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分子篩回收 |
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分子篩的主要結構:
分子篩的化學(xué)組成通式為:(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O,M代表金屬離子(人工合成時(shí)通常為Na),n代表金屬離子價(jià)數, x代表SiO2的摩爾數,也稱(chēng)為硅鋁比,p代表水的摩爾數。分子篩骨架的基本結構是 SiO4和AlO4四面體,通過(guò)共有的氧原子結合而形成三維網(wǎng)狀結構的結晶。這種結合形式,構成了具有分子級、孔徑均勻的空洞及孔道。由于結構不同,形式不同,“籠”形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “籠”的結構。
由于A(yíng)lO4四面體具有一個(gè)負電荷,可以結合鈉等離子,成為電中性。在水溶液中,Na 很容易與其他陽(yáng)離子交換。大多數分子篩催化劑是多價(jià)金屬陽(yáng)離子或H的交換物,分子篩具有酸性和對分子大小的選擇性,可以作為催化劑或載體使用。高二氧化硅沸石對有機基團表現出很高的親和力,相比之下,低二氧化硅沸石由于具有Lewis和Bronsted酸特性而表現出親水性。 硅及鋁原子通過(guò)氧構成氧環(huán),氧環(huán)的大小決定沸石的細孔孔徑。每個(gè)氧環(huán)的氧原子數目為4~12個(gè)。通常具有分子篩作用的有八元環(huán)(0.4~0.5nm)、十元環(huán) (0.5~0.6nm) 及十二元環(huán) (0.7~ 0. 9nm)。具有十二元氧環(huán)的有Y型分子篩 (x= 3.1~6.0)和絲光沸石(x=9~11)。前者可用做裂化催化劑、雙功能催化劑,后者可用作的歧化催化劑。
十元氧環(huán)的有ZSM-5、ZSM-11等部分 ZSM系列分子篩。
按催化性質(zhì),分子篩催化劑可以分為以下幾點(diǎn):
1、酸催化劑,利用分子篩的表面酸性進(jìn)行催化反應;
2、雙功能催化劑,分子篩可以負載鉑、鈀類(lèi)的金屬,得到兼有金屬催化功能和酸催化功能的雙功能分子篩催化劑;
3、擇形催化劑,由于分子篩的催化作用一般發(fā)生在晶體內空間,分子篩的孔徑大小和孔道結構對催化活性和選擇性有很大的影響。分子篩具有規整而均勻的晶內孔道,而且孔徑大小接近于分子尺寸,使分子篩的催化性能隨反應物分子、產(chǎn)物分子或反應中間物的幾何尺寸的變化而顯著(zhù)變化。
分子篩是一類(lèi)結晶的硅鋁酸鹽,由于它具有均一的孔徑和的比表面積,所以具有許多的特點(diǎn)。
1、按分子的大小和形狀不同的選擇吸附作用,即只吸附那些小于分子篩孔徑的分子;
2、對于小的極性分子和不飽和分子,具有選擇吸附性能,極性越大,不飽和度越高,其選擇吸附性越強;
3、具有強烈的吸水性。哪怕在較高的溫度、較大的空速和含水量較低的情況下,仍有相當高的吸水容量。
5A分子篩的有效孔徑為5?(0.5nm),可以吸附小于其孔徑的任何分子,一般稱(chēng)為鈣分子篩。它除了具有3A,4A分子篩所具有的功效外,還可吸附C3-C4正構烷烴,氯乙烷,溴乙烷,丁醇等;可用于正異構烴分離、變壓吸附分離及水和二氧化碳的共吸附,基于5A分子篩的工業(yè)特點(diǎn),其選擇吸附性高、吸附速度快、特別適用于變壓吸附,可適應各種大小的制氧、制氫、制二氧化碳等氣體變壓吸附裝置,是變壓吸附行業(yè)中的。
4A分子篩是一種堿金屬硅鋁酸鹽,能吸附水、NH3、H2S、二氧化硫、二氧化碳、C2H5OH、C2H6、C2H4等臨界直徑不大于4A的分子。廣泛應用于氣體、液體的干燥,也可用于某些氣體或液體的精制和提純,如氬氣的制取。