沸石分子篩是什麼

2021-03-22 07:21:20 字數 3414 閱讀 2544

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沸石分子篩是結晶鋁矽酸金屬鹽的水合物,其化學通式為:mx/m[(alo2)x·(sio2)y]·zh2o。m代表陽離子,m表示其價態數,z表示水合數,x和y是整數。

沸石分子篩活化後,水分子被除去,餘下的原子形成籠形結構,孔徑為3~10å。分子篩晶體中有許多一定大小的空穴,空穴之間有許多同直徑的孔相連。由於分子篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內部,而把比孔徑大的分子排斥在其空穴外,起到篩分分子的作用,故得名分子篩。

2樓:匿名使用者

1、什麼是沸石分子篩

沸石分子

篩具有晶體的結構和特徵,表面為固體骨架,內部的孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之間有孔道相互連線,分子由孔道經過。由於孔穴的結晶性質,分子篩的孔徑分布非常均一。

分子篩依據其晶體內部孔穴的大小對分子進行選擇性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥較大物質的分子,因而被形象地稱為"分子篩"。

分子篩吸附或排斥的功能受分子的電性影響。合成沸石具有根據分子的大小和極性而進行選擇性吸附的特殊功能,因而可以對氣體或液體進行乾燥或純化,這也是分子篩可以進行分離的基礎。合成沸石可以滿足工業界對吸附和選擇特性產品的廣泛需求,在工業分離中也大量應用到合成沸石分子篩。

uop分子篩的優越性

自從四十年代末ucc的科學家們發明了第一代合成分子篩以來,uop的分子篩技術日新月異。今天,uop的分子篩以高效、低耗和可靠著稱於世。

借助uop分子篩的高吸附容量,使用者可能降低分子篩的裝填量,延長吸附週期,更重要的是,借助此優越性,使用者可以顯著降低其投資和操作費用,降低能耗。這在能源日趨緊張的今天格外引人注目。

高度的可靠性使使用者不再為意外停車而困擾,這是uop分子篩帶給他們信心。

傳統的分子篩可用做乾燥劑、吸附劑以及離子交換劑,uop還為非傳統應用領域提供高矽沸石系列分子篩, 包括去除影響食物及飲料的口味或造成異味的有機體的分子篩。

2.兩種常用沸石分子篩結構圖

沸石分子篩的吸附作用有兩個特點:

(1)表面上的路易斯中心極性很強;

(2)沸石中的籠或通道的尺寸很小,使得其中的引力場很強。因此,其對吸附質分子的吸附能力遠超過其他型別的吸附劑。即使吸附質的分壓(或濃度)很低,吸附量仍很可觀。

沸石分子篩的吸附分離效果不僅與吸附質分子的尺寸和形狀有關,而且還與其極性有關,因此,沸石分子篩也可用於尺寸相近的物質的分子。

a型沸石分子篩

b型沸石分子篩

a型分子篩

類似於nacl的立方晶系結構。若將nacl晶格中的na+和cl-全部換成β籠,並將相鄰的β籠用γ籠聯結起來就得到a-型分子篩的晶體結構。8個β籠聯結後形成乙個方鈉石結構,如用γ籠做橋聯結,就得到a-型分子篩結構。

中心有乙個大的α的籠。α籠之間通道有乙個八元環視窗,其直徑為4å,故稱4a分子篩。

若4a分子篩上70%的鈉離子為ca2+交換,八元環可增至5å,對應的沸石稱5a分子篩。反之,若70%的na+為k+交換,八元環孔徑縮小到3å,對應的沸石稱3a分子篩。

x-型和y-型分子篩 類似金剛石的密堆六方晶系結構。若以β籠為結構單元,取代金剛石的碳原子結點,且用六方柱籠將相鄰的兩個β籠聯結,即用4個六方柱籠將5個β籠聯結一起,其中乙個β籠居中心,其餘4個β籠位於正四面體頂點,就形成了八面體沸石型的晶體結構。

用這種結構繼續鏈結下去,就得到x-型和y型分子篩結構。在這種結構中,由β籠和六方柱籠形成的大籠為八面沸石籠,它們相通的窗孔為十二元環,其平均有效孔徑為0.74nm,這就是x-型和y-型分子篩的孔徑。

這兩種型號彼此間的差異主要是si/al比不同,x-型為1~1.5;y型為1.5~3.

0。絲光沸石型分子篩

這種沸石的結構,沒有籠而是層狀結構。結構中含有大量的五元環,且成對地聯絡在一起,每對五元環通過氧橋再與另一對聯結。聯結處形成四元環。

這種結構單元進一步聯結形成層狀結構。層中有八元環和十二元環,後者呈橢圓形,平均直徑0.74nm,是絲光沸石的主孔道。

這種孔道是一維的,即直通道。

高矽沸石z**(zeolite socony mobil)型分子篩

這種沸石有乙個系列,廣泛應用的為z**-5,與之結構相同的有z**-8和z**-11;另一組為z**-21、z**-35和z**-38等。z**-5常稱為高矽型沸石,其si/al比可高達50以上,z**-8可高達100,這組分子篩還顯出憎水的特性。它們的結構單元與絲光沸石相似,由成對的五元環組成,無籠狀空腔,只有通道。

z**-5有兩組交叉的通道,一種為直通的,另一種為之字型相互垂直,都由十元環形成。通道呈橢圓形,其視窗直徑為(0.55-0.

60)nm。屬於高矽族的沸石還有全矽型的silicalite-1,結構與z**-5一樣,silicalite-2與z**-11一樣。

3.沸石分子篩的作用機理

分子篩具有明確的孔腔分布,極高的內表面積(600m2/s)良好的熱穩定性(1000℃),可調製的酸位中心。分子篩酸性主要**於骨架上和孔隙中的三配位的鋁原子和鋁離子(alo)+。經離子交換得到的分子篩hy上的oh基顯酸位中心,骨架外的鋁離子會強化酸位,形成l酸位中心。

像ca2+、mg2+、la3+等多價陽離子經交換後可以顯示酸位中心。cu2+、ag+等過渡金屬離子還原也能形成酸位中心。一般來說al/si比越高,oh基的比活性越高。

分子篩酸性的調製可通過稀鹽酸直接交換將質子引入。由於這種辦法常導致分子篩骨架脫鋁。所以nay要變成nh4y,然後再變為hy。

因為分子篩結構中有均勻的小內孔,當反應物和產物的分子線度與晶內的孔徑相接近時,催化反應的選擇性常取決於分子與孔徑的相應大小。這種選擇性稱之為擇形催化。導致擇形選擇性的機理有兩種,一種是由孔腔中參與反應的分子的擴散係數差別引起的,稱為質量傳遞選擇性;另一種是由催化反應過渡態空間限制引起的,稱為過渡態選擇性。

4.沸石分子篩的應用

沸石分子篩具有複雜多變的結構和獨特的孔道體系,是一種效能優良的催化劑。z**-5與y型沸石分子篩共同作用應用於fcc反應,以獲得較高產率的汽油、丙烯和丁烯。mcm-22沸石分子篩在烷基化反應上具有顯著的優勢,例如mcm-22作為液相烷基化催化劑催化苯和乙烯反應製備乙苯,不僅提高了乙苯選擇性,並且mcm-22本身的穩定性高,用量少,可以在反應器中進行原位再生,而其它種類催化劑則必須從反應器中取出另行再生。

在短鏈烷基取代芳烴的合成反應上,mcm-56有更好的活性,並且不容易失活。z**-22在許多任務藝中用作催化劑,但主要是用於丁烯骨架異構和正庚烷異構化兩個方面。

近年來,沸石分子篩由於具有獨特的結構及效能,已經在吸附分離、催化等領域取得了廣泛的應用。但其至今仍具有很大的研究意義,很多學者仍致力於沸石分子篩的研究中。總之,沸石分子篩已經並且繼續改變著化工行業及人類的生活。

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它具有晶體的結構和特徵,表面為固體骨架,內部的孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之間有孔道相互連線,分子由孔道經過。由於孔穴的潔淨性質,分子篩的孔徑分布非常均一。

分子篩依據其晶體內部孔穴的大小對分子進行選擇性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥較大物質的分子。沸石分子篩按其孔或通道體系可分為小孔,中孔(介孔)和雙孔沸石三個組別。可用於富氧空氣的變壓吸附分離。

沸石和分子篩有什麼區別

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