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分子筛的一种,沸石分子筛有哪些特点时间:2021-08-10

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沸石分子筛是一类天然存在或者人工合成的具有均匀孔径和规则孔道的硅铝酸盐材料,硅铝分子筛是以硅氧四面体和铝氧四面体为基本结构,其内部主要结构是基本结构通过氧桥相互连接形成的多元环和多个多元环连接形成笼之间的各种孔道,且有孔道规模可控、孔径稳定且单一、比表面积大的特点。

沸石分子筛具有晶体的结构和特征,表面为固体骨架,内部的孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之间有孔道相互连接,分子由孔道经过。由于孔穴的结晶性质,分子筛的孔径分布均一。分子筛依据其晶体内部孔穴的大小对分子进行选择性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥较大物质的分子,因而被形象地称为"分子筛"。

传统的分子筛可用做干燥剂、吸附剂以及离子交换剂,分子筛吸附或排斥的功能受分子的电性影响。合成沸石具有根据分子的大小和极性而进行选择性吸附功能,因而可以对气体或液体进行干燥或纯化,这也是分子筛可以进行分离的基础。合成沸石可以满足工业界对吸附和选择特性产品的广泛需求,在工业分离中也大量应用到合成沸石分子筛。

沸石分子筛的吸附作用有两个特点:

1)表面上的路易斯中心极性很强;

2)沸石中的笼或通道的尺寸很小,使得其中的引力场很强。因此,其对吸附质分子的吸附能力远超过其他类型的吸附剂。即使吸附质的分压(或浓度)很低,吸附量仍很可观。沸石分子筛的吸附分离效果不仅与吸附质分子的尺寸和形状有关,而且还与其极性有关,因此,沸石分子筛也可用于尺寸相近的物质的分子。

沸石分子筛中的A型分子筛,它是类似于NaCl的立方晶系结构。若将NaCl晶格中的Na+和Cl-全部换成β笼,并将相邻的β笼用γ笼联结起来就得到A-型分子筛的晶体结构。8个β笼联结后形成一个方钠石结构,如用γ笼做桥联结,就得到A-型分子筛结构。中心有一个大的α的笼。α笼之间通道有一个八元环窗口,其直径为4Å,故称4A分子筛。

4A分子筛上70%的钠离子为Ca2+交换,八元环可增至5Å,对应的沸石称5A分子筛。反之,若70%的Na+为K+交换,八元环孔径缩小到3Å,对应的沸石称3A分子筛。

X-型和Y-型分子筛类似金刚石的密堆六方晶系结构。若以β笼为结构单元,取代金刚石的碳原子结点,且用六方柱笼将相邻的两个β笼联结,即用4个六方柱笼将5个β笼联结一起,其中一个β笼居中心,其余4个β笼位于正四面体顶点,就形成了八面体沸石型的晶体结构。

用这种结构继续连结下去,就得到X-型和Y型分子筛结构。在这种结构中,由β笼和六方柱笼形成的大笼为八面沸石笼,它们相通的窗孔为十二元环,其平均有xiao孔径为0.74nm,这就是X-型和Y-型分子筛的孔径。这两种型号彼此间的差异主要是Si/Al比不同,X-型为1~1.5;Y型为1.5~3.0。

近年来,沸石分子筛由于具有结构及性能,已经在吸附分离、催化等领域取得了广泛的应用。在日常生活及工业领域中应用广泛,如在医药领域中,沸石分子筛可以作为离子吸附剂及抗菌助剂、缓/控释药物载体、模拟酶及生物传感器等。在石化领域中,沸石分子筛可以用作石油产品的脱硫、脱氮以及石脑油的分离等,因此,很多分子筛厂家仍致力于沸石分子筛的研究中,沸石分子筛已经并且继续改变着化工行业及人类的生活。


 

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