沸石分子筛

合集下载

沸石分子筛的作用

沸石分子筛的作用

沸石分子筛的作用沸石分子筛是一种常用的吸附剂和催化剂,具有广泛的应用领域。

它的作用主要体现在以下几个方面:1. 吸附作用沸石分子筛具有很大的比表面积和丰富的微孔结构,因此能够吸附并固定一些分子或离子。

在工业生产中,沸石分子筛被广泛应用于气体、液体和固体的吸附分离过程中。

例如,在石油炼制过程中,沸石分子筛可以吸附和分离石脑油中的硫化物和酸性物质,提高燃料的质量。

此外,沸石分子筛还可以用于水处理领域,去除水中的重金属离子和有机污染物。

2. 分子筛作用沸石分子筛的微孔结构可以通过筛选分子大小和形状来实现分离和选择性吸附。

沸石分子筛中的微孔大小通常在0.3-10纳米之间,可以限制大分子的进入,只允许小分子通过。

这种分子筛作用使得沸石分子筛在石油化工、化学、医药等领域具有重要应用。

例如,在石油加工过程中,沸石分子筛可以实现对不同碳链长度的烷烃的分离,从而得到具有不同用途的产品。

3. 催化作用沸石分子筛具有良好的酸碱性质,可以作为催化剂用于各种化学反应中。

例如,沸石分子筛可以用作催化裂化反应中的催化剂,将重质石油馏分转化为轻质燃料。

此外,沸石分子筛还可以用于催化重整反应、异构化反应、氧化反应等。

沸石分子筛的催化作用可以提高反应速率、改变反应产物分布和提高产品的选择性。

4. 离子交换作用沸石分子筛中的阳离子可以与外界溶液中的阴离子进行交换,从而实现离子的选择性吸附和分离。

这种离子交换作用使得沸石分子筛可以用于水处理、环境修复等领域。

例如,沸石分子筛可以用于处理含有铵离子的废水,将其中的铵离子与沸石中的钠离子交换,从而实现对铵离子的去除。

沸石分子筛在吸附、分子筛、催化和离子交换等方面具有重要的作用。

它的广泛应用在很大程度上促进了化工、环保、能源等领域的发展。

随着科学技术的不断进步,沸石分子筛的性能和应用领域还将不断拓展,为人们的生产和生活提供更多的便利和效益。

沸石分子筛吸附

沸石分子筛吸附

沸石分子筛吸附1. 引言沸石分子筛是一种具有微孔结构的天然或合成矿物,由于其独特的孔隙结构和化学性质,广泛应用于吸附分离、催化反应和离子交换等领域。

本文将详细介绍沸石分子筛吸附的原理、应用和优势。

2. 原理沸石分子筛是一种多孔材料,其结构由硅氧四面体和铝氧六面体组成的三维网络构成。

沸石分子筛的孔隙大小可以根据应用需求进行调控,通常在纳米尺度范围内。

这种孔隙结构使得沸石分子筛具有较大的比表面积和高度的孔隙容积,有利于吸附分子。

沸石分子筛的吸附原理是通过孔道中的静电作用、范德华力和电子云效应等相互作用力,将目标物质吸附在其表面。

静电作用是指沸石分子筛表面带有正负电荷,与目标物质之间的电荷相互作用。

范德华力是指沸石分子筛表面的分子与目标物质之间的非共价作用力。

电子云效应是指目标物质中的电子云与沸石分子筛孔道中的电子云之间的相互作用。

3. 应用3.1 吸附分离沸石分子筛在吸附分离领域有广泛应用。

由于其孔隙结构的可调控性,可以选择性地吸附分离不同大小、形状和极性的分子。

例如,沸石分子筛可以用于去除有机溶剂中的水分、去除废气中的有害物质、分离石油中的杂质等。

3.2 催化反应沸石分子筛也被广泛应用于催化反应中。

其孔隙结构可以提供大量的活性位点,促进反应物分子的吸附和反应发生。

沸石分子筛还可以调节反应物分子的扩散速率,提高反应的选择性和效率。

例如,沸石分子筛可以用于催化裂化、催化重整、催化氧化等反应。

3.3 离子交换由于沸石分子筛具有高度的孔隙容积和可调控的孔隙大小,可用于离子交换。

沸石分子筛表面带有正负电荷,可以吸附和释放离子。

通过调节沸石分子筛的孔隙结构和表面电荷,可以实现对特定离子的选择性吸附和分离。

离子交换广泛应用于水处理、废水处理、离子分离等领域。

4. 优势沸石分子筛具有以下优势:•高度的比表面积和孔隙容积,有利于吸附分子。

•可调控的孔隙大小和表面电荷,实现对特定分子的选择性吸附和分离。

•良好的热稳定性和机械强度,能够在高温和高压条件下使用。

沸石分子筛的性能特点

沸石分子筛的性能特点
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
•Байду номын сангаас溶液中旳反应:
25
① 骨架Si、Al可用Ga、P等取代→杂原子取代分子筛② 可调变表面酸性及其他活性中心旳强度和浓度,或者调变分子筛表面旳吸附性质,从亲水性到疏水性。 如:阳离子互换→酸性分子筛、碱性分子筛 a、取得酸性:Na型 → H型 例如:NaY → HY 互换剂:NH4NO3、也可直接用酸溶液进行互换。 b、取得较强碱性: Na型 → K、Rb、Cs型 互换剂:碱金属旳硝酸盐等可分解型盐类。 碱性强弱:NaY< KY< RbY< CsY、NaX< KX< RbX< CsX
• 水热转化
Table. Steam stability of zeolite XaCation Form % Exchange Structureb Adsorptionc K+ 77 - 60 % - 89 % Na+ 100 - 80 % - 84 % Ca2+ 84 - 60 % - 71 % Ce3+ 77 no change - 21 % a 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

分子筛

分子筛

1.23
1.23 2.45 5.00 31.00
2.5
2.5 4.9 10 >30
0.8~0.9
0.9~1.0 0.9~1.0 0.58~0.70 0.52~0.58 7
⑵分子筛的结构
①、硅(铝)氧四面体(一级结构单元)
O O Si O O 硅 四 体 氧 面 ( 面 ) 平 图 硅 四 体 体 氧 面 立 图 表 硅 示 , 表 氧 示 )
一个α笼的周围有八个β笼和十个γ笼。α笼和β笼是通过六元环互相
沟通的。同时,一个α笼的周围还有与其相邻的α笼。它们是通过八元环相 互沟通的。八元环是A型分子筛的主晶孔,其孔径为0.45nm,所以是A型分子
筛主要的孔径.
当阳离子不同时,主要通道的孔径也会有变化。
19
α 笼最大孔口为八元环,A型沸石的单胞组成:
M / n [(AlO2 ) p (SiO2 )q ] yH2O
5
& 各种分子筛的区别,首先表现在化学组成上的不同, 而化学组成上的区别最主要的在于硅铝比的不同。
A型分子筛,m=2;X型分子筛,m=2.1-3.0 Y型分子筛,m=3.1-6.0;丝光沸石,m=9-11
& 一般硅铝比m增加,耐酸性和耐热性增加,耐碱 性降低。硅铝比不同,分子筛的结构和表面酸性 质也不同。
体共同组成的,称为立方八面体。
β笼互相连接就可形成A型、X型和Y型分子筛,它是这些型式分 子筛晶体结构的基础。
15
描述分子筛空间结构的常见概念
晶穴与外部或其它晶穴相通的部位,称作晶孔,也叫做孔、孔口、窗口、 晶窗等。 沸石结构中多面体通过所有的面与外部或其它多面体相结,因此组成晶穴 的每一个多元环都可以看作是晶孔。沸石中主晶穴与主晶穴相通的部位是围着 主晶穴的多元环称为该沸石的主晶孔。例如:A型沸石的主晶孔是八元环,X、 Y型沸石的主晶孔是十二元环。 由晶穴按一定规则堆积而成的分子筛晶体骨架,相邻的晶穴之间是由晶 孔互相沟通的,这种由晶穴和晶孔所形成的无数通道,就叫做孔道,也称通道。

沸石分子筛 书

沸石分子筛 书

沸石分子筛书沸石分子筛是一种常见的多孔材料,主要由硅氧聚合物构成。

它的分子结构具有一定的规则性,其中的孔道大小和形状可以通过加工调控。

沸石分子筛因其独特的结构和性质,在各个领域都有广泛的应用。

下面就来介绍一下沸石分子筛的一些特性和应用。

1.孔道结构沸石分子筛具有复杂的孔道结构,这是其最为显著的特点之一。

这些孔道大小不一,形状各异,可以为不同大小和性质的分子提供准确的选择性吸附。

这种选择性吸附特性使沸石分子筛在催化、吸附分离等领域有着广泛的应用。

2.离子交换能力沸石分子筛具有较强的离子交换能力。

它可以通过吸附过程中的离子交换来实现对溶液中离子物质的分离和去除。

这种性质使得沸石分子筛在水处理、环境保护等领域具有重要的应用价值。

3.热稳定性沸石分子筛具有优异的热稳定性,能够在高温条件下保持其结构的稳定性。

这使得沸石分子筛能够在高温催化反应中发挥重要的作用,在石油化工、催化剂等领域有着广泛的应用。

4.分子筛催化剂沸石分子筛作为一种优秀的催化剂载体,被广泛应用于化学工业中的催化反应过程中。

它可以通过调控孔道大小和形状来实现对反应物的选择性吸附和脱附,进而提高反应的效率和选择性。

典型的应用包括裂化、合成气制甲醇、烯烃异构化等。

5.吸附分离材料沸石分子筛的孔道结构可以选择性地吸附和分离不同大小和性质的分子。

这使得沸石分子筛在吸附分离领域具有重要的应用价值。

例如,可用于气体分离、液体分离等。

6.反应条件控制与调控沸石分子筛作为一种功能材料,能够通过调控孔道结构和表面性质,实现对反应条件的控制和调控。

这将有助于提高反应的选择性、效率和经济性。

总之,沸石分子筛作为一种多孔材料,具有复杂的孔道结构和优异的性能,在催化、吸附分离、环境保护、水处理等领域具有重要的应用价值。

研究沸石分子筛的性质和应用,对于促进相关领域的发展和创新具有重要的意义。

分子筛

分子筛

• 3. 择形催化剂的性能要求与调变 择形选择性的调变,可以通过毒化外表面活性中心; 修饰窗孔入口的大小,常用旧修饰剂为四乙基原硅酸酯, 也可改变晶粒大小等。 择形催化的最大实用价值,在于利用它表征孔结构的 不同。 择型催化在炼油工艺和石油化工生产中取得了广泛的应 用。如分子筛脱蜡、择型异构化、择型重整、甲醇合成汽 油、甲醇制乙烯、芳烃择型烷基化等等都是。 参考书: 《择形催化》 曾昭槐 编著 中国石化出版社 1994 北京
分子筛及其催化作用
沸石分子筛是一类重要的无机微 孔材料,具有优异的择形催化、酸碱催化、 吸附分离和离子交换能力,在许多工业过 程包括催化、吸附和离子交换等有广泛的 应用。沸石分子筛的基本骨架元素是硅、 铝及与其配位的氧原子,基本结构单元为 硅氧四面体和铝氧四面体,四面体可以按 照不同的组合方式相连,构筑成各式各样 的沸石分子筛骨架结构。
沸石分子筛的结构单元
硅、铝氧四面体(硅、铝位于四面体重心,氧在四面体角顶)是为第一 结构单元;一级单元以氧为桥(氧桥)首尾相连而成第二结构单元 (环),如单四元环(S4R——平面四边形,其边代表氧桥,顶点为硅、 铝等),单六、八元环(S6R,S8R)等;各种单多元环以氧桥连接,形 成第三结构单元(多面体和笼),如双四、六、八元环(D4R,亦称立方 体笼;D6R,亦称六角柱笼;D8R,亦称八面柱笼)及β笼. α笼和β笼是A、X和Y型分子筛晶体结构的基础。
• 择形催化共有以下四种不同的形式: • (A) 反应物的择形催化 • 例如,丁醇的三种异构体的催化脱水,用CaX, 正构体较之异构体更难于脱水;用CaA,则丁醇2完全不能反应,带支链的异丁醇脱水速率也极低, 正丁醇则转化很快。 • 油品的分子筛脱蜡,重油的加氢裂化等 。 • (B) 产物的择形催化 • Mobil公司开发的混合二甲苯经择形催化生产 P-X的技术 。

沸石分子筛 种类

沸石分子筛 种类

沸石分子筛种类一、3A沸石分子筛3A沸石分子筛是一种具有圆柱形孔道结构的沸石分子筛。

其分子筛骨架由硅氧四面体和铝氧四面体交替排列而成,形成了直径为3埃的孔道。

3A沸石分子筛具有较大的比表面积和孔容,能够吸附小分子物质,如水、氨等。

因此,3A沸石分子筛被广泛应用于天然气脱水、气体分离等领域。

二、4A沸石分子筛4A沸石分子筛是一种具有圆柱形孔道结构的沸石分子筛。

其分子筛骨架也由硅氧四面体和铝氧四面体交替排列而成,形成了直径为4埃的孔道。

4A沸石分子筛具有较大的比表面积和孔容,能够吸附小分子物质,如水、氨、甲醇等。

由于其优异的吸附性能,4A沸石分子筛被广泛应用于空分设备、液化气脱水、空气净化等领域。

三、5A沸石分子筛5A沸石分子筛是一种具有圆柱形孔道结构的沸石分子筛。

与3A和4A沸石分子筛相比,5A沸石分子筛的孔道直径更大,为5埃。

5A 沸石分子筛具有较大的比表面积和孔容,能够吸附中等分子物质,如乙烯、乙醇、丙酮等。

由于其良好的吸附性能和分子筛骨架的稳定性,5A沸石分子筛被广泛应用于气体分离、烃类分离、脱除污染物等领域。

四、13X沸石分子筛13X沸石分子筛是一种具有圆柱形孔道结构的沸石分子筛。

与前面介绍的沸石分子筛种类相比,13X沸石分子筛的孔道直径更大,为10埃左右。

13X沸石分子筛具有较大的比表面积和孔容,能够吸附大分子物质,如烷烃、芳烃等。

由于其孔道结构的特殊性,13X沸石分子筛在吸附、分离和催化反应等方面具有广泛的应用。

以上是一些常见的沸石分子筛种类的简要介绍。

沸石分子筛作为一种重要的功能材料,在化工、环保、能源等领域都有着广泛的应用前景。

随着科技的发展和需求的增加,相信沸石分子筛的研究和应用会越来越多样化和深入。

希望通过这篇文章的介绍,能够增加大家对沸石分子筛的了解,为相关领域的研究和应用提供一些参考。

沸石分子筛的作用

沸石分子筛的作用

沸石分子筛的作用沸石分子筛是一种广泛使用的高效分离材料,可以用于各种应用中,例如反应催化、干燥、分离等等。

本文将围绕沸石分子筛的作用展开,分步骤详细解析其在不同领域中的应用。

一、反应催化领域沸石分子筛作为一种优秀的固体催化剂,可以在纯化反应物,改善反应选择性和增加反应速率等方面发挥作用。

沸石分子筛相对于其他固体催化剂具有控制反应物分子取向的特点。

同时,具有狭窄的孔道结构,可以强化反应物与催化剂的相互作用,促进反应进行。

例如,在裂解和重组烯烃反应中,沸石分子筛对催化剂的选择性具有很大的影响,可以通过调整物质渗透的孔径来实现深度控制。

二、干燥领域沸石分子筛作为一种高效的干燥剂,可以在各个领域中应用。

比如在空气解离制氢中,沸石分子筛充当干燥剂可以除去气体中的水分。

同时具有不吸收氧气的特性,从而保证水的干燥度和纯净度。

在大型化学厂中,沸石分子筛可以用于干燥过程,去除物料中的水分,提高产品的质量和纯度。

三、分离领域沸石分子筛作为一种高效的分离材料,可以分离出许多不同种类的化学物质。

沸石分子筛通过选择性吸附和分子筛挑选的方法进行分离。

例如,在原油加工过程中,沸石分子筛可以用来分离不同碳链长度的烃类化合物。

同样,在天然气净化过程中,沸石分子筛被广泛用于分离二氧化碳和甲烷。

总之,沸石分子筛通过其独特的物理结构,能够用于许多不同的领域。

在反应催化领域,沸石分子筛可以用于催化反应过程,挑选反应物,改善反应选择性和增加反应速率等方面。

在干燥领域,沸石分子筛可用于从空气中除去水分,在化学工业中用作干燥剂。

在分离领域,它则可以用于分离不同种类的化学物质。

由此可见,沸石分子筛在许多领域中都有着重要的应用价值。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

沸石分子筛的合成与应用分子筛是一类具有均匀微孔,主要由硅、铝、氧及其它一些金属阳离子构成的吸附剂或薄膜类物质,根据其有效孔径来筛分各种流体分子。

沸石分子筛是指那些具有分子筛作用的天然及人工合成的硅铝酸盐[1]。

沸石分子筛由于其特有的结构和性能,它的应用已遍及石油化工、环保生物工程、食品工业、医药化工等领域,随着国民经济各行业的发展,沸石分子筛的应用前景日益广阔。

一、沸石分子筛的结构沸石是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱或碱土金属的铝硅酸盐矿物,加热脱水后,沸石晶体孔道可以吸附比孔道小的物质分子,而排斥比孔道直径大的物质分子,使分子大小不同的混合物分开,起着筛分的作用。

沸石分子筛是硅铝四面体形成的三维硅铝酸盐金属结构的晶体,是一种孔径大小均一的强极性吸附剂。

沸石或经不同金属阳离子交换或经其他方法改性后的沸石分子筛,具有很高的选择吸附分离能力。

工业上最常用的合成分子筛仅为A型、X型、Y型、丝光沸石和ZSM系列沸石。

沸石分子筛的化学组成通式为:[M2(Ⅰ)M(Ⅱ)]O•Al2O3•nSiO2•mH2O[2],式中M2(Ⅰ)和M(Ⅱ)分别为为一价和二价金属离子,多半是纳和钙,n称为沸石的硅铝比,硅主要来自于硅酸钠和硅胶,铝则来自于铝酸钠和氢氧化铝等,它们与氢氧化钠水溶液反应制得的胶体物,经干燥后便成沸石。

沸石分子筛的最基本结构是硅氧四面体和铝氧四面体,四面体相互连接成多元环以及具有三维空间多面体,即构成了沸石的骨架结构,由于骨架结构中有中空的笼状,常称为笼,笼有多种多样,如α笼、β笼、γ笼等,这些笼相互连接就可构成A型、X型、Y型分子筛。

二、沸石分子筛的合成方法随着沸石分子筛在化学工业等领域发挥着越来越重要的作用,出现了多种制备方法,如传统的水热合成法、非水体系合成法、蒸汽相体系合成法、气相转移法等。

1. 水热合成法这种合成法是以水作为沸石分子筛晶化的介质,将其它反应原料按比例混合,放入反应釜中,在一定的温度下晶化而合成沸石分子筛[3]。

水热合成使晶体成核速度和晶化速度提高。

合成过程中加料顺序、搅拌速度及晶化时间都会对晶化产物的结构和形貌产生很大的影响。

2. 非水体系合成法非水体系合成法是利用有机溶剂(如有机胺等)作为分散介质来进行沸石分子筛合成。

徐如人等将非水溶剂合成法用于分子筛合成了磷酸铝系分子筛[4]。

人们先后又在双胺非水体系中制备了ZSM-5、ZSM-35以及在醇体系中合成了新型沸石。

该方法虽易于控制产物的硅铝比,但仍需加入大量的有机介质,合成成本高。

3. 蒸汽相体系合成法此法是将硅源、铝源和无机碱置于溶剂和有机模板剂的蒸汽相中进行沸石分子筛的晶化,即反应物固相与液相不能直接接触[5],其优点为合成的沸石分子筛晶粒较为均匀。

4. 气相转移法把不含有模板剂的沸石分子筛合成液制备成干胶,然后把干胶搁置与内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中,水和有机胺作为液相部分,在一定温度下,在混合蒸汽作用下干胶转化为沸石分子筛[6]。

此法的优点是可以大大减少有机模板剂的使用量,省去产品与母液分离的繁杂步骤,不会产生大量废液,对环境友好。

三、沸石分子筛的合成机理1. 液相转变机理液相机理[7]认为沸石晶核是在液相中或在凝胶的界面上形成的,晶核生长消耗溶液中的硅酸根水合离子,溶液提供了沸石晶体生长所需要的可溶结构单元,晶化过程中液相组分的消耗导致了凝胶固相的继续溶解。

原料混合以后,首先生成初始的硅铝酸盐凝胶,这种凝胶是无序状态的,但它们可能含有某些简单的初级结构单元,如四元环、六元环等。

当凝胶和液相建立了溶解平衡,硅铝酸根离子的溶度积依赖于凝胶的结构和温度,当升温晶化时建立起新的凝胶和溶液的平衡。

液相中硅铝酸根浓度的增加导致晶核的形成,相继为晶体的生长。

成核和晶体的生长消耗了液相中的硅酸根离子,并引起无定形凝胶的继续溶解,最终凝胶完全溶解,沸石晶体完全生长。

2. 固相转变机理固相机理[8]认为,在晶化过程中既无凝胶固相的溶解,也无液相直接参与沸石的成核及晶体的生长。

当原料混合时,硅酸根和铝酸根聚合生成硅铝酸盐初始凝胶。

虽然产生了凝胶间液相,但液相部分不参加晶化,并且液相在整个晶化过程中恒定不变。

初始凝胶在氢氧根离子的作用下解聚重排,形成某些沸石所需要的初级结构单元,这些初级结构单元围绕水合阳离子重排构成多面体,这些多面体再进一步聚合、连接形成沸石晶体。

3. 双相转变机理双相转变机理,认为沸石晶化的固相机理及液相机理都存在,他们可以分别发生在两种体系,也可以在同一种体系中发生。

综上所述,关于沸石分子筛生成机理的研究已经取得了相当的进展,但是,目前仍处于发展中,还有待于进一步研究证实。

四、沸石分子筛的性能1. 吸附性能沸石分子筛的吸附是一种物理变化过程,主要原因是分子引力作用在固体表面产生的一种表面力,当流体流过时,流体中一部分分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面,在表面聚集,使流体中这种分子数目减少,到达分离的目的,再通过其他办法将吸附在表面的分子赶跑,分子筛就又具有吸附能力,这一过程叫做解析[9]。

由于沸石分子筛孔径均匀,只有当分子动力学直径小于沸石分子筛孔径时才能很容易进入晶穴内部而被吸附,由于沸石分子筛晶穴内还有着较强的极性,能与含极性基团的分子在沸石分子筛表面发生强的作用,或是通过诱导使可极化的分子极化从而产生强吸附。

这种极性或易极化的分子易被极性沸石分子筛吸附的特性体现出沸石分子筛的又一种吸附选择性。

2. 离子交换性能通常所说的离子交换是指沸石分子筛骨架外的补偿阳离子的交换[10]。

沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属,它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换成各种价态的金属离子型沸石分子筛,离子在一定的条件下,如水溶液或受较高温度时比较容易迁移,在水溶液中,由于沸石分子筛对离子选择性的不同,则可表现出不同的离子交换性质。

通过离子交换可以改变沸石分子筛孔径的大小,从而改变其性能,达到择形吸附分离混合物的目的。

沸石分子筛经离子交换后,阳离子的数目、大小和位置发生改变,如高价阳离子交换低价阳离子后使沸石分子筛中的阳离子数目减少,往往造成位置空缺使其孔径变大;而半径较大的离子交换半径较小的离子后,则易使其孔穴受到一定的阻塞,使有效孔径有所减小。

3. 催化性能沸石分子筛具有独特的规整晶体结构,其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构,并具有较大比表面积。

大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心,同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用,这些特性使它成为性能优异的催化剂。

多相催化反应是在固体催化剂上进行的,催化活性与催化剂的晶孔大小有关,沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时,催化反应的进行受到沸石分子筛晶孔大小的控制,晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起着选择性作用[11]。

在一般反应条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用,呈现了择形催化性能,这一性能使沸石分子筛作为催化新材料具有强大生命力。

五、沸石分子筛的应用1. 脱水利用低硅铝比的沸石分子筛(如A型,X型等)的极性亲水性,可以进行空气的干燥。

近年来将乙醇掺入汽油中替代部分汽油受到广泛重视,作为燃料的乙醇要求其中的水含量低于0.8%,而由于乙醇和水的共沸,使得通过精馏只能得到95%的乙醇,对于含水量较低的乙醇脱水,沸石分子筛吸附脱水是最优的选择,此方法中应用的沸石分子筛是A型,一方面是因为A型分子筛有极性,另一方面由于A型分子筛的孔道直径约0.3nm,水分子可自由进入,而乙醇分子直径大于0.3nm不能进入沸石分子筛的孔道[12]。

2. 混合二甲苯的分离混合二甲苯的分离方法很多,如精馏法精密精馏法、加压结晶法深冷结晶法等是传统的分离方法,但它们的共同缺点是能耗大、设备庞大、操作要求高,吸附分离法是一种高效的分离方法,其关键是吸附剂的制备,由于沸石分子筛其结构的特殊性及种类的多样化,以沸石分子筛为吸附剂来分离混合二甲苯具有很好的应用前景。

经过吸附、洗脱、精馏洗脱液等工序可分离提纯对二甲苯且有很好的收率和纯度。

此法最先用于分离对二甲苯,代表性工艺UOP的Parex工艺和日本Toray公司的Aromax工艺,现在UOP公司开发出吸附分离间二甲苯的Sorbex工艺,其中Parex、Aromax工艺均为液相吸附,而Sorbex工艺则在低压气相条件下,通过多柱串联吸附后再从吸余液中分离出高纯度的间二甲苯[13]。

3. N2/O2的分离在变压吸附(PSA)法中,沸石分子筛是利用N2/O2两气体在其表面平衡吸附的差异,选择性地吸附N2,因为N2的极化率较大,从而N2与沸石分子筛中的阳离子及其极性表面作用强于O2。

LiA型沸石分子筛具有更高的N2/O2选择比及N2吸附容量,但热稳定性较差,于是,锂离子与碱土金属混合阳离子交换后的A型沸石分子筛具有较高的N2/O2选择分离系数、N2吸附容量和较高的热稳定性。

对于低硅铝比的X型沸石分子筛,进行离子交换后,其N2/O2分离选择性高且稳定性好,比如低硅的X型沸石,对空气中氮氧的分离系数为3.15,高于5A分子筛的2.33和13X分子筛的2.36[14]。

4. 催化领域的应用沸石分子筛具有复杂多变的结构和独特的孔道体系,是一种性能优良的催化剂。

在加氢裂化技术中加入沸石分子筛既可以提供酸性中心,作为裂化的催化剂,有给有加氢功能的金属提供了载体,这种双功能催化剂大幅度的降低了加氢裂化装置的操作压力,延长装置的运转周期,明显提高了生产灵活性和经济性,同时也可以改善加氢精制的脱硫、脱氮的效果[15]。

在临氢降凝技术中,可以利用分子筛独特的孔道结构,使得裂化的小分子进入孔道,而大分子不能进入孔道,从而凝点高的烷烃裂解为小分子烃类,从油品中分出去,降低了油品的凝点[16]。

参考文献[1] 王春蓉. 沸石分子筛的性能与应用研究[J]. 化学与黏合, 2010, 32(4): 76.[2] 叶振华. 化工吸附分离过程. 北京. 中国石化出版社. 1992.[3] 巩雁军, 孙继红, 董梅等. 分子筛制备化学进展[J]. 石油化工, 2000, 29(6): 450-454.[4] 徐如人, 庞文琴. 分子筛与多孔材料化学[M]. 北京: 科学出版社, 2004, 78-82.[5] 任瑜, 董维阳, 龙英才. 蒸汽相法合成沸石的研究进展[J]. 上海化工, 2002, (20):24-27.[6] 姚建峰, 张利雄, 徐南平. 气相法制备沸石分子筛的研究进展[J]. 南京工业大学学报,2004, 26(1): 103-104.[7] 王中南, 殷了了知, 薛用芳. 小品粒ZSM—5沸石的合成及其品形的研究[J]. 石油化学, 1983, 12(12): 744-748.[8] 李飒英. 沸石分子筛的合成及合成机理[J]. 化学过程与装备, 2010, (6): 152.[9] 关春梅. 分子筛工作周期的改进[J]. 中氮肥, 2004, 10(3): 41-42.[10] 王绪绪, 陈旬, 徐海兵等. 沸石分子筛的表面改性技术进展[J]. 无机化学学报, 2002,18(6): 541-542.[11] 李莉, 陈梦, 王伟. 分子筛催化剂的性能及应用[J]. 中国科技信息, 2008, (13): 31.[12] 李浩. 分子筛吸附法制无水乙醇的机理及工艺[J]. 山东化工, 2009, 38(11): 29-30.[13] 郭国清, 龙英才. 吸附分离对二甲苯的技术进展[J]. 上海化工, 2000, 12(2): 24-27.[14] 侯梅芳, 崔杏雨, 李瑞丰. 沸石分子筛在气体吸附分离方面的应用研究[J]. 太原理工大学学报, 2001, 32(2): 136-137.[15] 胡永康, 葛在贵等. 轻油型加氢裂化催化剂的研制与工业应用[J]. 石油炼制与化工,1994, 11(25): 50-56.[16] 刘纪瑞, 彭焱. 加氢精制临氢降凝组合工艺生产优质低凝柴油的工艺研究[J]. 黑龙江石油化工, 1999, 2(10): 1-6.。

相关文档
最新文档