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沸石分子筛课件-3

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沸石分子筛第二章课件

沸石分子筛第二章课件
8
杂原子沸石
• B—— 硼酸 • Ti——TBOT（钛酸四丁酯）、 TEOT （钛酸四乙酯）、 TiCl4 • V—— (NH4)2VO4 • Fe—— Fe(NO3)3 • P —— 磷酸
9
2.2 影响沸石合成的因素
• • • • • • 1.反应混合物组成 2.模板剂 3.晶种、导向剂 4.晶化温度 5.晶化时间 6.搅拌
第二章 分子筛的 合成
天然沸石－→模拟成矿，合成沸石 －→合成新沸石
1
2.1 合成沸石分子筛的原料 2.2 影响沸石合成的因素 2.3 沸石晶化动力学 2.4 沸石分子筛晶化机理 2.5 制备沸石方法
2
2.1 合成沸石分子筛的原料
• • • • • 硅源 铝源 矿化剂 模板剂 水
3
硅源
• • • • • 水玻璃 硅酸钠 硅溶胶 白炭黑 硅酯 （硅酸四甲酯，硅酸四乙酯等）
With seeds T (h) 40.3 35.1 7.6 VG ( %/h ) 1.31 1.65 3.41
28
T (h) 80.6 58.1 33.5
413 423 443
VG ( %/h ) 0.97 1.10 4.01
• 随晶化温度升高，成核诱导期缩短，表 明成核速率增大。 • 晶体生长速率也随温度升高而增大。
2.2
2.3
2.4
2.5
T-1 ×10 3 ( K-1 ) 温度对成核速率的影响
T-1 ×10 3 ( K-1 ) 温度对晶体生长速率的影响
• 以成核速率和晶体生长速率的对数值对温度的倒数作图。 • 根据阿仑尼乌斯方程，由直线斜率可得到表观成核活化能En和晶 体生长活化能Ec。
30
一些沸石样品的表观成核活化能En和晶体 生长活化能Ec

沸石分子筛

沸石分子筛

第三章 酸碱平衡同步练习P711．已知某成人胃液中，0.032H =+)(c mol·dm -3，)(-OH c =？ 解：1314w103.10.032101.0)(H )(OH --+-⨯=⨯==c K c2．据表3−1计算，100℃时，纯水中)(+H c 和)(-OH c 分别是多少？解：714w 102.3105.474)H )OH --+-⨯=⨯===K c c ((P721．某葡萄酒样品的pH=3.70，计算该葡萄酒中H 3O +之浓度。

解：pH= −lg )(+H c 3.70= –lg c (H +) c (H +)=2.0×10-4(mol/L) 2．一漂白剂溶液，0.036OH =-)(c mol·dm -3，计算该漂白剂的pH 值。

解：pOH= −lg )(O -H c=–lg0.036=1.4 pH=14–pOH=14–1.4=12.6 3．pH 值的适用范围是多少？ 答：1~144．人体温度为37℃时，其 w K =14104.2-⨯，若此时，血液的pH 值为7.4，计算此时血液中)(+H c 、)(-OH c 。

解：pH= −lg )(+H c 7.4= –lg c (H +) c (H +)=3.9×10-8(mol/L) ∵ c (H +)×c (OH −)=w K∴ 78-14w106.0103.9102.4)H )OH --+-⨯=⨯⨯==((c K cP751．判断正误，并说明理由。

（1）麻黄素(C 10H 15NO )是一种一元弱碱，常用作充血药物，室温时其 b K =4104.1-⨯，所以，其碱性强于氨水。

答：正确。

（2）因为氢氟酸的解离度大于醋酸的解离度，因此，氢氟酸的酸性强于醋酸。

答：错误。

因为解离度同时受T 、c 影响，因此不能在未知T 、c 时，仅据解离度大小比较弱电解质相对强弱。

2．解离度与解离平衡常数有何异同，关系如何？解离平衡常数 解离度 同 均可比较弱电解质相对强弱，且值越大，弱电解质相对越强。

沸石型分子筛在空气分离中的应用PPT课件

沸石型分子筛在空气分离中的应用PPT课件
得到产品为氮气和氧气，在工业中有极为广泛重要的应用。 氮气：用于合成氨、合成纤维、合成树脂。液氮还可用作深 度冷冻剂。高纯氮气用作色谱仪等仪器的载气。在化工行业， 氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气 体…… 氧气：用于冶炼工业、液氧作为火箭的助燃剂、医疗领域、 化工合成……
第15页/共32页
优点：改变表面窗口大小，孔径大小未改变， 对吸附速率影响小。
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金属阳离子的影响——Li+、Na+、K+
锂离子有近线性的吸收。 虽然在图中显示Ca的性 质更好，但在实际工业 生产中吸收压强（1.2bar） 和释放压强（.35bar，性 质更为优良。 选择性更好
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锂离子取代使得有较好 的吸附性能。 缺点：锂盐的价格高以 及合成上的困难 改进：发展低比例锂离 子取代的沸石分子筛
人工合成X-、Y-沸石也采取这一骨架类型。 骨架组成为[AlnSi12-nO48]n-，硅铝比可以在 一定范围内变化。一般将硅铝比低于2-3 的沸石称为X 型，而高于此值的称Y 型
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——阳离子的分布
第14页/共32页
三.沸石分子筛在空气分离中的应用 3.1空气分离的工业用途和意义
骨架中β-笼位于立方晶胞的顶 点，彼此之间以立方笼连接。 中心形成α-笼，α-笼通过三 维八元环孔道连接
第9页/共32页
A型分子筛是一种富铝沸石 铝为正三价，取代硅时使得骨架带有负电荷，需 要阳离子来中和，引入了正离子的反应中心 A型沸石正离子——Li+、Na+、K+
4A单胞组成： Na96[Al96Si96O384] ·216H2O
β-笼平均含： Na12[Al12Si12O48] ·27H2O

多级孔道分子筛材料PPT课件

多级孔道分子筛材料PPT课件

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22
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23
[M(Ⅰ),M(Ⅱ)]O·Al2O3·nSiO2·mH2O
式中M(Ⅰ)和M(Ⅱ)表示一价和二价金属离子 n表示硅铝比 m表示结晶水的数量
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3
20世纪50年代开始，开始进行沸石人工合成的 研究，即沸石分子筛。
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4
1.2 沸石分子筛的结构
分子筛的结构可分为三个层次：
1.初级结构单元：由Si和O或Al和O构成的硅氧 四面体或铝氧四面体。
2. 引入金属杂原子，可以改变分子筛的催化 性能。比如钛硅分子筛TS-1。在分子筛骨架内 引入金属钛后，使其在双氧水氧化体系中具有 优异的性能。
3. 择性催化。包括反应物择性催化；产物择 性催化和约束过渡态则行催化。
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14
择性催化示意图
.
15
2. 介孔分子筛
微孔沸石分子筛具有较好的催化性能， 但由于孔径大小的限制，对于大分子反应 无法应用。
(a)
(b)
2. 次级结构单元：由初级结构单元通过共享氧 原子组成的多元环
.
5Hale Waihona Puke .63. 笼形结构单元：由多元环围成的立体机构。
.
7
笼形结构单元通过连接便形成了沸石分子 筛骨架结构。
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8
从整体来看，沸石分子筛是具有多重孔道结 构的无机材料。比如ZSM-5具有直形孔道和之字形 孔道，而ZSM-11只具有直形孔道。
.
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3. 多级孔道分子筛材料
3.1 合成方法 1. 对微孔沸石分子筛进行酸碱处理
.
19
（a）为处理前 （b）为处理后
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20
2. 双模板剂分步水热合成
先合成微孔分子筛，在其还为完全 结晶时，加入介孔分子筛的模板剂，然 后进一步结晶。

Part 3-沸石分子筛的合成

Part 3-沸石分子筛的合成
通过氧桥键相连的两个 TO4中，如果其中有一个 TO4中的T位原子为Al ，则另一个T 位原子必为Si 或其他电价为4或更高的小的原子，例如，P。 如果两个 Al 原子通过氧桥键相连，则至少有一 个Al原子的配位数必须高于4，例如，5或6。
Al O Al
Al
O
P
Pauling规则：
• 骨架原子与氧原子半径之比 RT/RO ： 0.225 ～ 0.414 ，骨架 原子与氧生成离子－共价键，氧化数在+2与+5之间。 T原子局部环境相似： • 硅铝沸石：T－O之间：1.58～1.78Å
水热合成的特点

提高了水的有效溶剂化能力，使得反应物或最初生成的非均匀的凝胶 混合均匀和溶解


水热条件也使得成核速度和晶化速度提高许多倍
水热条件下，反应物的反应性能发生改变，反应活性提高（复杂离子 间的反应加速，水解反应加剧，物质的氧化还原电位明显变化）

水热条件下，某些特殊的氧化还原中间态和介稳相易于生成。能够使


二、合成方法
主要采用水热合成法
水热合成法

用于制取纯度较高的产品，以及合成自然界中不存在的分 子筛。是沸石和微孔晶体合成化学的基础与核心，也是沸 石和微孔晶体化合物最好的合成途径 水热合成反应


低温水热合成：25150C


高温水热合成：>150C
压力：自生压力，通常在 110 MPa
(b) Same as (a) with 6085 mole% H2O in the gels (c) Same as (a). Colloidal silica used as source of SiO2. (d) Effect of water content in gel on synthesis of zeolites Y and S. Colloidal silica employed at 100C. Al2O3 content is 210 mole% of anhydrous gel composition (e) The K2O-Al2O3-SiO2-H2O system at 100C. 9098 mole% H2O content of gels. Sodium silicate used as source of SiO2 (f) Same as (e) with 8092 mole% H2O

分子筛结构与性质(与“沸石”相关文档)共45张PPT

分子筛结构与性质(与“沸石”相关文档)共45张PPT
一 Y型沸石中的钠离子被多价阳离子取代后，可以完全改变沸石的催化特性，等等
水溶液中交换是离子交换最常用的方法 升至指定温度，抽真空，保持l小时， 含有双键的分子是可被极化的分子，和沸石之间也具有强的亲合力。
交换后的离子可调节晶体内的电场、表面酸性， ➢ 中孔沸石（十元环，ZSM-5等）
需要指出的是，采用本法测得的酸度和酸强度不能区分B酸和L酸
从而可改变沸石的性质、调节沸石的吸附和催 例如：MFI家族中，除了由硅铝组成ZSM-5以外，还有全硅 (Silicalite-1)，杂原子ZSM-5，TS-1等。
在高速气流中的吸水性；
化特性 经离子交换后，沸石的孔径及物化性质会有明显变化
009 mol/L的HCl溶液吸收，最后用0. Loewenstien规则
离子交换和高温焙烧交替进行
离子交换也可在密闭系统中进行，温度提高到150-300度左右，这样可使交 换过程强化，从而提高交换度和交换效率。
➢ 吸附性质 ➢ 高热稳定性 ➢ 酸性质 ➢ 骨架组成可变
孔性质
孔径 孔体积
表面积
均匀的微孔
与一般物质的分子大小的数量级相当
吸附位或者活性位绝大多数是在其微孔孔道内
1) 3A分子筛； 2) 4A分子筛； 3) 5A分子筛； 4) 10X分子筛； 5) 13X分子筛； 6) 硅胶； 7) 活性炭
孔体积
分子筛的结构代码
Code LTA LTL FAU MOR MFI -CLO *BEA
一些沸石分子筛对应的骨架代码
Abbreviated Name Linde Type A Linde Type L Faujasite Mordenite ZSM-5 (five) Cloverite Zeolite Beta

沸石分子筛的性能与应用课件

沸石分子筛具有较好的生物相容性和 稳定性，可以作为药物的载体，实现 药物的定向输送和控释。
医疗器械
沸石分子筛可以用于医疗器械的制造， 提高医疗器械的性能和安全性。
沸石分子筛的合成与制备
合成方法
模板法
通过有机模板剂诱导无机物生长， 形成具有特定结构的沸石分子筛。
溶剂法
利用特定的溶剂合成沸石分子筛， 通过调节溶剂的组成和浓度来控 制合成过程。
催化剂载体
沸石分子筛具有多孔结构和较大 的比表面积，可以作为催化剂的 载体，提高催化剂的活性和选择性。
在新能源领域的应用
燃料电池
沸石分子筛可以作为燃料电池的电极 材料，具有较好的电化学性能和稳定 性。
太阳能利用
沸石分子筛可以用于太阳能的转化和 储存，提高太阳能的利用效率。
在医药领域的应用
药物载体
质。
沸石分子筛的性能
吸附性能
沸石分子筛具有优异的吸附性能，能够吸附气体、液体和固体物质。
沸石分子筛的晶体结构中存在规则的孔道和空腔，这些孔道和空腔的大小和形状 可以根据沸石的种类进行调控。这种结构特点使得沸石分子筛能够根据分子的大 小和形状选择性地吸附物质，从而实现气体分离、液体精制和废气处理等应用。
无模板法
不依赖有机模板剂，通过无机物 之间的相互作用直接合成沸石分 子筛。
晶种法
在已存在的晶种基础上，通过控 制生长条件，促使晶体生长。
制备工艺
水热合成法
在高温高压的水溶液中，
1
通过控制反应时间和温度，
制备出沸石分子筛。
化学气相沉积法
4
通过气态反应物的化学反 应，在固体基底上制备沸 石分子筛薄膜。
沸石分子筛还具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够在高温和酸性或碱性环境下 使用。

沸石分子筛ppt

沸石分子筛
基本概念 • 分子筛
Molecular sieve
定义：分子筛是指具有均匀的微孔/介孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质 特点：具有筛分大小不同的流体分子的能力
• 沸石
ZeБайду номын сангаасlite
沸石（zeolite）是一种矿石，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现 有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典文zeolit） 。在希腊文中意为“沸腾”（zeo）的“石头”（lithos）。
应 用 领 域
在高新技术和先进材料方面的应用： (a) 微电子学中的微型器件：分子线路、光晶体管分子开关、传感器、 光储存器等，大规模集成电路中具有低介电常数的多孔材料 (b) 染料-沸石材料复合体作为微型激光器 (c) 在生物和医药领域中应用于酶和蛋白质的固定和分离 (d) 细胞/DNA的分离以用于构建生物微芯片 (e) 用于新型储能材料
(f) 制备导电高分子材料
(g) 微反应器
基本概念
基本概念
择形催化
a. Reactant Selectivity
b. Product Selectivity
+ CH3OH c. Transition State Selectivity
97%
100%
基本概念
定义：沸石是具有四面体骨架结构的硅铝酸盐 化学式： M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] · H2O 吸附性能 离子交换性能
特点： 筛分性能
基本概念
基本概念
孔道尺寸均一 比表面积大
ZSM-5
◄Y ▼ SBA-15
基本概念
传统领域： (a) 吸附材料：用于工业与环境上的分离、净化和干燥 (b) 催化材料：用于石油加工、石油化工、煤化工、精细化工 (c) 离子交换材料：用于洗涤剂工业，矿厂与放射性废液及废物处理

沸石分子筛的性能与应用课件


改性技术
酸碱改性
通过酸或碱处理，改变沸 石分子筛的表面性质和酸 碱性，提高其吸附性能和 催化活性。
金属离子植入
将金属离子植入沸石分子 筛的骨架或孔道中，形成 具有特定催化性能的复合 材料。
表面修饰
通过化学或物理方法对沸 石分子筛的表面进行修饰 ，改变其表面性质和吸附 性能。
沸石分子筛的合成与改性实例
离子交换性能
沸石分子筛具有良好的离子交换性能，能够与溶 液中的离子进行可逆的交换反应。
沸石分子筛的离子交换性能与其表面的可电离基 团和可交换阳离子的性质有关。
沸石分子筛的离子交换性能在许多领域都有应用 ，如水处理、土壤修复和化学分析等。通过离子 交换，可以去除溶液中的有害离子或提取有价值 的离子。
特性
沸石分子筛具有高比表面积、规则的 孔道结构、良好的热稳定性和水热稳 定性、可调的酸性等特性，使其在工 业上有广泛的应用前景。
沸石分子筛的分类
根据成分分类
根据孔径大小分类
可分为硅酸盐沸石、磷酸盐沸石和混 合型沸石等。
可分为微孔沸石、中孔沸石和大孔沸 石等。
根据晶体结构分类
可分为A型、X型、Y型、丝光沸石型 等。
用。
Hale Waihona Puke 4沸石分子筛的合成与改性合成方法
01
02
03
模板法
通过有机模板剂控制沸石 分子筛的晶体生长，合成 具有特定结构和性能的沸 石分子筛。
水热合成法
在高温高压条件下，通过 水作为反应介质，使无机 盐发生水解和缩聚反应， 形成沸石分子筛。
离子交换法
利用离子交换剂将硅酸盐 溶液中的阳离子交换为其 他阳离子，形成具有特定 结构的沸石分子筛。
潜在的应用价值。

第四节分子筛简介ppt课件

1988年 Davis成功合成了具有十八元环的VIP-5分子筛
20世纪90年代 Estermann和徐如人分别报道了两种新的具有二十元 环的超大孔Cloverite和JDF-20分子筛
1992年 Kresge用表面活性剂合成了一系列全新的MCM介孔分子筛
4
Chapter 3 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统
AlPO4-8 VPI-5 三叶沸石
JDF-20
代号 LTA CHA ERI MTT
FER MFI MEL MTW LTL MOR OFF FAU AET VFI CLO
孔道体系 8-8-8 8-8-8 8-8 10 10 10-8 10-10 10-10 12 12 12-8 12-8-8 12-12-12 14 18 20-20-20 20-10-8
14
§3-4 分子筛 化学
Chapter 3 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统

p区元素化学
§3-4 分子筛 化学
（3）笼——主要结构单元
各种环通过氧桥相互连接成三维空间的多面体叫晶 穴或孔穴，也有称为空腔，通常以笼(cage)来称呼。由笼 再进一步排列即成各种沸石的骨架结构。
p区元素化学
§3-4 分子筛 化学
• 按硅铝比分为A型、X型、Y型等分子筛
通式为：MO·Al2O3·xSiO2·yH2O 其中M代表K、Na、Ca等
习惯上：
SiO2/Al2O3摩尔比：2.2~3.0 叫X型分子筛； SiO2/Al2O3摩尔比：>3.0叫Y型分子筛； A型分子筛的硅铝比接近1：1。
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A型沸石
X，Y型沸石 丝光沸石
750800
8001000 300500
• 表面积：沸石具有很大的表面积，且主要是内表面积，外表面积仅占总 表面积约1%左右
3.2 沸石的化学性质： • 脱水： 部分脱水：吸附水，可逆，骨架不发生变化
完全脱水：结构水，不可逆，骨架发生变化或遭到破坏
研究方法：热失重法 (TGA)，微分热分析法 (DTA) Fig. DTA curves for a typical zeolite X and zeolite Y. The dehydration endotherm peak for zeolite X is about 40C higher than in zeolite Y
Fig. Stereoscan of zeolite BZSM-5 crystal
Fig. Stereoscan of zeolite MOR crystal (双硅源法合成)
Fig. Stereoscan of zeolite ZSM-5 crystal（吉林大学，2mm）
Fig. Particle size distribution of a zeolite A preparation obtained by measuring and counting 500 particles in optical photomicrographs
3. 沸石分子筛的物理和化学性质
3.1 沸石的物理性质： • 形态： 外观：白色晶体粉末 尺寸：约几个微米到十几个微米，有一定的颗粒尺寸分布 颜色：合成沸石中的碱金属或碱土金属被过渡金属离子交换后， 沸石的颜色随水合度而变化，因为这些离子的颜色变化取决于它们 处于何种水合状态
均匀性：一克沸石约含 1012 个晶粒，各个晶粒的组成并不完全
Fig. Stereoscan of zeolite LTA crystal
Fig. Stereoscan of zeolite A crystal partially converted to zeolite P
Fig. Stereoscan of zeolite X crystal
Fig. Stereoscan of zeolite X crystal about 50 m in size showing spinel-type contact twin and spheroids of zeolite P
• 空体积分数：各种已知结构的沸石的骨架密度数值可以与空体积分数用
直线相关联，基于这种关系可以预测未知沸石的结构
Table: The surface areas of different porous materials 多孔物质 细孔硅胶 活性氧化铝 活性碳 微孔玻璃 表面积 500600 230380 8001050 100200
300C 15 kilobars 400C 10 kilobars 500C 20 kilobars 700C 15 kilobars
Zeolite P, df =1.57, [Na5.33(AlO2)5.33(SiO2)10.66]15H2O + 80H2O
Analcime, df =1.85, [Na16(AlO2)16(SiO2)32]16H2O + 196H2O Jadeite, df =3.3, [Na4Al4(Si2O6)4] + 260H2O Albite, [Na4Al4(Si3O8)4] + Napheline, 4[Na8Al8Si8O化反应： 温度：在高温条件下，沸石会从一种晶相转变为另一种晶相， 或变为非沸石物质，直至晶格结构崩塌
时间：除温度条件外，沸石的晶相转变还取决于反应时间
压力：在很高的压力和温度下，沸石会转变为高密度的硅铝 酸盐，条件不同，可以变为不同的相态 Zeolite Y, df =1.25, Na64[(AlO2)64(SiO2)128]260H2O
• 溶液中的反应： 与强酸反应： Si/Al 1.5：沸石分解成硅铝溶胶 1.5 Si/Al 10：沸石分解成不溶性的氧化硅，以水合氧化硅形式沉淀 Si/Al 10：沸石不分解，但阳离子可被 H+ 或水合氢离子 H3O+ 取代 与强碱反应：在强碱中，处于介稳状态的沸石相也会发生晶相转变， 形成更稳定的相态
Table: Effect of changing the SiO2 / Al2O3 ratio on the properties of the zeolite Increasing SiO2 / Al2O3 ratio in a zeolite Increases acid resistance Increases thermal stability Increases hydrophobicity Decreases affinity for polar adsorbates
a
% Exchange
77 100 84 77
Structureb Adsorptionc
- 60 % - 80 % - 60 % no change - 89 % - 84 % - 71 % - 21 %
Loose powder (300 C, 8 hr in 100% steam) b Determined from loss in intensity of selected X-ray powder reflections c As determined from argon adsorption at -183 C and 700 torr
一致，但对粉末样品，可以认为是均匀的，所得的性质数据是整个 样品的平均值
Fig. A cluster of crystals of stilbite
Fig. Stereoscan of zeolite P-L showing complex twinning of rod-shaped crystals
• 水热转化 影响沸石对水蒸汽的稳定性的主要因素有： a) 沸石中的阳离子和离子交换度 b) 硅铝比：高硅铝比的沸石骨架水热稳定性比较高，水蒸气对沸石 的破坏主要是攻击骨架四面体中的铝离子 Table. Steam stability of zeolite Xa
Cation Form
K+ Na+ Ca2+ Ce3+
Decreases cation content, increasing pore volume Decreasing SiO2 / Al2O3 ratio in a zeolite
Increases hydrohilicity Increases cation exchange properties
• 热膨胀：沸石的热膨胀系数比较小，约 6.9x10-6 • 硬度：沸石的硬度在 4 5 之间(莫氏硬度) • 比热：沸石的比热约为 0.2 cal/gC • 密度：表观密度：沸石的表观密度约为1.92.3 g/cc • 热稳定性：沸石的热稳定性与沸石的类型和硅铝比有很大关系，大致范 围在500 1000 C • 孔体积：沸石的晶穴体积约占总体积的4050%，孔体积约 0.10.3 cc/g