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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。
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。
分子篩基本特性:
分子篩對水或各種氣,液態(tài)化合物可逆吸附及脫附;
金屬陽(yáng)離子易被交換;
分子篩內部空腔和通道形成非常高的內表面積。
1、根據分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應:分子篩晶體具有蜂窩狀的結構,晶體內的晶穴和孔道相互溝通,并且孔徑大小均勻,固定(分子篩空腔直徑一般在3—15埃之間),與通常分子的大小相當,只有那些直徑比較小的分子才能通過(guò)沸石孔道被分子篩吸附,而構型龐大的分子由于不能進(jìn)入沸石孔道,則不被分子篩吸附。而硅膠,活性氧化鋁和活性碳沒(méi)有均勻的孔徑,孔徑分布范圍十分寬廣,所以沒(méi)有篩分性能。
2、根據分子極性,不飽和度和極化率的選擇吸附:分子篩對于極性分子和不飽和分子有很高的親和力;在非極性分子中,對于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢。此外,沸點(diǎn)越低的分子,越不易被分子篩所吸附。
分子篩的催化性能:
分子篩晶體具有均勻的孔結構,孔徑的大小與通常分子相當;它們具有很大的表面積。而且表面極性很高;平衡骨架負電荷的陽(yáng)離子,可進(jìn)行離子交換;一些具有催化活性的金屬也可以交換導入晶體,然后以的分散度還原為元素狀態(tài);同時(shí)分子篩骨架結構的穩定性很高。這些結構性質(zhì),使分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑,而且成為有效的催化劑和催化劑載體。
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。