沸石详细资料大全

沸石详细资料大全,第1张

沸石(zeolite)是一种矿石,最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现有一类天然矽铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为“沸石”(瑞典文zeolit)。在希腊文中意为“沸腾”(zeo)的“石头”(lithos)。此后,人们对沸石的研究不断深入。

基本介绍中文名 :沸石 外文名 :zeolite 种类 :30种 用途 :环保壁材水处理土壤修复剂分子筛 中文别名 :矽酸铝钾盐 分子筛人造沸石 储运方法 :贮存在通风、阴凉、干燥的库房中 历史,化学式,性质与稳定性,品种,工业用途沸石,结构特点,晶体构造,特性,防暴沸原理,用途,在养猪生产上,在水产养殖中,生产方法,安全数据,危险品标志,安全术语,风险术语, 历史 1932年,McBain提出了“分子筛”的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。虽然沸石只是分子筛的一种,但是沸石在其中最具代表性,因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。人造沸石是:磺酸化聚苯乙烯;天然沸石:铝矽酸钠。沸石族矿物常见于喷出岩,特别是玄武岩的孔隙中,也见于沉积岩、变质岩及热液矿床和某些近代温泉沉积中。河北省围场县为目前我国境内已发现的沸石储量最高的地区,沸石储量20亿吨以上。 化学式 沸石的一般化学式为:A m B p O 2p ·nH 2 O,结构式为A (x/q) [ (AlO 2 ) x (SiO 2 ) y ] ·n(H 2 O) 其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子,B为Al和Si,p为阳离子化合价,m为阳离子数,n为水分子数,x为Al原子数,y为Si原子数,(y/x)通常在1~5之间,(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。 分子 量:218.247238 EINECS号 215-283-8 性质与稳定性 如果遵照规格使用和储存则不会分解,未有已知危险反应,避免氧化物。溶于强碱。属高矽沸石。具有独特的孔结构、高的催化活性和热稳定性及耐酸性。 沸石是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱或碱土金属铝矽酸盐矿物。全世界已发现天然沸石40多种,其中最常见的有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石、片沸石、浊沸石、辉沸石和方沸石等。已被大量利用的是斜发沸石和丝光沸石。沸石族矿物所属晶系不一,晶体多呈纤维状、毛发状、柱状,少数呈板状或短柱状。 沸石具有离子交换性、吸附分离性、催化性、稳定性、化学反应性、可逆的脱水性、电导性等。沸石主要产于火山岩的裂隙或杏仁体中,与方解石、石髓、石英共生;亦产于火山碎屑沉积岩及温泉沉积中。 品种 自然界已发现的沸石有80多种,较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等,都以含钙、钠为主。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。晶体所属晶系随矿物种的不同而异,以单斜晶系和正交晶系(斜方晶系)的占多数。方沸石、菱沸石常呈等轴状晶形,片沸石、辉沸石呈板状,毛沸石、丝光沸石呈针状或纤维状,钙十字沸石和辉沸石双晶常见。纯净的各种沸石均为无色或白色,但可因混入杂质而呈各种浅色。玻璃光泽。解理随晶体结构而异。莫氏硬度中等。比重介于2.0~2.3,含钡的则可达 2.5~2.8。沸石主要形成于低温热液阶段,常见于喷出岩气孔中,也见于热液矿床和近代温泉沉积中。沸石可以借水的渗滤作用,以进行阳离子的交换,其成分中的钠、钙离子可与水溶液中的钾、镁等离子交换,工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由矽(铝)氧四面体连成三维的格架,格架中有各种大小不同的空穴和通道,具有很大的开放性。碱金属或碱土金属离子和水分子均分布在空穴和通道中,与格架的联系较弱。不同的离子交换对沸石结构影响很小,但使沸石的性质发生变化。晶格中存在的大小不同空腔,可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。工业上常将其作为分子筛,以净化或分离混合成分的物质,如气体分离、石油净化、处理工业污染等。 工业用途沸石 一、斜发沸石

在岩石致密结构处的斜发沸石,多呈似放射状板片集合体微形态,而在孔隙发育处,可形成具完好或部分完好几何形态的板块晶体,宽可达20mm,厚5mm左右,端部约呈120度角,有的呈菱形板片和板条状。EDX谱为Si、Al、Na、K、Ca。

二、丝光沸石

SEM特征微形态为纤性状,纤丝般细直或稍有弯曲,直径约为0.2mm,长度可达几mm,可为自生矿物,但也见到在蚀变矿物外缘,呈放射状逐渐分开形成纤丝状丝光沸石。此种丝光沸石应为改造型矿物。EDX谱主为Si、Al、Ca、Na。

三、方沸石

SEM特征微形态为四角三八面体和各种形态的聚形,晶面多呈4、6边形,晶粒可大至几十mm,EDX谱特征元素为Si、Al、Na,可以有少量Ca。

四、菱沸石

SEM特征微形态短菱柱形大小可从1mm到几mm,EDX谱为Si、Al、Ca、可以有K、Na的少量存在。 结构特点 沸石 有很多种,已经发现的就有36种。它们的共同特点就是具有架状结构,就是说在它们的晶体内,分子像搭架子似地连在一起,中间形成很多空腔。因为在这些空腔里还存在很多水分子,因此它们是含水矿物。这些水分在遇到高温时会排出来,比如用火焰去烧时,大多数沸石便会膨胀发泡,像是沸腾一般。沸石的名字就是因此而来。不同的沸石具有不同的形态,如方沸石和菱沸石一般为轴状晶体,片沸石和辉沸石则呈板状,丝光沸石又成了针状或纤维状等等。各种沸石如果内部纯净的话,它们应该是无色或白色,但是如果内部混入了其他杂质,便会显出各种浅浅的颜色来。沸石还具有玻璃样的光泽。我们知道沸石中的水分可以跑出来,但这并不会破坏沸石内部的晶体结构。因此,它还可以再重新吸收水或其他液体。于是,这也成了人们利用沸石的一个特点。我们可以用沸石来分离炼油时产生的一些物质,可以让它使空气变得干燥,可以让它吸附某些污染物,净化和干燥酒精等等。沸石矿物有很广的分布。特别多见于由火山碎屑形成的沉积岩石中,在土壤中也有发现。 沸石 晶体构造 沸石的晶体构造可分为三种组分:(1)铝矽酸盐骨架,(2)骨架内含可交换阳离子M的孔道和空洞,(3)潜在相的水分子,即沸石水。 沸石的构造与石英、长石的骨架有些不同。石英、长石的骨架构造比较严紧,比重2.6~2.7,而沸石的骨架构造比较空疏,比重2.0~2.2。其脱水后的空腔可大至47%,如菱沸石,甚至50%,如合成沸石。 在长石构造中,金属阳离子都限制在O离子构成的晶体骨架的空隙间,除非晶体被破坏,这些金属阳离子是很难自由活动的。Na或K被Ca交换,必须与Si、Al的置换同时进行,即成对置换,必然引起Si/AI比的改变。 在似长石构造中,金属阳离子位于比较开阔的相互通连的空隙间,比重2.14~2.45,阳离子可以通过构造的通路互相交换,而不破坏其晶体骨架。水方钠石和水霞石曾被认为是沸石族矿物。 在沸石构造中,金属阳离子位于晶体构造较大并相互通连的孔道或空洞间。因此,阳离子可自由地通过孔道发生交换作用,而不能影响其晶体骨架,像2(Na,K)(Ca 2+ )这样的交换,在沸石中是容易发生的,而在长石中是不能的。这种形式的交换作用,可能是离子交换的极端形式,只限于沸石及类似的矿物。 沸石的水分子与骨架离子和可交换金属阳离子的联系,一般都是松弛而微弱的。这些水分子比阳离子更自由地可以移动和出入孔道。在有热力的趋使下,可自由地脱、附而不影响其骨架构造。 特性 沸石 是沸石族矿物的总称,是一种含水的碱金属或碱土金属的铝矽酸矿物。按沸石矿物特征分为架状、片状、纤维状及未分类四种,按孔道体系特征分为一维、二维、三维体系。任何沸石都由矽氧四面体和铝氧四面体组成。四面体只能以顶点相连,即共用 一个 氧原子,而不能“边”或“面”相连。铝氧四面体本身不能相连,其间至少有一个矽氧四面体。而矽氧四面体可以直接相连。矽氧四面体中的矽,可被铝原子置换而构成铝氧四面体。但铝原子是三价的,所以在铝氧四面体中,有一个氧原子的电价没有得到中和,而产生电荷不平衡,使整个铝氧四面体带负电。为了保持中性,必须有带正电的离子来抵消,一般是由碱金属和碱土金属离子来补偿,如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金属离子。由于沸石具有独特的内部结构和结晶化学性质,因而使沸石拥有多种可供工农业利用的特性。 沸石 世界上已发现的天然沸石一般为浅灰色,有时为肉红色。拿在手上明显感到比一般石头轻,这是因为沸石内部充满了细微的孔穴和通道,比蜂房要复杂得多。假如把沸石比作旅馆,那么1立方微米的这种“超级旅馆”内竟有100万个“房间”!的这些房间能根据“旅客”(分子和离子)的性别、高矮、胖瘦、嗜好的不同自动开门或挡驾,绝对不会让“胖子”到“瘦子”的房间去,也不会使高个子与矮个子同住一室。根据沸石的这一特性,人们用它来筛选分子,获得很好的效果。这对在工业废液中回收铜、铅、镉、镍、钼等金属微粒具有特别重要的意义。 沸石具有吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能,因此被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂,也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。沸石还具有“营养”价值。在饲料中添加5%的沸石粉,能使禽畜生长加快,体壮肉鲜,产蛋率高。 由于沸石的多孔性矽酸盐性质,小孔中存有一定量的空气,常被用于防暴沸。在加热时,小孔内的空气逸出,起到了气化核的作用,小气泡很容易在其边角上形成。 防暴沸原理 先说成因:对过热液体继续加热,会骤然而剧烈地发生沸腾现象,这种现象称为“暴沸”,或叫作“崩沸”。过热是亚稳状态。由于过热液体内部的涨落现象,某些地方具有足够高的能量的分子,可以彼此推开而形成极小的气泡。当过热的液体温度远高于沸点时,小气泡内的饱和蒸气压就比外界的压强高,于是气泡迅速增长而膨胀,以至由于破裂引起工业容器的爆炸。液体之所以发生过热的原因是液体里缺乏形成气泡的核心。为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态,常加沸石,或一端封口的毛细管,因为它们都能防止加热时的暴沸现象,把它们称做止暴剂又叫助沸剂,值得注意的是,不能在液体沸腾时,加入止暴剂,不能用已使用过的止暴剂。简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲,从而造成了一个个冒出来的“喷泉”,剧烈时甚至会溅出伤人,而沸石能够有效的阻止液体的向上冲,使加热时液体能够保持平稳。 用途 吸附剂和干燥剂 催化剂 洗涤剂 其他用途(污水处理、土壤改良剂、饲料添加剂) 天然沸石是一种新兴材料,被广泛套用于工业、农业、国防等部门,并且它的用途还在不断地开拓。沸石被用作离子交换剂、吸附分离剂、干燥剂、催化剂、水泥混合材料。在石油、化学工业中,用作石油炼制的催化裂化、氢化裂化和石油的化学异构化、重整、烷基化、歧化;气、液净化、分离和储存剂;硬水软化、海水淡化剂;特殊干燥剂(干燥空气、氮、烃类等)。在轻工行业用于造纸、合成橡胶、塑胶、树脂、涂料充填剂和素质颜色等。在国防、空间技术、超真空技术、开发能源、电子工业等方面,用作吸附分离剂和干燥剂。在建材工业中,用作水泥水硬性活性掺和料,烧制人工轻骨料,制作轻质高强度板材和砖。在农业上用作土壤改良剂,能起保肥、保水、防止病虫害的作用。在禽畜业中,作饲料(猪、鸡)的添加剂和除臭剂等,可促进牲口成长,提高小鸡成活率。在环境保护方面,用来处理废气、废水,从废水废液中脱除或回收金属离子,脱除废水中放射性污染物。 在医学上沸石用于血液、尿中氮量的测定。沸石还被开发成为保健用品,用于抗衰老,去除体内积累的重金属。 在生产中沸石常用于砂糖的精制。 新型墙材(加气混凝土砌块)原料 随着实心黏土砖逐步退出舞台,新型墙体材料套用比例当前已达到80%墙体材料生产企业以煤矸石、粉煤灰、陶粒、炉渣、轻质工业废渣、重质建筑垃圾、沸石等为主料,积极开发新型墙体材料。 在化学蒸馏或加热实验当中常用来防止暴沸,这是因为沸石的结构当中有大量的小孔,可作为气泡的凝结核,使反应液平稳沸腾。可用敲碎至米粒大小的素烧瓷片代替。 在养猪生产上 促生长性能 一些相关研究已经证明,沸石作为饲料添加剂可以促进猪生长的性能,并且不会对猪的健康产生负面影响。在饲料中加人1%-2%的低比例天然斜发沸石可以对猪的生长产生显著影响。含有沸石的饲料可以改善猪的平均日增重和/或者饲料转化率,也可以提高母猪的生产性能。饲料中加入沸石可以减缓食物通过消化道的速度,从而提高营养的利用率。沸石的作用效果主要与以下各参数相关:沸石的种类、纯度、地理来源、理化性质、在饲料中占有的比例以及使沸石的功能持续作用于动物所需要的饲料和环境条件等。 试验证明,含50%甲酸钙、8%甲酸和42%天然斜发沸石的饲料添加剂能够提高猪的生长速度和改善猪的饲料转化率。在饲料中添加1.5%的上述添加剂,可以使测试组动物的第一个月增重达到13.4 kg,而对照组对应的体重增加是8.3 kg;测试组的日增重是0.47 kg,对照组为0.29 kg测试组的料肉比是3.13,而对照组为4 .7。 疾病防治 大量试验已经证明,沸石能够缓解及预防一些化合物、重金属以及氨的毒害作用,这对畜产品的食品安全具有重要意义。沸石用于毒枝菌素的结合吸附是一个当前热门的研究课题。另外,也有一些研究表明,饲料中加人沸石对猪腹泻综合征发病率的降低和病情的缓解都起到了积极的作用,但是沸石作用的确切机理并不明朗。沸石预防猪特定疾病的可能机理,见表2。 减少 氨气 排放 由于猪的排泄物内含有NH 3 和NH 4 + 等原因,集约化养猪生产中会产生大量氨气,过量的氨气排放会引起环境的污染,猪的生长环境中NH 3 水平也经常会超标,猪通常会长时间地暴露于高浓度NH 3 的条件下,这样会引起猪的嗅觉敏感度发生暂时或者持久的改变,从而进一步影响猪的个体识别、社会关系、采食行为以及其他诸如信号激素等相关气味的识别,这些在一定程度上都会对猪的生产和福利产生不利影响。 在饲料中添加沸石能够吸附胃肠道内的NH4 + ,使大部分原本要以尿的方式排出体外的氮转化为以粪便的方式排出体外,从而在降低了大气内氨气的浓度。 结语 沸石作为饲料添加剂具有很高的安全性,对于提高猪的生长性能以及疾病的预防都具有很积极的作用,沸石又具有分布量大、易于开采等特点,因此,作为一种高效低廉的饲料添加剂可以更广泛的套用于养猪生产。同时,沸石又可以改善养猪生产中的食品安全、环境保护以及动物福利等社会问题,从而使养猪生产更加符合时代的要求。存在的问题:不同种类、纯度的沸石在饲料中所占有的比例与猪的生长和疾病预防的关系,以及沸石在预防疾病过程中阻碍各种毒素的具体生理机制等问题有待于今后进一步研究。 在水产养殖中 1.作鱼、虾、蟹的饲料添加剂。沸石含有鱼、虾、蟹生长发育所必需的多种常量元素和微量元素,这些元素多以可交换离子状态和可溶性盐基形式存在,较易被吸收利用,同时还具有生物酶的多种催化作用。因此,在鱼、虾、蟹饲料中套用沸石具有促进新陈代谢,促进生长,增强抗病力,提高成活率,调节动物的体液和渗透压,保持酸碱平衡,净化水质的功效,还有一定的防霉作用。鱼、虾、蟹饲料中的沸石粉用量一般在3%~5%之间。 2.作水质处理剂。沸石由于内部有很多孔径、均匀的管状孔道和内表面积很大的孔穴,因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化性能。它能吸收水中氨态氮、有机物和重金属离子,能有效地降低池底硫化氢毒性,调节pH值,增加水中溶解氧,为浮游植物生长提供充足碳素,提高水体光合作用强度,同时也是一种良好的微量元素肥料。渔塘中每施入1公斤沸石,可带入200毫升氧气,然后以微泡形式缓慢释放,可防止水质恶化,防止鱼浮头。沸石粉作水质改良剂时,用量按每亩一米水深加13公斤左右全池遍洒。 3.作修建渔塘材料。沸石内部有许多孔隙,具有极强的吸附能力,人们在修整渔塘的时候,摒弃过去全部采用黄砂铺池底的传统习惯,采用底层铺黄砂,上层撒放具有阴阳离子交换能力和吸附水中有害物质作用的沸石,这样可使渔塘水色一年四季都保持绿豆青色或黄绿色,能促进鱼类快速健康生长,提高养殖经济效益。 生产方法 1.全世界已发现天然沸石40多种,其中最常见的有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、钙十字沸石、片沸石、浊沸石、辉沸石和方沸石等。已被大量利用的是斜发沸石和丝光沸石。沸石主要产于火山岩的裂隙或杏仁体中,与方解石、石髓、石英共生,亦产于火山碎屑沉积及温泉沉积中,主要采用浮选、重选、磁选等; 2.矽酸钠水溶液、硫酸铝水溶液和溴化四丙基铵(TPABr)混合,在(165±56)℃,在90~150 r/min的搅拌速度下,进行结晶反应48h,分离、洗涤、干燥制得成品(若模板剂由溴化四丙基铵改为使用溴化四丁基铵,即可制得ZSM-1l型沸石)。 安全数据 危险品标志 XnHarmful 有害物品 安全术语 S36 Wear suitable protective clothing.穿戴适当的防护服。 S2 Keep out of the reach of children.避免儿童触及。 S26 In case of contact with eyes, rinse immediately with plenty of water and seek medical advice.不慎与眼睛接触后,请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。 风险术语 R20 Harmful by inhalation. 吸入有害。 R36/37 Irritating to eyes and respiratory system. *** 眼睛和呼吸系统。 R36/37/38 Irritating to eyes, respiratory system and skin. *** 眼睛、呼吸系统和皮肤。

1、什么是沸石分子筛

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,分子筛的孔径分布非常均一。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"。

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的特殊功能,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。UOP分子筛的优越性

自从四十年代末UCC的科学家们发明了第一代合成分子筛以来,UOP的分子筛技术日新月异。今天,UOP的分子筛以高效、低耗和可靠著称于世。

借助UOP分子筛的高吸附容量,用户可能降低分子筛的装填量,延长吸附周期,更重要的是,借助此优越性,用户可以显著降低其投资和操作费用,降低能耗。这在能源日趋紧张的今天格外引人注目。

高度的可靠性使用户不再为意外停车而困扰,这是UOP分子筛带给他们信心。

传统的分子筛可用做干燥剂、吸附剂以及离子交换剂,UOP还为非传统应用领域提供高硅沸石系列分子筛, 包括去除影响食物及饮料的口味或造成异味的有机体的分子筛。

2.两种常用沸石分子筛结构图

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。

 A型沸石分子筛

B型沸石分子筛

A型分子筛 

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。

若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,其平均有效孔径为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。

丝光沸石型分子筛

这种沸石的结构,没有笼而是层状结构。结构中含有大量的五元环,且成对地联系在一起,每对五元环通过氧桥再与另一对联结。联结处形成四元环。这种结构单元进一步联结形成层状结构。层中有八元环和十二元环,后者呈椭圆形,平均直径0.74nm,是丝光沸石的主孔道。这种孔道是一维的,即直通道。

高硅沸石ZSM(Zeolite Socony Mobil)型分子筛

这种沸石有一个系列,广泛应用的为ZSM-5,与之结构相同的有ZSM-8和ZSM-11;另一组为ZSM-21、ZSM-35和ZSM-38等。ZSM-5常称为高硅型沸石,其Si/Al比可高达50以上,ZSM-8可高达100,这组分子筛还显出憎水的特性。它们的结构单元与丝光沸石相似,由成对的五元环组成,无笼状空腔,只有通道。ZSM-5有两组交叉的通道,一种为直通的,另一种为之字型相互垂直,都由十元环形成。通道呈椭圆形,其窗口直径为(0.55-0.60)nm。属于高硅族的沸石还有全硅型的Silicalite-1,结构与ZSM-5一样,Silicalite-2与ZSM-11一样。

3.沸石分子筛的作用机理

分子筛具有明确的孔腔分布,极高的内表面积(600m2/s)良好的热稳定性(1000℃),可调变的酸位中心。分子筛酸性主要来源于骨架上和孔隙中的三配位的铝原子和铝离子(AlO)+。经离子交换得到的分子筛HY上的OH基显酸位中心,骨架外的铝离子会强化酸位,形成L酸位中心。像Ca2+、Mg2+、La3+等多价阳离子经交换后可以显示酸位中心。Cu2+、Ag+等过渡金属离子还原也能形成酸位中心。一般来说Al/Si比越高,OH基的比活性越高。分子筛酸性的调变可通过稀盐酸直接交换将质子引入。由于这种办法常导致分子筛骨架脱铝。所以NaY要变成NH4Y,然后再变为HY。

因为分子筛结构中有均匀的小内孔,当反应物和产物的分子线度与晶内的孔径相接近时,催化反应的选择性常取决于分子与孔径的相应大小。这种选择性称之为择形催化。导致择形选择性的机理有两种,一种是由孔腔中参与反应的分子的扩散系数差别引起的,称为质量传递选择性;另一种是由催化反应过渡态空间限制引起的,称为过渡态选择性。

4.沸石分子筛的应用

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。ZSM-5与Y型沸石分子筛共同作用应用于FCC反应,以获得较高产率的汽油、丙烯和丁烯。MCM-22沸石分子筛在烷基化反应上具有显著的优势,例如MCM-22作为液相烷基化催化剂催化苯和乙烯反应制备乙苯,不仅提高了乙苯选择性,并且MCM-22本身的稳定性高,用量少,可以在反应器中进行原位再生,而其它种类催化剂则必须从反应器中取出另行再生。在短链烷基取代芳烃的合成反应上,MCM-56有更好的活性,并且不容易失活。ZSM-22在许多工艺中用作催化剂,但主要是用于丁烯骨架异构和正庚烷异构化两个方面。

近年来,沸石分子筛由于具有独特的结构及性能,已经在吸附分离、催化等领域取得了广泛的应用。但其至今仍具有很大的研究意义,很多学者仍致力于沸石分子筛的研究中。总之,沸石分子筛已经并且继续改变着化工行业及人类的生活。

沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物,其化学通式为:Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。M代表阳离子,m表示其价态数,z表示水合数,x和y是整数。沸石分子筛活化后,水分子被除去,余下的原子形成笼形结构,孔径为3~10&Aring。分子筛晶体中有许多一定大小的空穴,空穴之间有许多同直径的孔(也称“窗口”)相连。由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部,而把比孔径大的分子排斥在其空穴外,起到筛分分子的作用,故得名分子筛。沸石分子筛在自然界中即可存在,人工大量合成是从上世纪70年代开始。


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