分子筛论文
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高效分子筛材料的研究与应用探究第一章引言1.1 背景介绍分子筛是一种高效的固体吸附剂,具有特定的孔隙结构和选择性吸附能力,是目前化学和材料学领域的热门研究方向之一。
随着科技的不断进步和应用的不断拓展,分子筛材料在催化、吸附、分离等方面展示出重大潜力。
1.2 研究目的本篇文章旨在探究高效分子筛材料的研究现状和应用前景,分析其特点与优势,以及针对不同领域的应用案例。
第二章分子筛材料的原理与构造2.1 分子筛的定义和分类2.2 分子筛的原理与结构2.3 分子筛材料的合成方法第三章高效分子筛材料的特点与优势3.1 高选择性吸附能力3.2 大比表面积与孔隙结构3.3 稳定性与可调性3.4 狭窄孔径的相对分子筛第四章高效分子筛材料在催化领域的应用4.1 分子筛催化剂的发展历程4.2 分子筛催化剂的优势与挑战4.3 分子筛催化剂的应用案例第五章高效分子筛材料在吸附与分离领域的应用5.1 分子筛材料在气体吸附中的应用5.2 分子筛材料在液体吸附中的应用5.3 分子筛材料在分子分离中的应用第六章高效分子筛材料的挑战与展望6.1 分子筛材料的合成与结构调控6.2 分子筛材料的稳定性与再生性6.3 分子筛材料的性能优化与扩展第七章结论高效分子筛材料是当前研究领域中备受瞩目的材料之一,其特点与优势使其在催化、吸附、分离等方面具有广泛的应用潜力。
然而,其合成与调控、稳定性与再生性等问题仍需深入研究。
未来的发展中,我们可以通过改进合成方法、优化孔隙结构和开发新的应用领域等手段来进一步拓展高效分子筛材料的研究与应用。
《具有磁性ZIF-8链状结构杂化炭分子筛膜的制备及其气体分离性能》篇一一、引言随着工业的快速发展,气体分离技术在诸多领域,如化工、能源和环保等领域的应用愈发广泛。
近年来,膜分离技术以其高效率、低能耗等优点备受关注。
在众多膜材料中,ZIF-8(类沸石咪唑酯骨架-8)由于其独特的孔道结构和优异的性能在气体分离领域有着巨大的应用潜力。
本篇论文主要研究具有磁性ZIF-8链状结构杂化炭分子筛膜的制备及其在气体分离方面的性能。
二、材料制备本部分主要介绍具有磁性ZIF-8链状结构杂化炭分子筛膜的制备方法。
首先,选择合适的碳源和ZIF-8前驱体,通过化学气相沉积法或溶胶凝胶法等手段制备出ZIF-8链状结构的前驱体。
随后,将磁性材料(如Fe3O4等)引入到ZIF-8的前驱体中,通过热处理等方式使其形成稳定的杂化结构。
最后,经过一定的处理工艺,制备出具有磁性ZIF-8链状结构杂化炭分子筛膜。
三、膜的结构与性能本部分通过多种表征手段,如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等,对所制备的杂化炭分子筛膜的形貌、结构和性能进行表征。
结果表明,所制备的杂化炭分子筛膜具有明显的磁性ZIF-8链状结构,且具有良好的热稳定性和化学稳定性。
此外,该膜还具有优异的孔道结构和较高的气体分离性能。
四、气体分离性能研究本部分主要研究所制备的杂化炭分子筛膜在气体分离方面的性能。
首先,通过实验测定该膜在不同气体条件下的渗透性能和选择性能。
结果表明,该膜在H2/N2、CO2/CH4等混合气体体系中表现出优异的选择性能和较高的渗透性能。
此外,该膜还具有良好的磁响应性,可以通过外加磁场实现快速的气体分离和回收。
五、结论本篇论文成功制备了具有磁性ZIF-8链状结构杂化炭分子筛膜,并对其在气体分离方面的性能进行了研究。
结果表明,该膜具有良好的形貌、结构和性能,且在气体分离方面表现出优异的选择性能和较高的渗透性能。
此外,该膜还具有磁响应性,可以实现快速的气体分离和回收。
沸石分子筛的形貌控制与催化吸附功能的研究一、本文概述《沸石分子筛的形貌控制与催化吸附功能的研究》是一篇专注于沸石分子筛领域的深入研究论文。
沸石分子筛,作为一种具有高度有序孔道结构和可调变酸性的无机微孔晶体材料,在催化、吸附和分离等领域有着广泛的应用前景。
本文旨在通过控制沸石分子筛的形貌,进而调控其催化吸附功能,以实现更高效、更环保的催化反应和吸附过程。
本文将介绍沸石分子筛的基本性质,包括其结构特点、合成方法以及应用领域。
随后,本文将重点探讨沸石分子筛形貌控制的原理和方法,包括模板法、水热合成法、气相传输法等,以及这些方法对沸石分子筛结构和性能的影响。
在催化吸附功能的研究方面,本文将通过实验验证不同形貌的沸石分子筛在催化反应和吸附过程中的性能差异,探讨形貌控制对催化吸附功能的影响机制。
本文还将分析沸石分子筛的催化吸附性能与其孔道结构、酸性等性质之间的关系,为进一步优化沸石分子筛的催化吸附功能提供理论依据。
本文将对沸石分子筛形貌控制与催化吸附功能的研究进行总结和展望,分析当前研究中存在的问题和挑战,并提出未来研究的方向和重点。
本文的研究成果将为沸石分子筛在催化、吸附和分离等领域的应用提供新的思路和方法,具有重要的理论和实践意义。
二、沸石分子筛的形貌控制沸石分子筛的形貌控制是实现其催化吸附功能优化的关键步骤之一。
形貌控制不仅影响着分子筛的物理性质,如比表面积、孔结构等,还对其催化活性和吸附性能产生深远影响。
近年来,随着纳米技术的飞速发展,研究者们可以通过精确控制合成条件,实现沸石分子筛的形貌调控,从而进一步提升其催化吸附性能。
在形貌控制方面,研究者们通常采用模板法、水热合成法、微波辅助合成法等多种方法。
模板法是一种通过引入具有特定形貌的模板剂,引导沸石分子筛在模板剂的表面或孔道内生长,从而得到具有特定形貌的分子筛。
这种方法可以实现分子筛的形貌精确控制,但模板剂的去除过程可能会引入额外的杂质,影响分子筛的催化性能。
浅谈医院分子筛制氧机的应用【摘要】本文通过对制氧机的种类比较、医院供氧方式的选择、分子筛制氧机的原理、特点和构造的三方面论述,证明了分子筛制氧机以其自身的一些优势和性能逐渐被大多数医院所接受。
【关键词】分子筛;制氧机近年来,医疗机构医用氧气的供应方式经历了氧气瓶、液氧和医用分子筛制氧机等三个阶段的发展,分子筛制氧机以其自身的一些优势和性能的不断提高逐渐被大多数医院所认可,医院使用分子筛制氧机作为集中供氧系统氧源的比例不断增加。
为了医院选择合适的氧疗工具和保障患者用氧安全,下面我浅谈医院分子筛制氧机的应用,以供大家参考。
一、制氧机的种类比较目前市场常见的制氧机主要有三类:化学药剂反应收集器、分子筛制氧机和高分子膜制氧机。
1)化学制氧机:通过使用化学药剂反应而产生氧气。
优点:产生的氧气纯度较高。
缺点:作为医用氧,虽然制氧器价格不高,但要日积月累的购买化学药剂,费用非常高。
并且每次产氧的时间只有十几分钟,产氧量仅为100ml/min。
2)分子筛制氧机:是一种物理制氧法,通过分子筛的过滤吸附作用从空气中分离氧气。
优点:制氧时间较长,产气量也较大,制得的氧气纯净度高。
缺点:由于空气中含有大量的杂质和有机污染物等,分子筛经过一段时间的运行,上面会堆积大量的杂质细菌,造成筛孔很快被堵塞,制氧效率下降。
因此,需要经常的更换筛膜,费用大,如不及时更换,制氧机虽在工作,但氧的含量已经很低了。
3)高分子膜制氧机:利用高分子膜对空气中的氧气、氮气具有不同的渗透能力,使氧气、氮气分开,而获得一定含量的氧气。
优点:制氧时间较长,产气量也较大。
缺点:其产生的氧气纯度实际上只有30%,低于医用氧标准。
二、医院供氧方式的选择现代医院供氧基本采取集中供氧,氧气瓶直接进病房或手术室的方式逐渐被淘汰。
集中供氧基本可分为如下三种方式:1.由瓶氧经氧气汇流排减压集中供氧。
2.由液氧贮槽经液氧汽化器汽化、减压、稳压后集中供氧。
3.由变压吸附制氧机生产医用氧气,连续供氧。
摘 要MCM-22分子筛是一种常用的烃类转化反应微孔催化剂,MCM-41分子筛是一种新型、孔径可调的介孔材料。
本文在前人实验基础上继续探索研究复合MCM-22/MCM-41微孔-介孔复合分子筛的合成方法。
采用纳米组装法合成MCM-22/MCM-41复合分子筛,主要考察了纳米组装法晶化条件,即第一次晶化时间、第二次晶化时间、pH值、模版剂等因素对合成产物的影响,确定较好的条件以得到重复性好的MCM-22/ MCM-41复合分子筛。
微孔-介孔MCM-22/MCM-41复合分子最佳的合成条件如下:原料的老化时间为7h;第一步控制合成MCM-22纳米簇微孔相的晶化时间为5.5d,晶化温度为150℃;第二步合成MCM-41介孔相的晶化时间为3.5d,晶化温度为105℃ pH值为10.5,加入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)模板剂用量为2g。
通过XRD和SEM的表征结果可以看出,合成产物在XRD的大角度衍射图中出现了MCM-22特征衍射峰,小角度衍射图中出现MCM-41的特征衍射峰,SEM图中发现MCM-22纳米簇前趋体和短程有序的MCM-22/MCM-41复合分子筛,表明短程有序MCM-22/MCM-41复合分子筛已经形成。
关键词: MCM-22/MCM-41复合分子筛;纳米组装法;条件考察;合成表征AbstractThe MCM-22 zeolite is a kind of widely used porous catalyst in hydrocarbon transfer reaction. The MCM-41 molecular sieve is a new type mesoporous molecular sieve with adjustable pore diameter.The synthesis method of MCM-22/MCM-41 composite molecular sieve was exploered. The MCM-22/MCM-41 composite molecular sieve is prepared by nano-assembly method. The influence of pH, crystallization time and template agent are investigated, in order to improve the reproducibility of the synthesis method MCM-22/MCM-41 composite molecular sieve.In the synthesis process of MCM-22/MCM-41,The optimal synthesis conditions of MCM-22/MCM-41 are as follows:the aging time of raw is 7h, the first step of crystallization time for MCM-22 is 5.5d, the second step of crystallization time for MCM-41 is 3.5d, the PH is 10.5,the amount of CTAB is 2 g, The second step of the crystallization temperature for MCM-41 is 105 ℃.The XRD characterization of the molecular sieve shows that the synthetic product presents characteristic diffraction peaks of MCM-41 and MCM-22 in the small-angle and wide-angle XRD diffraction patterns. The nano-cluster precursor of MCM-22 and the short range order MCM-22/MCM-41 composite molecular sieve are found in SEM photograph. Result shows that short-range order MCM-22/MCM-41 composite has been prepared.Key words: MCM-22/MCM-41 composite molecular sieve; nano-assembly method; Characterization目 录第一章 前言 (1)1.1 研究背景与研究意义 (1)1.2.1 分子筛的结构与合成机理 (2)1.2.2 MCM-22分子筛的研究现状 (4)1.2.3 MCM-41分子筛的研究现状 (6)1.2.4 MCM-22/MCM-41复合分子筛的研究现状 (8)1.2.4.1原位合成法 (8)1.2.4.1.1单模板合成法 (8)1.2.4.1.2 双模板合成法 (9)1.2.4.2 后合成法 (9)1.2.4.2.1纳米组装法 (9)1.2.4.2.2 包埋法 (10)1.3 研究的主要内容 (10)第二章 实验材料与方法 (12)2.1 实验药品与仪器 (12)2.1.1 实验药品 (12)2.1.2 实验仪器 (12)2.2 纳米组装法合成MCM-22/MCM-41复合分子筛 (12)2.3 X射线衍射(XRD)实验、相对结晶度 (13)第三章 实验结果与讨论 (15)3.1 第一步晶化时间对分子筛合成的影响 (15)3.2 第二步晶化时间对分子筛合成的影响 (17)3.3第二步晶化时的PH值对分子筛合成的影响 (19)3.4 模版剂加入量对结晶度的影响 (20)3.5 实验重复性 (22)3.6 SEM图分析 (23)第四章结论 (27)4.1 结论 (27)参考文献 (28)致 谢 (30)声 明 (31)第一章 前 言1.1 研究背景与研究意义众所周知,催化剂是炼油和石油化工技术的核心。
分子筛在催化反应中的应用研究分子筛是一种具有均匀微孔结构的结晶性硅铝酸盐材料,由于其独特的孔道结构、高比表面积、良好的热稳定性和化学稳定性,在催化反应中得到了广泛的应用。
本文将对分子筛在催化反应中的应用进行详细的研究和探讨。
一、分子筛的结构与性质分子筛的结构主要由硅氧四面体和铝氧四面体通过共用氧原子连接而成,形成了规则的三维孔道结构。
这些孔道的大小和形状可以通过调节硅铝比和合成条件来控制。
分子筛具有高比表面积,这使得其能够提供大量的活性位点,有利于反应物的吸附和反应的进行。
此外,分子筛的孔道结构具有择形选择性,即只允许特定大小和形状的分子进入孔道内发生反应,从而提高反应的选择性。
二、分子筛在催化反应中的作用机制1、反应物的吸附与活化分子筛的孔道结构和表面性质能够使反应物分子在其表面发生吸附,并通过与活性位点的相互作用而被活化,降低反应的活化能。
2、择形催化由于分子筛孔道的尺寸限制,只有与孔道大小相匹配的分子能够进入孔道内进行反应,从而实现择形催化,提高目标产物的选择性。
3、酸催化作用分子筛表面存在酸性位点,如 Brønsted 酸位点(质子酸)和 Lewis 酸位点(缺电子中心),能够催化许多酸催化反应,如烃类的裂解、异构化等。
三、分子筛在各类催化反应中的应用1、石油化工领域在石油炼制过程中,分子筛催化剂被广泛应用于催化裂化、加氢裂化、异构化等反应。
例如,Y 型分子筛在催化裂化反应中能够将重质油转化为轻质油和气体产物,提高汽油的产量和质量。
2、精细化工领域在精细化工生产中,分子筛也发挥着重要作用。
例如,在甲苯的选择性氧化反应中,使用具有特定孔道结构的分子筛可以提高对苯甲醛的选择性。
3、环境保护领域分子筛催化剂在环境保护方面也有应用,如用于汽车尾气的净化、挥发性有机物(VOCs)的催化氧化等。
通过催化反应将有害气体转化为无害物质,减少对环境的污染。
四、分子筛的改性与优化为了进一步提高分子筛的催化性能,常常需要对其进行改性和优化。
摘 要ZSM-35沸石分子筛可广泛应用于芳烃烷基化、烯烃齐聚、二甲苯异构化、重整液和石脑油的改质,燃料油降低倾点等过程。
本文采用水热晶化法制备了ZSM-35沸石分子筛。
对合成出的分子筛进行了XRD、TG-DTG、SEM表征。
通过XRD的表征可知,ZSM-35沸石分子筛在水硅比、碱硅比、模硅比分别为11、0.11、0.1时,硅铝比(摩尔比)的范围为15~60,当水硅比、碱硅比、模硅比变成原来的两倍时硅铝比范围缩小至30~45。
本文还验证了乙二胺和吡啶均可作为ZSM-35沸石分子筛的模板剂。
利用TG-DTG测定了ZSM-35沸石分子筛中水和模板剂的含量。
SEM 表征结果表明由于使用的两种模板剂的分子的结构不同,导致合成的ZSM-35分子筛的微观结构有所差异,即晶面自由生长不同,以吡啶为模板剂合成出的ZSM-35微观结构呈现长片状,而以乙二胺为模板剂合成出的ZSM-35则呈现方片状。
关键词:ZSM-35,模板剂,硅铝比abstractZSM-35 zeolite can be widely applied in aromatic alkylation, olefins oligomerization, xylene isomerization and changing naphtha quality and reducing pour point in fuel oil . ZSM-35 zeolites is synthesized by hydrothermal crystallized process in this paper. The synthesized ZSM-35 zeolites is characterized by XRD、TG-DTG、SEM . The XRD characterization results of ZSM-35 shows that when H2O/SiO2、OH-/SiO2、R/SiO2 were 11 、0.11、0.1, the range of SiO2/ Al2O3 (mol range)is 15~60 ,but when H2O/SiO2、OH-/SiO2、R/SiO2 become twice the original , the range of SiO2/ Al2O3 down to 30~45. It proved that ethylenediamine and pyridine could be used as the template of ZSM-35 zeolites in this paper. The content of water and templates of ZSM-35 is measured by TG-DTG. SEM characterization results shows that the use of two different template in molecular structure lead to the different micro-structure in synthesizedZSM-35.The microcosmic structure of synthesized ZSM-35 is oblong shape when the template is pyridine and it is square shape when the template is ethylenediamine.Key word: ZSM-35, template, ratio of silicon and aluminium目 录第一章前言 (1)1.1选题背景 (1)1.2文献综述 (1)1.2.1 ZSM-35的合成方法 (1)1.2.2 纯硅ZSM-35沸石的合成 (2)1.2.3 模板剂 (3)1.2.3.1 以1.6—己二胺为模板剂合成ZSM-35 (4)1.2.3.2 以正丁胺为模板剂合成ZSM-35 (4)1.3 ZSM-35应用 (4)1.3.1 1-己烯骨架异构化 (4)1.3.2 二甲苯异构化反应 (5)1.4 ZSM-35晶粒大小对催化行为的影响 (5)1.5本文研究内容 (6)第二章实验部分 (7)2.1实验药品及仪器 (7)2.2 催化剂的制备 (7)2.3 催化剂表征 (8)2.3.1 XRD表征 (8)第三章实验结果与讨论 (9)3.1催化剂的表征结果 (9)3.1.1 催化剂的XRD表征结果 (9)第四章结论与展望 (15)4.1结论 (15)4.2 展望 (15)参考文献 (16)致谢 (18)附录 (19)第一章 前 言1.1选题背景由现代石油化工及合成化工业提供的化学产品中大约有90%是借助于催化过程生产的。
论文题目:超微5A分子筛对重金属离子的吸附研究专业:化学工程与工艺本科生:张赛(签名)指导老师:杨建利(签名)摘要工业废水处理是目前废水处理的难点之一。
废水中含有大量的重金属离子,对人体的危害巨大。
超微分子筛是目前分子筛领域的主要发展趋势之一。
由于晶粒尺寸极小,外表面积和表面原子数增大、表面能增高、表面酸量增大、外露孔口增多、孔道缩短、孔容及孔隙率增大,其对金属离子的吸附能力也将增强。
探讨超微分子筛吸附能力和最优化吸附条件,将是目前分子筛应用于工业废水处理领域的一个重要研究课题。
本研究采用蔗糖法和微波法两种不同方法制备超微5A分子筛,使用XRD、红外光谱扫描和扫描电镜进行分析,结果表明两种方法都能制备超微5A分子筛。
通过吸附试验表明超微5A分子筛具有更强的吸附性能。
并且确定超微5A分子筛的最优化吸附条件为:常温25℃、pH=11、最佳吸附时间大于1h。
对铬离子的吸附试验表明,超微5A分子筛对铬离子的最大吸附量为0.037mg/mg;拟合结果显示,超微5A分子筛对铬离子的吸附满足Langmuir 吸附等温式,其吸附速率满足二级吸附速率方程。
关键词:超微5A分子筛;重金属离子;铬离子;吸附研究类型:应用基础Subject :The Study of Adsorption of Heavy metal ions on Ultramicro 5A molecular sievingSpecialty : Chemical Engineering and TechnologyName : Zhang Sai(Signature)I nstructor: Yang Jianli (Signature)ABSTRACTIndustrial wastewater treatment is one of the difficulties of wastewater treatment. Wastewater contains a lot of heavy metal ions,which is harmful for human. Ultra-molecular sieving is a main trend in the development of molecular sieving field at present. Because the crystalline grain size is very tiny, its outer surface area and the atom number of surface increased sharply, surface energy accreted, surface acid amount augmented, exposed ostiole augmented, aperture shortened, pore volume and pore rate improved, the adsorption capacity for metal ions will also change. It is an important research topic in the field of wastewater treatment industry to investigate the adsorption strength and the optimal conditions of ultramicro molecular sieving.This study adopts sugar and microwave method to prepare ultramicro 5A molecular ing XRD, IR spectra and SEM analysis, the results show that both methods can be prepared by ultramicro 5A molecular sieving. Through adsorption experiments show that ultramicro 5A molecular sieving has a stronger adsorption. The optimum adsorption conditions were: temperature 25 ℃ and pH = 11, more than 1h. Adsorption test for Cr showed that the maximum adsorption of chromium ion on utramicro 5A molecular sieve is 0.373mg/mg.The fitting results showed that adsorption of chromium ion on utramicro 5A molecular sieve meets the Langmuir isotherm, and the adsorption rate meets the 2 Grade adsorption rate equation. Keywords: Ultramicro 5A molecular sieving, Heavy metal ions,Cr3+,Adsorption Thesis : Applied Basis目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 分子筛结构的特点 (1)1.3 分子筛的性质 (4)1.4 国内外分子筛研究动态与发展趋势 (5)1.5 国内外分子筛研究动态与发展趋势 (5)1.6 分子筛的合成方法 (7)1.7 分子筛的应用 (8)1.8 本课题的研究意义 (9)2 超微5A分子筛的制备 (10)2.1 试验方案的确定 (10)2.2原料药品及仪器 (10)2.3超微5A分子筛的合成路线 (11)2.4分子筛的制备 (11)2.4.1 常规法 (12)2.4.2 加入蔗糖法 (12)2.4.3 微波法 (12)2.5 分子筛结构和性能的表征 (13)2.5.1 X射线衍射法 (13)2.5.2 红外光谱分析 (14)2.5.3 扫描电镜 (14)2.5.4 产品的表征 (14)3 吸附试验 (17)3.1 分析方法 (17)3.2 结果与讨论 (19)3.2.1 常规和超微5A分子筛吸附效率的比较 (19)3.2.2 温度对超微分子筛吸附量的影响 (19)3.2.3 pH的影响 (20)3.2.4 超微5A分子筛的加量对吸附效率的影响 (21)3.2.5 超微5A分子筛的吸附等温线 (21)3.2.6 分子筛对铬离子的吸附速率 (24)4 结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1 绪论1.1 引言随着工业的迅速发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋严重,威胁人类的健康和安全。
分
子
筛
系别:13级化学系
班级:化学1班
姓名:***
学号:************
前言
多孔材料在许多领域有着广泛的应用,如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料,在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。
1932年,McBain提出了“分子筛”的概念。
分子筛是指具有均匀的微孔,其孔径与一般分子大小相当的一类物质。
分子筛的应用非常广泛,可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等。
分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体。
它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构,在晶格中存在着金属阳离子(如Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶体中多余的负电荷。
分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等。
接下来我们可以了解到分子筛的定义以及相关概念,分子筛的不同分类、分子筛的特点和性质,认识分子筛的结构和应用,了解分子筛的发展现状。
关键词:分子筛硅酸铝盐吸附剂合成沸石多微孔晶体
一.分子筛的定义
分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。
分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛。
二.概念解析
分子筛作用:自然界中存在的某些硅酸盐和铝硅酸盐具有笼形三维结构,这些均匀的笼可以有选择的吸附一定大小的分子。
这种作用叫做分子筛作用。
沸石分子筛:通常把例如八面沸石、丝光沸石这样的天然硅酸盐和铝硅酸盐叫做沸石分子筛。
分子筛:通常把人工合成的铝硅酸盐称为分子筛,例如X型分子筛、A型分子筛。
三.分子筛的分类
分子筛有天然沸石和合成沸石两种。
天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。
已发现有1000多种沸石矿,较为重要的有35种,常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。
主要分布于美、日、法等国,中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床,日本是天然沸石开采量最大的国家。
因天然沸石受资源限制,从20世纪50年代开始,大量采用合成沸石。
商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如
3A型、4A型、5A型分子筛。
含Na+的A型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,即为3A型分子筛;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,即为5A型分子筛。
1.3A分子筛
化学式:2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O
硅铝比:SiO2/ Al2O3≈2
2.4A分子筛
化学式:Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O
硅铝比:SiO2/ A l2O3≈2
应用:主要用于天然气以及各种化工气体和液体、冷冻剂、药品、电子材料及易变物质的干燥,氩气纯化,甲烷、乙烷、丙烷的分离。
3.10X分子筛
化学式:4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·(2.8±0.2) SiO2·(6-7)H2O 硅铝比:SiO2/ Al2O3≈2.6-3.0
应用:主要用于吸附分离芳烃及石蜡精制
4.13X分子筛
化学式:Na2O·Al2O3·(2.8±0.2)SiO2·(6-7)H2O
硅铝比:SiO2/Al2O3≈2.6-3.0
应用:主要用于气体的干燥与净化,空分装置原料气的净化(同
时去除H2O和CO2),液态碳氢化合物和天然气的脱硫(去除硫化氢和硫醇),催化剂载体。
5.富氧分子筛
5A小型富氧分子筛是一种特制的5A分子筛,是专为医疗保健制氧机而生产的,该分子筛具有制氧纯度高、速度快、使用寿命长的特点,是5A分子筛在医疗保健行业的一个重要应用。
化学式:4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·2 SiO2
硅铝比:SiO2/Al2O3≈2
应用:除具有一般5A分子筛的特性外,主要用于变压吸附制氧。
四.分子筛的结构
分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体。
它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构,在晶格中存在着金属阳离子(如Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶体中多余的负电荷。
五.分子筛的性能、
分子筛为粉末状晶体,有金属光泽,硬度为3~5,相对密度为2~2.8,天然沸石有颜色,合成沸石为白色,不溶于水,热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。
分子筛有很大的比表面积,达300~1000m2/g,内晶表面高度极化,为一类高效吸附剂,也是一类固体酸,表面有很高的酸浓度与酸强度,能引起正碳离子型的催化反应。
当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时,可调整孔径,改变其吸附性质与催化性质,从而制得不同性能的分子筛催化剂。
分子筛又根据不同物质的极性或可极化性而优先吸附的次序。
一般极性强的分子容易被吸附。
分子筛的热稳定性好,能经受住600摄氏度-700摄氏度的短暂高温,分子筛不熔于水,但溶解于强酸和强碱,故可在PH5-11的介质中使用,在盐溶液中能交换其他阳离子。
六.分子筛的工作原理
吸附功能:分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力),其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对极性分子(如水)和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。
筛分功能:分子筛的孔径分布非常均一,只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部。
通过吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子,所以被形象的称为“分子筛”。
七.分子筛的特点与应用领域
分子筛的特点:分子筛的孔道具有非常高的内表面积,为此分子筛适合用作深度干燥,选择吸附和催化,与其它吸附剂比较分子筛有突出的特性:1、非常高的吸附容量2、选择性吸附和分离3、催化特性4、离子交换特性
分子筛的用途:分子筛的特性使其广泛应用于石油化工、天然气、冷冻、食品等领域。
主要应用范围有:1、气体和液体的干燥;2、气体和液体的纯化;3、气体和液体的分离;4、加氢裂化,催化裂化和异构化催化剂;5、洗涤助剂和软水剂。
八.分子筛的发展及国内外研究现状
最早被应用于分离领域的分子筛是自然界存在的沸石。
目前世界上累计发现的天然沸石大约为40种,其中能够确定结构的大约为30种。
早期沸石主要用于脱水、有机蒸汽中的小分子的吸附等等。
随后人们根据天然沸石出产的地质条件,人工合成出了低硅沸石。
到19世纪50年代末,低硅分子筛已经大量应用于气体吸附、石油化学工业中得催化裂化与异构化及离子交换等领域。
如今多孔分子筛材料的研究已经成为多学科包括化学、材料学、物理学、生物学等高度交叉的热点方向与领域,而且多孔分子筛的研究不再局限于石油化工的催化裂化、酸碱催化和小分子的分离,而呈现出向能源、材料、信息、环境等高新技术领域渗透和转化的趋势。
多空分子筛材料的应用已由吸附、分离、催化、离子交换等传统
领域向生物医药、环境保护和和治理、能量储存等高新技术领域拓展,成为值得人们期待的先进材料。
目前炼油化工领域最主要的工艺催化裂化用的催化剂都是分子筛。
一直以来,国外该领域的研究引领世界炼油工业发生了几次革命。
近年来,我国分子筛研究取得重大进展,在沸石分子筛合成、介孔材料研究等领域均达到国际领先水平。
20世纪60年代美国UOP公司原创性合成Y沸石分子筛,成功地用于石油催化裂化制汽油。
同样,上个世纪70年代美国Moibil 公司发明了ZSM-5分子筛,也引发了石油化工的一场革命。
近年来,我国的分子筛催化材料的合成与制备以及催化转化研究等也受到了国界的高度重视,自“七五”以来,先后获得国家自然科学基金重大项目,国家攀登计划与国家重大基础科学项目等的立项支持,已取得了一系列重大科技成果,尤其是沸石分子筛合成、介孔材料研究等领域均处于国际前沿,在国际学术界有了相当的地位。