sieve was not changed after modification. The average pore size, Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and the pore volume of CrY was smaller than other modified molecular sieves. CrY had some mesopores. The modified molecular sieve was used to adsorb nitrogen from simulated fuel containing quinoline. The molecular size of quinoline, calculated by using density functional theory (DFT), was 0.7116nm×0.5002nm, implying that the quinoline can not access easily to the 0.74nm microporous pores of Y molecular sieve. The denitrification performance of modified catalysts was in the order: CrY, CuY, ZnY and NH 4Y, which implying that the absorption denitrification performance of modified Y molecular sieve related to valence state of metal ion. The result showed that the effects of absorption time on denitrification removal at modified Y molecular sieve by same valence metal ions were showed the same trend and the higher the valence, the higher the denitrification removal. Adsorption temperature had little influence on the denitrification removal by using CrY and NH 4Y molecular sieve could be used at room temperature. The
adsorption removal of quinoline by CuY and ZnY increased with the increasing temperature. The calcination had effects on the denitrification performance of CrY. The XRD measurement showed that the skeleton of CrY molecule sieve had been burned down and had almost totally lost its denitrification capability.
Key words: quinoline; Y molecule sieve; modification; simulated fuel; denitrification
石油产品中的含氮化合物根据能否被高氯酸-冰乙酸滴定可分为碱性氮化物和非碱性氮化物，碱性氮化物对石油产品的危害较大，主要有吡啶类、喹啉类、异喹啉类[1，2]。碱性氮化物的存在不仅会使催化剂中毒，影响油品的氧化安定性，颜色变深，而且含氮化合物燃烧以NO x形式排放到大气中，NO x是光化学烟雾链反应的主要引发物质，也是产生酸雨现象的主要污染物质，因此，必须对石油产品中的含氮化合物进行脱除处理 [3]。目前，油品中碱氮脱除的方法主要有加氢脱氮和非加氢脱氮方法，非加氢工艺主要有溶剂萃取法、酸精制法、络合脱氮法、吸附法等，吸附脱氮以其操作简单、吸附效率高、易再生等特点倍受关注[4，5]。但常规吸附剂选择性差，吸附容量低，分子筛是一种人们研究较多的脱除油品中的氮化物或硫化物吸附剂，但如何提高分子筛选择性和吸附容量成为目前分子筛研究的重点 [6]。目前，对分子筛进行改性处理后，研究较多的是利用改性分子筛进行油品脱硫研究[7~9]，人们也研究了一些分子筛类脱氮吸附剂，如介孔SBA-15 [10，11]、Y型分子筛[12，13]、硅胶[14，15]、介孔MCM-41分子筛 [16，17]等，但采用多种阳离子改性NaY型分子筛吸附脱氮进行系统的研究报道还极少。实验利用离子交换法对NaY分子
筛进行多种改性处理，并详细研究改性分子筛对含有喹啉模拟燃料的吸附脱氮效果。
1 实验部分
1.1 实验试剂和方法
试剂：NH 4Cl、Zn(NO 3) 2、Cu(NO 3) 2、Cr 2(SO 4) 3、喹啉，中国医药集团化学试剂公司；正庚烷，天津市富宇精细化工有限公司；以上试剂均为分析纯。NaY分子筛原粉，南开大学催化剂厂。
NaY分子筛改性：分别取NaY分子筛10g，置于250mL 0.1mol/L NH 4Cl、Cu(NO 3) 2或Zn(NO 3) 2溶液中微沸的条件下回流6h或0.05mol/L Cr 2(SO 4) 3溶液中50℃回流6h后，抽滤、洗涤至滤液pH值为中性后干燥。分别交换处理4次后，得到改性后的NH 4Y、CuY、ZnY和CrY分子筛。
实验中以喹啉的正庚烷溶液作为模拟燃料，模拟燃料中氮含量为1737.35μg/g (喹啉含量16.03mg/g)。
静态吸附脱氮实验：将改性后的分子筛吸附剂和25mL模拟燃料加入到三角瓶中，在一定温度下，磁力搅拌吸附后，4000r/min离心分离15min，剂油分离，取上层清液进行氮含量分析。
碱氮含量测定：SH/T 0162-92。
1.2 表征测试方法
XRD测试：德国布鲁克公司D8 ADVANCE型X射线衍射仪，Cu Kα射线，管电压40kV，管电流40mA，扫描速率4(°)/min，5°～70°扫描。
FT-IR测试条件：美国Perkin-Elmer公司SpectrumTM GX型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)，扫描16次，500~4000cm -1测定，KBr压片，中红外
DTGS检测器，分辨率4cm -1。
N 2吸附-脱附测试条件：日本BEL公司BelSorp-Max物理吸附仪。预处理条件统一为300℃下脱气12h。在液氮温度(-196℃)下测试。实验中选取相对压力( p/ p 0)为0.05~0.3的等温吸附数据，采用BET模型计算样品的比表面积。由相对压力为0.99处的氮气吸附量计算样品的孔体积。采用H-K模型由氮气吸附等温线的数据计算样品的孔径。
1.3 分子模拟方法
分子模拟采用Materials Studio软件下的DMol3模块(Accelrys公司开发)。该模块是进行分子DFT计算(尤其是大分子)的最快方法之一。研究喹啉分子的结构优化采用加入梯度校正的非局域态密度近似(GGA)的方法，选择BYLP泛函来处理交互相关能，对所有元素选择DNP基组。
2 结果与讨论
2.1 改性分子筛的XRD及红外表征
Y型分子筛属于酸性分子筛，作为催化剂广泛应用于石油化工生产过程，分子筛的酸强度及酸分布影响分子筛的催化性能和稳定性，因此，有必要对分子筛酸性进行调节，进而改善其吸附性能。目前，用于分子筛改性的方法主要有3种；一种是结构改性，即通过水热脱铝改变分子筛的SiO 2/Al 2O 3比调节分子筛的酸性；二是通过加入不能进入分子筛孔道内部的大分子金属有机化合物，实现对分子筛表面酸性调节，达到改性目的；三是通过可溶性金属阳离子交换方法，对内孔结构改性，改变分子筛的酸性位置或限制内孔直径。实验主要采用Zn 2+、Cu 2+、Cr 3+等阳离子交换改性，改性后分子筛的XRD及红外光谱谱图见图1和图2。
由图1和图2可知，改性分子筛的XRD谱图出现了全部NaY分子筛的特征峰，且与标准NaY分子筛的XRD谱图完全相同，说明离子交换没有改变分子筛的晶体结构，分子筛骨架未发生任何变化，并且对分子筛结晶度也没有影响。红外光谱谱图与标准NaY分子筛红外光谱谱图特征峰基本一致，这也进一步证明改性后的分子筛骨架并未发生改变。但相同构型的分子筛，其组成上的差别会引起谱峰的变化，在红外光谱谱图波数为1024cm -1处，改性分子筛的特征峰与标准NaY分子筛略有不同，该峰归属为Si-O-T的不对称伸缩振动[18]，这说明交换到NaY分子筛上的Cr 3+、Zn 2+、Cu 2+等离子对分子筛的红外光谱有一定的影响。
2.2 改性分子筛的孔结构表征
图3为改性分子筛的吸附曲线及H-K孔径分布曲线。
表1为改性分子筛样品的结构参数。采用H-K模型由氮气吸附等温线数据计算CrY、CuY、ZnY的平均孔径分别为0.59、0.61、0.64nm，这也与图3中各改性分子筛的孔径分布相一致，也与Y型分子筛的理论孔径0.74nm非常接近，进一步说明改性后的Y型分子筛具有非常完整的内部晶体结构。由图3可知，CrY分子筛吸附-脱附等温线之间在相对压力较高时有不太明显的滞后环，并且在相对压力小于0.4时吸附曲线明显坡度变缓，其他分子筛的吸附和脱附等温线(图3中未画出)则完全重合，这说明CrY分子筛的等温线为Ⅰ和Ⅳ型的组合，证明CrY分子筛中有少量的介孔存在。由表1可知，CrY分子筛的比表面积和孔体积均小于其他两种分子筛，由孔径分布曲线可知，CrY分子筛中存在着介孔结构，这是导致其比表面积以及孔体积减小的原因。
2.3 吸附时间对改性分子筛吸附脱氮的影响
作为硅铝酸盐分子筛中的一种，Y型分子筛也是由Si、Al、O形成的四面体通过共享顶点连接成骨架。在这些四面体中，硅和铝都是以高价氧化态的形式出现，采用sp 3杂化轨道与氧原子成键，Si-O平均键长为0.161nm，Al-O平均键长为0.175nm。在硅铝酸盐分子筛中，每个T原子都与4个氧原子配位，每个氧桥连接两个T原子，因此，由[SiO 4]和[AlO 4]四面体构成的硅铝酸盐分子筛的骨架带有负电荷，骨架负电荷由骨架外的阳离子平衡；另外NaY分子筛的吸附性能较差，采用离子与NaY分子筛进行离子交换改性，可改善分子筛的吸附性能。改性后各分子筛对模拟燃料的吸附脱氮效果见图4。
由图4可知，改性分子筛对喹啉的吸附脱氮效果都有所提高，其吸附容量均大于NaY分子筛，其中,CrY效果最佳，吸附容量明显大于其他离子改性后的分子筛，吸附容量高达41.61mg/g;其次为CuY、ZnY和NH 4Y，NaY效果最差。由表1可知，CrY的比表面积和孔容明显小于其他改性分子筛，但吸附容量却最高，这一方面是因为对于吸附分子相对较大的喹啉这种碱性氮化物(喹啉分子尺寸见图5)，CrY分子筛中既有微孔又有介孔的孔径结构要优于只有单一微孔结构的CuY和ZnY分子筛；另一方面，由图4可知，吸附时间对不同金属离子改性后的分子筛吸附喹啉的影响不同，同价金属离子改性后的分子筛，吸附时间对其影响趋势相同，且金属离子价态越高，改性分子筛的吸附性能越好。主要原因是由于在Y型分子筛骨架结构中，位于超笼孔口附近的阳离子数目和种类会影响孔口直径，喹啉分子的动力学直径0.65nm [19]与Y型分子筛的理论孔径0.74nm比较接近，其分子模拟结果见图5，分子尺寸为0.7116nm×0.5002nm，这也与文献中报道喹啉分子的相一致，这就使得改性分子筛的孔径大小对吸附脱氮效果影响非常大。在分子筛离子改性交换过程中
遵循电荷数等量交换，因此，对于NaY分子筛而言，当分子筛骨架中的Na +离子(见图 6)被Cu 2+、Zn 2+二价金属阳离子交换后，原来的阳离子位就有一半空出，使分子筛孔口直径变大，而当分子筛中的Na +离子被Cr 3+三价金属阳离子交换后，原来的阳离子位就有2/3被空出，使分子筛孔口直径变得更大[20]，前文改性分子筛的孔结构表征也说明CrY分子筛存在部分介孔，这就最终使其吸附效果明显增加，所以CrY分子筛吸附性能最好，CuY和ZnY次之，NH 4Y效果最差。根据Pearson酸碱分类理论，喹啉中的杂原子N电负性大(吸电子能力强)、半径小，难被氧化(不易失去电子)、不易变形(难被极化)，属于硬碱；而Cr 3+、Na +为硬酸，Cu 2+和Zn 2+为交界酸，为软酸，根据Lewis酸碱理论，硬酸易于硬碱反应，软酸易于软碱反应原理，也证明了上面结论。Cr 3+、Na +均为硬酸，但NaY分子筛的吸附容量明显小于CrY，一方面是因为NaY分子筛孔径较小；另一方面是由于Cr 3+、Na +电子排布不同造成其与喹啉之间的作用方式不同。
由以上结果还可以看出，当吸附达到一定时间后，继续延长吸附时间，不但不能增加其吸附容量，反而使之降低，且对于不同阳离子改性后的分子筛，下降趋势也有所不同，是由于吸附剂与喹啉间的作用方式不同，喹啉属于含氮杂环化合物，其中，N的价电子数为5，其中，两个电子用于成σ键；另一个电子用于成大π键；还有一对孤对电子(见图5)，而Cr 3+电子排布有未排满的空轨道，根据配位键形成原理，N可与CrY分子筛中的Cr形成配位键；而喹啉存在大π键，也可能与分子筛间形成π-络合键。配位键键能较大，不易脱附，因此，为不可逆吸附，而π-络合键属于弱化学键的范畴，键能介于范德华力和化学键之间，键能相对较弱，另外分子筛对喹啉的吸附除化学吸附，也会发生
物理吸附，物理吸附属于可逆吸附，且物理吸附既可以为单分子层吸附，也可以为多分子层吸附，吸附层越厚，外层吸附质所受的作用力越小，因此，吸附搅拌时间过长，可能会发生脱附现象，使吸附容量降低，NH 4Y和NaY降低幅度最大，CrY、CuY和ZnY下降幅度较小，是因为喹啉与NH 4Y和NaY发生物理吸附多于CrY、CuY和ZnY。
2.4 吸附温度对改性分子筛吸附脱氮的影响
吸附温度对改性分子筛吸附喹啉的影响见图7、图8。
由图7和图8可知，吸附温度对CrY和NH 4Y分子筛吸附喹啉影响较小，温度较高时NH 4Y的吸附容量略有下降，CrY的吸附容量略有升高，而对CuY 和ZnY分子筛的吸附脱氮影响趋势基本相同，温度升高有利于分子筛对喹啉的吸附，其去除率和吸附容量都有较大的提高，而对于CuY和ZnY分子筛，当温度高于60℃时，去除率和吸附容量显著增加，当温度高于80℃时，去除率反而降低。吸附过程主要分为物理吸附和化学吸附两大类。物理吸附是吸附质分子通过范德华力或氢键等较弱的作用力结合在吸附剂的表面上，其能量一般在10kJ/mol左右，是一种可逆吸附。而化学吸附是吸附质和吸附剂之间通过强的作用力结合，吸附剂表面和吸附质之间形成共价键、配合键或离子键，化学吸附过程的能量一般明显超过10kJ/mol，因此，化学吸附是不可逆吸附过程，高温有利于化学吸附，因此，CuY和ZnY分子筛对喹啉的吸附主要是化学吸附。吸附温度对CrY和NH 4Y分子筛吸附喹啉影响较小，对CrY和NH 4Y 分子筛可选择在室温下进行吸附脱氮实验。
2.5 焙烧对CrY分子筛吸附脱氮的影响
焙烧是各种吸附剂制备的重要环节，实验中考察了焙烧对CrY分子筛吸附脱氮
性能的影响。取CrY分子筛适量，程序升温至500℃后焙烧3h，并考察焙烧后的分子筛对模拟燃料中喹啉的静态吸附。结果见图9，由图9可知，焙烧后分子筛的吸附容量和去除率都明显降低了，这表明焙烧后分子筛的吸附性能降低了，实验中发现焙烧后分子筛的颜色发生了很大的变化，CrY由最初的浅绿色变为黄色，说明焙烧温度过高导致了Y型分子筛吸附剂骨架坍塌，破坏了分子筛的晶体结构，并堵塞了吸附质传递的通道，从而降低了Y型分子筛吸附剂的吸附脱氮能力。焙烧后的CrY分子筛的XRD表征结果也说明其骨架已经完全塌陷，具体见图10。
3 结论
采用离子交换法对NaY分子筛进行了改性，制备了CrY、CuY、ZnY分子筛，CrY、CuY、ZnY平均孔径分别为0.59、0.61、0.64nm，但CrY中存在部分介孔。3种分子筛的比表面积及孔体积分别为598.15、713.31和744.61m 2/g 以及0.3021、0.3745和0.3921m 3/g。
改性分子筛的吸附脱氮结果表明，CrY的脱氮效果最好，CuY和ZnY次之，NH 4Y效果最差，改性分子筛的吸附性能与金属离子的价态有关，同价金属离子改性后的分子筛，吸附时间对其影响趋势相同，且金属离子价态越高，改性分子筛的吸附脱氮性能越好。吸附温度对CrY和NH 4Y分子筛吸附喹啉的影响不大，可在室温下使用，升高温度有利于CuY和ZnY吸附脱氮。500℃下焙烧后的CrY分子筛骨架已完全坍塌,失去了绝大部分吸附脱氮性能。
致谢
感谢辽宁石油化工大学辽宁省石油化工催化科学与技术重点实验室宋丽娟教授提供的分子模拟计算结果。
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联系作者: 朱志荣，男，博士，教授，主要研究方向为择形催化，Tel: 150********， E-mail: zhuzhirong@https://www.doczj.com/doc/1419295604.html,。
NaY分子筛的改性及吸附脱氮性能 洪新，唐克 【摘要】摘要：采用离子交换法用、Zn`(2+)、Cu`(2+)、Cr`(3+)阳离子改性NaY分子筛，并利用XRD、FT-IR和低温N2吸附-脱附等方法对改性的分子筛进行了表征。XRD 和FT-IR表征结果表明，改性后的分子筛骨架完好。Cr 改性Y分子筛(CrY)的比表面积、孔体积及平均孔径均较小，但存在部分介孔。研究了改性分子筛对含喹啉模拟燃料的吸附脱氮，喹啉分子尺寸的模拟结果为0.7116nm×0.5002nm，说明其并不易进入Y型分子筛0.74nm的微孔。吸附脱氮结果表明，CrY的脱氮效果最好，CuY和ZnY次之，NH4Y效果最差，改性分子筛的吸附脱氮性能与金属离子的价态有关，同价金属离子改性后的分子筛，吸附时间对其影响趋势相同，且金属离子价态越高，改性分子筛的吸附脱氮性能越好。吸附温度对CrY和NH4Y分子筛吸附脱除喹啉的影响不大，可在室温下使用，但高温有利于CuY和ZnY吸附脱氮。XRD表征结果表明，焙烧后CrY分子筛骨架已完全塌陷失去了绝大部分吸附脱氮性能。 【期刊名称】燃料化学学报 【年(卷),期】2015(043)002 【总页数】7 【关键词】喹啉； Y分子筛；改性；模拟燃料；脱氮 基金项目：国家自然科学基金石油化工联合基金(U13171009)；上海市重点基础研究项目(11JC1412500) 。 Modification and adsorptive denitrification of NaY molecular sieve HONG Xin， TANG Ke
(School of Chemical and Environmental Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China) , Zn 2+, Cu 2+, Cr 3+ metallic cations, were characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectrum (FT-IR) and nitrogen adsorption. XRD and FT-IR results indicated that the crystalline structure of the Y molecular sieve was not changed after modification. The average pore size, Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and the pore volume of CrY was smaller than other modified molecular sieves. CrY had some mesopores. The modified molecular sieve was used to adsorb nitrogen from simulated fuel containing quinoline. The molecular size of quinoline, calculated by using density functional theory (DFT), was 0.7116nm×0.5002nm, implying that the quinoline can not access easily to the 0.74nm microporous pores of Y molecular sieve. The denitrification performance of modified catalysts was in the order: CrY, CuY, ZnY and NH 4Y, which implying that the absorption denitrification performance of modified Y molecular sieve related to valence state of metal ion. The result showed that the effects of absorption time on denitrification removal at modified Y molecular sieve by same valence metal ions were showed the same trend and the higher the valence, the higher the denitrification removal. Adsorption temperature had little influence on the denitrification removal by using CrY and NH 4Y molecular sieve could be used at room temperature. The
分子筛催化剂的解析 分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由 SiO4和AlO4四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如 Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为： A型，X型，Y型等 A型主要成分是硅铝酸盐，孔径为 4A（1A=10 -10 米），称为 4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。 X型硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为 9—10A的分子筛晶体，称为 13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为 10X（又称钙X型）分子筛。 沸石分子筛是一类由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子相互连接成骨架结构、并具有均匀晶内孔道的晶态微孔材料。通常，天然的和人工合成的沸石分子筛指的是硅铝酸盐。 1 分子筛的应用领域 沸石分子筛不仅可应用于催化、吸附、分离等过程，还可用于微激光器、非线性光学材料及纳米器件等新兴领域，并在药物化学、精细化工和石油化工等领域有着广阔的应用前景。 分子筛主要应用品种有 3A、4A、5A 、13X以及以上述为基质的改性产品。 3A分子筛用途：各种液体(如乙醇)的干燥；空气的干燥；制冷剂的干燥；天然气、甲烷气的干燥；不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。 4A分子筛用途：空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥；氩气的制取和净化；药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥；油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。 5A分子筛用途：变压吸附；空气净化脱水和二氧化碳。 13X分子筛用途：空气分离装置中气体净化，脱除水和二氧化碳；天然气、液化石油气、液态烃的干燥和脱硫；一般气体深度干燥。 改性分子筛可用于有机反应的催化剂和吸附剂。 2分子筛催化剂的发展历史 分子筛的起源可追溯到1756年，首次在玄武岩的孔洞中发现了天然微孔硅铝酸盐，天然沸石。1840年，发现天然沸石具有可逆地吸水一脱水的性能，并且在加热过程中，它的透明度和结晶形状不发生变化。于是，天然沸石的微孔性及其在吸附、离子交换等方面的能引起了研究者的关注。1858年，根据泡沸石脱水晶体可以分离不同大小分子的性能，成功地实现了异构烷烃和正烷烃的分离。1925年，人们发现菱沸石能迅速吸附水、乙醇和甲酸蒸气，而基本上不吸收丙酮、乙醚和苯，再次证实了沸石的分子筛分作用。于是，沸石分子筛这一不仅代表其组成，而且代表着其作用的名称便产生了。研究者最初主要把沸石分子筛用作流体干燥和净化过程的吸附剂与干燥剂，后来也用于流体的分离。 20世纪50年代中期至80年代初期，是分子筛科研、应用及产业发展的全盛时期。1960年，提出了分子筛规整结构的“择形催化”概念，1962年，X型沸石分子筛首次用于催化裂化过程，此阶段发现的低、中硅铝比(SiO2／A1203≤10)的A型、X型、Y型、丝光沸石等称为第一代分子筛。 20世纪70年代，美国美孚石油公司开发的以ZSM一5为代表的高硅三维交叉直通道的新结构沸石分子筛称为第二代分子筛。如ZSM一5、ZSM一11、ZSM一12等，这些高硅分子筛水热稳定性高，亲油疏水，绝大多数孔径在0．6nm左右，对甲醇及烃类转化反应有良好的活性及选择性，此类分子筛的开发，促进了分子筛及微孔化合物结构与性质的研究，也大大推动了分子筛应用方面的研究。 联碳(UCC)公司于80年代开发了非硅、铝骨架的磷铝系列分子筛联碳(UCC)公司于80
分子筛的改性主要方法有：加入模板剂（控制含量），老化时间（温度）、搅拌速度、晶化时间（温度）以及碱度控制，吸附一些金属离子等 硅烷化改性ZSM-5分子筛用于催化脱蜡催化剂 改性方法：利用分子模拟技术，筛选分子大小合适的硅烷模板化含物A对ZSM-5分子筛进行表面修饰，并对改性分子筛性质进行了表征 改性结果：在改性温度50℃，硅烷化合物A质量分数为5%的条件下，可制备选择性良好的改的ZSM一5分子筛。将其用于制备新型催化脱蜡催化剂，在压力为6.5 MPa，氢气／原料油(体积比)为500，空速为1．0 h-1的条件下，与未改性者相比，前者柴油收率提高了2．7个百分点，凝点降低了2℃。改性后的分子筛对正己烷的吸附选择性增加，对环己烷的吸附含量减小。 刘丽芝，郭洪臣.硅烷化改性ZSM-5分子筛用于催化脱蜡催化剂;[J]石化技术与应用，2009，27（3），242-245 直链烷烃对Ti-HMS分子筛合成的影响 改性方法：以十二胺为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，钛酸四丁酯为钛源，直链烷烃正己烷或正辛烷为有机添加剂，在室温下合成出具有较大孔径的Ti-HMS分子筛。 结果：研究了烷烃对Ti-HMS分子筛的扩孔作用及对分子筛结晶度和催化性能的影响,结果表明，加入的烷烃越多，分子筛的孔径越大；烷烃链长越长，对Ti-HMS的扩孔作用越显著, 将加入烷烃所得的Ti-HMS用于模拟燃料中)，4,6-二甲基二苯并噻吩的氧化脱除反应，结果发现，Ti-HMS的催化氧化活性有所提高，对4,6-二甲基二苯并噻吩的脱除速率增大 孙德伟，李钢，金长子，赵丽霞，王祥生；直链烷烃对Ti-HMS分子筛合成的影响；[J]催化学报，2007,28（5）,479-483 小晶粒SAPO-11分子筛的合成、表征与异构化性能研究 改性方法：通过调整反应物凝胶的老化条件和原料配比，制备了亚微米级晶粒尺寸的SAPO-11 分子筛。以二正丙胺和二异丙胺的混合物为模板剂 单胺法：选用二正丙胺(DPA)和二异丙胺(DIPA)两种有机模板剂，将两种有机胺分别进行合成。双胺法：是以DPA和DIPA为混合模板剂合成SPAQl 1分子筛的方法 结果：以小晶粒SAPO-11分子筛为载体的催化剂与以常规SAPO-11 为载体的催化剂相比，不仅正十六烷异构化反应的转化率有大幅度提高，而且异构化的选择性也得到的明显改善，表现出了良好的长链烷烃异构化性能。 张胜振，陈胜利，董鹏，袁桂梅，小晶粒SAPO-11分子筛的合成、表征与异构化性能研究，中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室 小晶粒ZSM-35分子筛的合成 改性方法：原料中加入适量的十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇400，可使ZSM-35分子筛的粒度减小；较短的晶化时间和较高的合成釜转速有利于合成小晶粒ZSM-35分子 结果：小晶粒ZSM-35具有较高的骨架异构烯烃选择性和较少的副反应产物。 谢素娟，李玉宁，刘盛林，王清遐，徐龙伢，小晶粒ZSM-35分子筛的合成，[J].石油学报,2006,10,64-67 新型复合分子筛的制备及其吸附脱硫性能研究 改性方法：用碱处理沸石ZSM-5的浆液作为硅铝源．合成了一系列新型微孔-介孔复合分子
2016级环境工程硕士课程论文 论文题目：分子筛吸附剂的设计、吸附原理和应用课程：吸附科学原理和应用 专业：环境工程 学号：************ 姓名：***
分子筛吸附剂的设计、吸附原理和应用 徐俊 （河南大学化学化工学院, 河南开封475004） 摘要：近年来，随着人们对分子筛吸附剂吸附原理和设计的进一步的研究，分子筛吸附剂越来越受到人们的重视。分子筛吸附剂因其独特的晶体结构、高的表面积、吸附性和催化性等优异性能，被广泛应用于石油化工、环境保护、新材料、生物医药等诸多领域，也因此分子筛吸附剂的应用有着巨大的经济效益和重要的应用价值。 关键字：分子筛吸附剂；吸附；应用 Molecular sieve adsorbent design, adsorption principle and application XU Jun (College of Chemistry and Chemical Engineering, Henan University, Kaifeng 475004) Abstract: In recent years, with the further research of molecular sieve adsorbent's adsorption principle and design, molecular sieve adsorbent has attracted more and more attention. Molecular sieves are widely used in the region of etrochemical industry, environmental protection, new materials and biomedicine due to their unique crystal structure, high surface area, adsorption, catalytic and other excellent performances. The use of adsorption separation has enormous economic and great value. Keywords: zeolite adsorbent; adsorption; application 引言 分子筛是一类具有特殊结构的多孔介质，由系列不同规则的孔道或笼构成，是硅铝酸盐的晶体[1]。常见的不同型号分子筛有：A型、X型等[2,3]。经高温活化沸石失结晶水后，晶体内形成许多孔穴，其孔径大小与气体分子直径相近，且非常均匀，依据晶体内部孔穴大小吸附或排斥不同的物质分子，同时根据不同物质分子极性或可极化度而决定吸附的次序，达到分离的效果[4]。分子筛的孔径分布是非常均一的，结构和组成变化明显，具有良好的热稳定性、水热稳定性、较好的化学稳定性等性能[5]。沸石分子筛较大的表面积、孔体积以及较强的静电场决定了它对吸附质尤其是对极性分子，在低分压或低浓度及较高温度的吸附情况下
离子交换法改性NaY分子筛微球催化剂制备研究 豆高雅 【摘要】Y型分子筛是裂化催化剂的优良前驱体,其经改性后制备的催化剂广泛应 用于催化裂化领域.因此,其改性技术一直是此领域的研究重点之一.笔者利用原位晶化法制备了NaY分子筛微球;采用离子交换等方法对所制备微球进行改性,得到了改性Y型分子筛,分析了其化学组成及离子交换度,并考察了其使用性能.利用原位晶化法制备了NaY分子筛微球,并通过分析其晶化反应硅钠比,得到了其结晶度为 34.3％.利用氢离子、铵根离子、稀土离子、磷离子等对上述微球进行离子改性,得 到了改性Y型分子筛(HD-C催化剂).利用常规化学分析方法,对其离子交换后母液 中硅、铝、稀土等离子含量进行了分析,得到了催化剂组成及离子交换度,催化剂钠、稀土、铝、铁含量分别为0.28％、4.11％、36.24％、0.23％;总Na2 O交换度达到96.0％.利用程序升温脱附法(TPD)考察HD-C及对比剂的酸特性,并对其选择性、活性、抗金属污染等使用性能进行了评价,HD-C总酸度达到3.16;老化4 h时HD-C活性为69.6,QD为79.1,74.2;800℃,100％水蒸汽老化4 h,镍:钒(4:1)4000 ppm 污染量时,HD-C活性为55.7,QD活性为40.8;800℃,100％水蒸汽老化4 h时,HD-C选择性为88.72,QD选择性为85.97.结果表明,所制备的改性Y型分子筛能完全 满足商用要求. 【期刊名称】《陶瓷》 【年(卷),期】2019(000)003 【总页数】11页(P46-56) 【关键词】Y型分子筛;原位晶化法;晶化反应;离子交换度;催化裂化
分子筛装置的工作原理及吸附选择指南 引言： 分子筛是一种广泛应用于化工、环保等领域的重要设备，其工作原理和吸附选 择对于设备的性能和效果至关重要。本文将介绍分子筛装置的工作原理，并提供一些吸附选择的指南，帮助读者更好地了解和应用分子筛装置。 一、分子筛装置的工作原理 分子筛装置是利用分子筛材料的微孔结构和选择性吸附性能进行物质分离和净 化的设备。分子筛材料通常由无机氧化物组成，具有规则的孔道结构，可以选择性地吸附分子尺寸小于孔径的物质。 分子筛装置的工作原理主要包括两个过程：吸附和解吸。当被处理的混合物进 入分子筛装置时，其中的目标物质会在分子筛的孔道中被吸附，而其他物质则通过。随着时间的推移，分子筛会逐渐饱和，需要进行解吸操作，将吸附的目标物质从分子筛中释放出来。 二、分子筛的吸附选择指南 1. 目标物质的分子尺寸 分子筛的孔径大小决定了其对目标物质的选择性。因此，在选择分子筛装置时，需要根据目标物质的分子尺寸选择合适的孔径大小。一般来说，目标物质的分子尺寸应小于分子筛的孔径，以确保其能够被有效吸附。 2. 目标物质的亲和性 不同的分子筛材料对于不同的目标物质具有不同的亲和性。在选择分子筛装置时，需要根据目标物质的化学性质和亲和性选择合适的分子筛材料。例如，对于一些极性物质，可以选择具有较高亲和性的分子筛材料，以提高吸附效果。
3. 分子筛的稳定性和可再生性 分子筛装置的稳定性和可再生性对于其长期运行和经济性都具有重要影响。在选择分子筛装置时，需要考虑分子筛材料的稳定性和可再生性。一些高质量的分子筛材料具有较好的热稳定性和可再生性，可以在长期使用过程中保持较高的吸附性能。 4. 设备的操作和维护成本 分子筛装置的操作和维护成本也是选择的重要考虑因素。一些分子筛装置需要定期更换或再生分子筛材料，而一些高质量的分子筛材料可以在较长时间内保持较好的吸附性能，从而降低了设备的操作和维护成本。 结论： 分子筛装置是一种重要的物质分离和净化设备，其工作原理和吸附选择对于设备的性能和效果至关重要。在选择分子筛装置时，需要考虑目标物质的分子尺寸、亲和性，以及分子筛的稳定性和可再生性等因素。通过合理选择分子筛装置，可以提高设备的效率和经济性，满足不同领域的需求。
阳离子为的y型分子筛 （最新版） 目录 1.阳离子为的 y 型分子筛的概述 2.阳离子为的 y 型分子筛的特性 3.阳离子为的 y 型分子筛的应用领域 4.阳离子为的 y 型分子筛的发展前景 正文 一、阳离子为的 y 型分子筛的概述 阳离子为的 y 型分子筛，是一种具有特殊孔道结构和优异吸附性能的晶态材料。它是分子筛家族中的一员，因其孔道形状类似于字母“y”，故称为 y 型分子筛。这种分子筛具有较高的孔容和表面积，能够吸附和筛选分子大小不同的物质，因此在众多领域具有广泛的应用前景。 二、阳离子为的 y 型分子筛的特性 1.孔道结构：y 型分子筛的孔道呈现出独特的 y 字形，这种结构有利于物质的快速传输和筛选。 2.吸附性能：由于具有较大的表面积和孔容，阳离子为的 y 型分子筛具有很强的吸附能力，可以吸附各种气体、液体和溶液中的分子。 3.热稳定性：y 型分子筛具有较高的热稳定性，在高温条件下仍能保持其孔道结构和吸附性能。 4.可调性：通过改变合成条件，可以调控 y 型分子筛的孔径、孔容等性能，以满足不同应用领域的需求。 三、阳离子为的 y 型分子筛的应用领域 1.催化剂：y 型分子筛可作为催化剂或催化剂载体，应用于石油化工、
环保等领域。 2.吸附剂：在气体分离、空气净化、储氢等领域，阳离子为的 y 型分子筛可作为优良的吸附剂。 3.水处理：y 型分子筛可用于水的软化、脱盐、去除有机物等水处理领域。 4.医药：y 型分子筛可用于药物的载体、缓释系统等领域。 四、阳离子为的 y 型分子筛的发展前景 随着科学技术的不断发展，对 y 型分子筛的研究越来越深入。未来，阳离子为的 y 型分子筛在环保、能源、化工等领域的应用将更加广泛。
第三章常用吸附剂的结构性能和改性 吸附剂是一种常用于吸附物质的材料，广泛应用于各个领域，例如环 境保护、化工、制药等。吸附剂的结构、性能和改性是影响其吸附性能的 重要因素。 吸附剂的结构包括物理结构和化学结构两个方面。物理结构指吸附剂 的形态和孔隙结构，如颗粒状、纤维状、多孔材料等。常用的吸附剂包括 活性炭、硅胶、分子筛等。活性炭是一种多孔材料，具有大量的微细孔和 介孔，具有较高的比表面积，能够提供较大的吸附表面。硅胶是一种孔隙 结构均匀、吸附能力较强的物质，广泛用于干燥剂、吸附剂和分离剂等方面。分子筛是一种孔隙结构规则、孔径均匀的物质，能够选择性吸附一些 分子，常用于分离和纯化过程中。 吸附剂的性能包括比表面积、孔容和吸附性能等。比表面积是指单位 质量或单位体积的吸附剂所具有的吸附表面积。比表面积越大，吸附剂的 吸附性能越好。孔容是指吸附剂所具有的孔隙容量，即能够吸附或储存的 气体或液体的量。吸附性能是指吸附剂对吸附物质的选择性吸附能力，即 对不同成分的吸附物质表现出不同的吸附能力。吸附性能的好坏直接影响 吸附剂的使用效果。 吸附剂的改性是指对吸附剂的结构、性能进行改变或改进的过程。常 见的改性方式包括物理改性和化学改性。物理改性主要是通过改变吸附剂 的形态、孔隙结构等物理性质来提高吸附性能。例如，可以通过球化处理、压制成型等方式改变吸附剂的颗粒状结构，增加其孔隙率和比表面积。化 学改性主要是通过对吸附剂的化学结构进行改变来提高吸附性能。例如， 可以通过表面处理、孔隙修饰等方式改变吸附剂的表面性质，增强其吸附 能力和选择性。
吸附剂的改性还可以根据具体的应用需求进行特殊处理。例如，在环境保护领域中，可以对吸附剂进行有机改性，使其具有更强的吸附能力和降解性能，用于处理有机污染物；在化工领域中，可以对吸附剂进行催化改性，将其用于反应和催化剂的载体。 总之，吸附剂的结构、性能和改性对其吸附性能具有重要影响。通过合理选择吸附剂的结构和性能，并对其进行适当的改性，可以提高吸附剂的吸附能力和选择性，从而更好地满足各个领域的需求。
分子筛及其在溶剂脱水中的应用 一、分子筛的品种型号 分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等。 A型 主要成分是硅铝酸盐，孔径为4A（1A=10 -10 米），称为4A（又称纳A型）分子筛；用Ca2+交换4A分子筛中的Na+，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K+交换4A分子筛的Na+，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。 X型 硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为9—10A的分子筛晶体，称为13X（又称钠X型）分子筛；用Ca2+交换13X分子筛中的Na+，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为10X（又称钙X型）分子筛 Y型 Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构，但化学组成不同（硅铝比较大）通常用于催化领域。 二、分子筛的主要特性 1、物理特性: 比热:约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃ 导热系数(脱水物):2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃ 水吸附热:约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg) 2、热稳定性和化学稳定性: 分子筛能承受600—700℃的短暂高温,但再生温度一般在400℃以下。分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用;在盐溶液中能交换某些金属阳离子。 3、分子筛的特性 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。(1)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。(2)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。(3)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。 3.1、基本特性: a)分子筛对水或各种气,液态化合物可逆吸附及脱附。
纳米微孔NaY分子筛的制备及性能研究Y型分子筛具有独特的孔道结构、可调节的酸度和较高的水热稳定性,沸石分子筛的引入导致了炼油工业的飞跃性发展。目前,具有均匀微孔结构,孔道直径0.74nm的Y型沸石分子筛是催化裂化（FCC）生产过程中所用裂解催化剂的主要活性成分。 另外,在分离天然气中的CO2、气体净化和环境问题领域也引起了人们的广泛关注。1.本章采用加酸合成方法,在凝胶溶液中加入稀硝酸酸化的硫酸铝合成NaY分子筛。 90℃凝胶硅铝比为14所得NaY分子筛比表面积达到最高 978.12m2/g,90℃凝胶硅铝比为15所得NaY分子筛微孔比表面积达到最高703.51m2/g。利用Langmuir法计算所得NaY分子筛的比表面积在543.79978.12m2/g之间,由样品的孔径分布图可知所生成的NaY分子筛的总孔容和平均孔径大致分布在 0.32040.4942cm3/g和0.60650.7968nm之间。 由SEM图可以看出颗粒棱角分明、分散均匀,是典型的Y型分子筛结构。平均粒径在300-500nm,随着碱度的增加粒径变小且随碱铝比的增大晶粒尺寸更加均匀。 2.本章采用无导向剂合成方法,在第三章研究凝胶配比结果的基础上,以白炭黑为硅源和铝源的混合液加入制备的反应凝胶中得到NaY沸石分子筛。利用Langmuir法计算所得NaY分子筛的比表面积在 425.51941.43m2/g之间。
Ni2+、Ba2+改性NaY分子筛的制备及其吸附脱氮性能研究洪新;李云赫;高畅;张丹;唐克 【期刊名称】《石油炼制与化工》 【年(卷),期】2018(49)11 【摘要】采用离子交换法得到了不同改性温度、改性离子浓度下的Ni-Ba-Y分子筛,并研究其对模拟燃料中喹啉的吸附脱氮性能.结果表明:在改性温度为70℃、离子浓度为0.25 mol/L的条件下改性得到的Ni-Ba-Y分子筛吸附脱氮效果较佳;在此条件下得到的Ni-Ba-Y分子筛与NaY分子筛标准XRD特征峰型完全相同但峰强度略有降低;FT-IR图谱显示,与NaY分子筛相比,Ni-Ba-Y分子筛在波数为1147 cm-1处的峰明显减弱,且1024 cm-1处的峰发生了蓝移现象,说明Ni2+、Ba2+已交换到NaY分子筛骨架上;分别采用Langmuir,Freundlich,Langmuir-Freundlich 模型对Ni-Ba-Y分子筛吸附喹啉的吸附等温线进行了拟合,3种模型相关系数相当,但更适合Langmuir-Freundlich混合模型;NaY,NiY,Ni-Ba-Y 3种不同改性分子筛对模拟燃料中喹啉氮的吸附效果表明,Ni-Ba-Y分子筛吸附性能与NaY分子筛相比略有提高,NiY分子筛的吸附脱氮性能最高. 【总页数】5页(P12-16) 【作者】洪新;李云赫;高畅;张丹;唐克 【作者单位】辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州 121001;辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州 121001
NaY分子筛的碱改性研究 黄艳芳;刘志军;马正飞;刘晓勤;姚虎卿 【摘要】采用NaOH碱处理技术对NaY分子筛进行脱硅改性.结果表明,通过选择性的脱除骨架硅碱处理可使NaY分子筛中产生二次介孔,同时不会使分子筛的骨架坍塌;比较适宜的碱溶液是浓度为2 g/L的NaOH溶液,较适宜的处理时间为11 h.间歇处理有利于分子筛的脱硅,超声清洗可有效地去除从骨架中脱除出来的硅,从而有利于下次碱处理过程的脱硅. 【期刊名称】《南通职业大学学报》 【年(卷),期】2010(024)004 【总页数】4页(P82-85) 【关键词】NaY分子筛;碱处理;脱硅改性;介孔 【作者】黄艳芳;刘志军;马正飞;刘晓勤;姚虎卿 【作者单位】南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,南京210009;南通职业大学化学工程系,江苏南通226007;南通职业大学化学工程系,江苏南通226007;南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,南京210009;南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,南京210009;南京工业大学材料化学工程国家重点实验室,南京210009 【正文语种】中文 【中图分类】TQ426.6
0 引言 硅铝比n（SiO2）/n（Al2O3）大于3.0的FAU（八面沸石）型分子筛称为Y型 分子筛，Y型分子筛的骨架外阳离子通常是Na+，故又称NaY分子筛。NaY分子筛的特殊结构使其在离子交换、催化、分离、吸附等方面都有很广泛的应用[1-3]，但直接合成的NaY分子筛由于其表面性质和孔道结构的缺陷，应用范围受到限制，需进行改性。酸处理技术作为一种调节分子筛骨架硅铝比的方法已被成功应用于Y 型分子筛的改性[4]，经过酸处理的Y型分子筛骨架中部分铝被脱除，从而使其水 热稳定性大大提高。与酸处理方法相对应的是碱处理，碱处理方法可使硅元素从分子筛骨架中被选择性地溶解出来，在分子筛颗粒中形成拥有统一孔径尺寸的介孔，使分子筛的外表面积和孔口附近吸附位的数量都相应增加，因而增强了分子筛的扩散性能和催化活性。已有文献报道[5-7]，利用碱处理方法改性ZSM-5分子筛，改性后ZSM-5分子筛中产生了明显的介孔结构，而分子筛的骨架结构并未坍塌。为进一步了解分子筛碱改性的特点，本文选择NaY分子筛为研究对象，采用X射线衍射（XRD），吸附表征等手段对改性结果进行考察，探讨其碱改性效果。 1 实验部分 1.1 NaY分子筛的碱处理 称取一定量的NaY分子筛倒入锥形瓶，再将100 mL一定质量分数的 NaOH水溶液加入锥形瓶，并在恒温水浴振荡器中振荡一段时间，然后取出锥形瓶，将溶液冷却至室温，离心分离、烘干。 1.2 粉末X射线衍射 粉末X射线衍射（XRD）在德国Bruker公司的D8 ADVACE型X射线衍射仪上 进行。实验条件为：CuKα射线源（衍射狭缝从左到右均为1 mm），镍单色器（0.6 mm）；扫描范围2θ：5～40°；工作电压和电流分别为40 kV和30 mA。
分子筛活化 分子筛是一种具有特殊孔道结构的晶体材料，具有很强的吸附和分离能力。活化是指对分子筛进行处理，增强其吸附和催化性能的过程。本文将从活化的目的、方法和应用等方面进行探讨。 一、活化的目的 分子筛活化的目的是为了提高其吸附和分离能力，使其在各种应用领域发挥更好的作用。活化可以增加分子筛的孔道结构、表面活性位点以及催化性能，提高其吸附分子的选择性和吸附容量。 二、活化的方法 常见的分子筛活化方法包括酸处理、碱处理、热处理、离子交换、负载活化等。酸处理可以去除分子筛表面的杂质和有害物质，碱处理可以修复分子筛的酸性位点，热处理可以提高分子筛的热稳定性和吸附性能，离子交换可以增加分子筛的孔道结构和表面活性位点，负载活化可以在分子筛表面负载金属催化剂，提高其催化性能。 三、活化的应用 活化后的分子筛在各个领域都有广泛的应用。在环境领域，活化的分子筛可以用于废水处理、气体吸附和脱硫脱氮等环保技术。在石油化工领域，活化的分子筛可以用于油品精制、催化裂化和催化重整等过程。在化学制药领域，活化的分子筛可以用于药物分离纯化和催化合成等过程。在能源领域，活化的分子筛可以用于油气分离、燃料电池和氢气储存等技术。在生命科学领域，活化的分子筛可以
用于生物医药分离纯化、蛋白质纯化和酶催化等过程。 分子筛活化是一种有效提高分子筛吸附和分离能力的方法。通过酸处理、碱处理、热处理、离子交换和负载活化等手段，可以增加分子筛的孔道结构、表面活性位点和催化性能，提高其吸附分子的选择性和吸附容量。活化后的分子筛在环境、石油化工、化学制药、能源和生命科学等领域都有广泛的应用。随着科学技术的不断进步，分子筛活化的方法和应用将会更加多样化和精细化，为各个领域的发展做出更大的贡献。
分子筛吸附分离技术的研究现状 作者：万冬冬 来源：《中国科技博览》2019年第06期 [摘要]分子筛因其独特的孔道结构被广泛应用于吸附分离领域。本文主要介绍了分子筛吸附剂在清洁燃料生产、环境保护、气体分离等领域的研究现状，同时对分子筛吸附剂的研究方向提出指导意见。 [关键词]分子筛；吸附剂；清洁燃料；环境保护；气体分离 中图分类号：G717 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）06-0045-01 前言：分子筛是一类具有独特孔道结构的吸附剂，骨架中硅氧四面体和铝氧四面体通过氧桥键相连，空间呈网状结构，可将大小不同的分子进行选择性吸收，起到“筛分”分子的作用。目前，分子筛主要有A型、X型、Y型的低硅分子筛；M型、β型中硅分子筛以及具有代表性ZSM-5的高硅分子筛。分子筛因其较强的吸附能力，使其在分离领域获得一致认可，同时推动了分离技术的发展。随着国家对环境管控力度的加强，分子筛吸附分离技术在化工、环保、生物等领域得到广泛应用。 1 分子筛的工业应用 1.1在清洁燃料生产领域的应用 1.1.1吸附脱硫 相比传统的加氢脱硫来说，吸附脱硫具有操作简单、投资费用少等特点，近年来备受石化领域工作者和专家的青睐。裴玉同等采用NaY分子筛做为载体，通过负载金属进行改性研究。结果显示：Ag+改性的分子筛具有较好的吸附脱硫选择性和硫容性，其次是Cu2+改性的分子筛。对硫化物吸附方面，对噻吩的吸附效果最明显，吸附量最大；其次是苯并噻吩；吸附性最差的是二苯并噻吩。利用正交实验得出AgY分子筛最佳的合成工艺条件，并在此条件下吸附剂对噻吩的穿透硫容15.1mg.g-1，饱和硫容25.3mg.g-1。李小娟利用微波-液相法制备了Cu-Y、Ag-Y以及Cu/Ag-Y分子筛吸附剂，并将改性后的分子筛应用在吸附脱硫上面，结果表明：吸附剂表面路易斯酸越多，对含硫化合物噻吩的吸附性越高、选择性越好，脱效果更加明显，相对于单金属改性的分子筛吸附剂而言，Cu/Ag双金属协同作用改性的Y分子筛能更有效的脱出燃料油中的含硫化合物。 1.1.2吸附脱氮 燃料油的中含氮化合物不仅会严重抑制加氢脱硫的深度，还会造成加氢催化剂中毒失活，更容易生成生产胶质沉淀，使油品的氧化安定性变差。不仅如此，含氮化合物燃烧后的气体会
纳米NaY分子筛复合材料的制备与 催化性能 纳米NaY分子筛复合材料制备与催化性能 纳米材料因其具有的特殊性质，在化学、生物、医学领域等得到了广泛应用。纳米分子筛是一种常用的纳米材料，其具有高的表面积和孔径分布范围，适用于催化、吸附和分子分离等领域。与此同时，纳米复合材料由于其多种材料的优点，也具有广泛应用的前景。因此，本文将会探讨纳米NaY分子筛复合材料的制备与催化性能，并探讨其在工业和环保领域中的应用。 NaY分子筛是一种具有沸石结构的分子筛，在许多反应中 具有良好的催化性能。它具有三维的孔道结构，结构稳定，具有较高的热稳定性和酸碱性。由于其孔径大小是可调控的，使其可以用于从气体和液体中选择性地选择分子。纳米NaY分子筛因其高比表面积，在表面催化中表现出良好的表现，总的来说就是非常适合催化反应。因此，纳米NaY分子筛被广泛应用于催化领域。 纳米NaY分子筛的制备方式主要有两种方法：一种是水热法制备，另一种是通过物理混合的方法得到纳米NaY分子筛。在水热法制备过程中，通常使用铝、硅酸盐和钠作为反应原料，然后将其放在高温高压条件下催化反应。制备时需要注意溶剂的选用、反应时间和反应温度，以及制备过程中合适搅拌方法
等因素。混合法制备过程简单，通常是将纳米NaY分子筛与其他化学物质混合，并通过超声波分散使二者混合均匀，以得到复合材料。 纳米NaY分子筛复合材料的制备有许多方法，如微乳液法、原位生长法、计算机模拟法等等。其中微乳液法是常用的制备方法之一，主要流程为：先将NaY分子筛和其他化学物质混合，然后在水相中加入表面活性剂，得到水-油-水体系后，加入等 温沉积剂，通过震荡反应使其分散均匀。 纳米NaY分子筛复合材料在催化领域中表现出了良好的应用前景。例如，氧化亚氮具有毒物质的性质，是大气中赖以生存的一种关键元素。然而，在某些情况下，氮氧化合物的排放会造成严重的空气污染。因此，需要开发能够有效催化氧化反应的催化剂。有研究表明，纳米NaY分子筛修饰过的复合材料能够对氧化亚氮进行高选择性催化氧化反应。此外，纳米NaY 复合材料也可以应用于加氢反应、氧化反应和配位反应等领域中。 在工业化领域中，纳米NaY复合材料被广泛应用于石油加工、有机合成和汽车尾气处理等领域。例如，纳米NaY复合材料可以用于提高汽车排放物的处理效率。此外，纳米NaY复合材料还可以用于将废水中的有害物质转化成对人体无害的物质。 总而言之，纳米NaY分子筛复合材料由于其具有高的表面积和优良的催化性能，在催化、吸附和分子分离等领域具有广泛应用的前景。同时，在环保、化工和能源等领域中，纳米
常见分子筛及其应用 1. 引言 分子筛是一类具有规则孔隙结构的晶体材料，具有优异的吸附和分离性能。由于其独特的结构和性质，分子筛在许多领域中得到了广泛的应用。本文将介绍几种常见的分子筛及其应用。 2. 3A分子筛 3A分子筛是一种以钠离子为主要交换离子的分子筛，具有较小的孔径（约为3Å）。由于其孔径适中，3A分子筛在气体分离和脱水领域中得到了广泛应用。例如，在空气分离中，3A分子筛可以选择性地吸附和分离水分子，从而实现空气的干燥。此外，3A分子筛还可以用于乙烯和乙炔的分离，以及醇类和醚类溶剂的脱水。 3. 4A分子筛 4A分子筛是一种以钠离子为主要交换离子的分子筛，具有较大的孔径（约为4Å）。由于其孔径适中，4A分子筛在天然气脱水和液化石油气（LPG）分离中得到了广泛应用。在天然气脱水中，4A分子筛可以选择性地吸附和分离水分子，从而降低天然气中的水含量。在LPG分离中，4A分子筛可以选择性地吸附和分离丙烷和丁烷，从而提高LPG的纯度。 4. 13X分子筛 13X分子筛是一种以钠离子为主要交换离子的分子筛，具有较大的
孔径（约为10Å）。由于其孔径较大，13X分子筛在空分和气体吸附领域中得到了广泛应用。例如，在空分中，13X分子筛可以选择性地吸附和分离氧气和氮气，从而获得高纯度的氧气。此外，13X分子筛还可以用于气体吸附，例如吸附甲烷和二氧化碳。 5. SAPO分子筛 SAPO分子筛是一种由硅氧磷氧（Si-O-P-O）四面体和氧化铝（Al-O）六面体组成的杂化分子筛。由于其独特的结构，SAPO分子筛具有较大的孔径和较高的热稳定性，因此在催化反应和吸附分离领域中得到了广泛应用。例如，SAPO分子筛可以用于烯烃的选择性催化加氢，以及醇类和醚类溶剂的脱水。 6. ZSM-5分子筛 ZSM-5分子筛是一种具有三维连续的10Å孔道结构的分子筛，由硅氧四面体和氧化铝六面体组成。由于其独特的结构和酸性，ZSM-5分子筛在石油化工和催化裂化领域中得到了广泛应用。例如，ZSM-5分子筛可以用于石油催化裂化，将重质石油馏分转化为高级汽油和石脑油。此外，ZSM-5分子筛还可以用于甲醇转化为烯烃和芳烃。 7. 结论 分子筛是一类具有规则孔隙结构的晶体材料，具有优异的吸附和分离性能。本文介绍了几种常见的分子筛及其应用，包括3A分子筛、 4A分子筛、13X分子筛、SAPO分子筛和ZSM-5分子筛。这些分子筛在气体分离、脱水、催化反应和吸附分离等领域中发挥着重要作用。
锌离子改性NaY分子筛的吸附脱氮性能 洪新;唐克 【摘要】常规Y型分子筛酸强度较弱,对柴油中碱氮吸附能力较差.采用Zn2+改性NaY分子筛,利用XRD、FT-IR对改性分子筛进行了表征,并研究改性ZnY的吸附脱氮性能,考察了改性温度、Zn2+浓度、吸附温度及吸附时间对脱氮的影响.实验结果表明,改性温度为50℃、Zn2+摩尔浓度为0.5 mol/L时改性得到的ZnY分子筛吸附脱氮效果最佳.改性ZnY分子筛IR谱图在波数为1 024 cm-1处的特征峰与标准NaY分子筛在该处的特征峰显著不同,说明Zn2+已成功交换到NaY分子筛骨架中.ZnY对含喹啉模拟燃料的吸附脱氮研究表明,吸附容量可达51.05mg/g,较适宜吸附时间为60 min,吸附温度为40℃,对市售0#柴油脱氮的较适宜吸附时间为40 min,剂油比为3g∶25 mL,但吸附容量仅为0.443 mg/g. 【期刊名称】《精细石油化工》 【年(卷),期】2016(033)005 【总页数】5页(P78-82) 【关键词】改性;NaY分子筛;吸附脱氮;锌离子 【作者】洪新;唐克 【作者单位】辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州121001;辽宁工业大学化学与环境工程学院,辽宁锦州121001 【正文语种】中文 【中图分类】TE624.5+5
我国目前对柴油的需求增长日益显著，供不应求一直是柴油生产的主要矛盾[1]。柴油中的含氮有机化合物不仅影响柴油的使用性能，而且污染环境[2,3]。尤其是柴油中的碱性氮化物不仅会严重恶化油品的安定性和色度，而且会使加氢、催化过程中的催化剂严重中毒。因而在石油炼制及加工过程中，需将氮化物尽可能从各种油品中脱除[4,5]。近些年，吸附脱氮以其操作简单，吸附效率高，易再生等优点倍受人们关注[6,7]。到目前为止，研究人员已经研究了包括微孔Y型分子筛[8-10]、硅胶[11-13]、活性炭[14, 15]、介孔SBA-15[16, 17]和MCM-41分子筛[18-20]等对模拟燃料或油品的吸附脱氮。本实验尝试用Zn2+改性NaY分子筛，研究其吸附脱氮性能。在前期工作中[8]，课题组已经成功将Zn2+引入到NaY分子筛骨架中，但并未对改性条件进行系统研究，本文深入研究ZnY分子筛的改性条件极其吸附脱氮性能和机理。 1.1 主要试剂 Zn(NO3)2, 分析纯，中国医药集团化学试剂公司；其他试剂及方法见文献[8]。1.2 测试表征及分子模拟方法 XRD、IR测试表征见文献[8]，分子模拟方法见文献[21]。 2.1 改性温度对ZnY分子筛吸附脱氮性能的影响 图1、图2分别为为改性温度对ZnY分子筛吸附脱氮及其结晶度的影响。由图可知，改性温度对吸附容量、去除率和结晶度影响均较大。随着改性温度的升高，XRD峰强度逐渐减弱，说明结晶度也逐渐下降。当温度从40 ℃升高到50 ℃时，吸附容量和去除率明显增加。改性温度从40 ℃上升到50 ℃时，分子运动速度加快，会明显促进Zn2+对分子筛骨架中Na+离子的交换，进而提高了分子筛的吸附性能，吸附容量和去除率明显升高。并且根据等量交换原则，1个Zn2+可交换2个Na+，且Zn2+半径(0.074 nm)明显小于Na+半径(0.102 nm)，所以交换后的分子筛孔道半径变大，喹啉分子的模拟计算表明其分子大小与NaY型分子筛的