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沸石分子筛的应用
来源:中国粉体技术网    更新时间:2013-12-11 21:32:45    浏览次数:
 
       (中国粉体技术网/三水)沸石分子筛具有高的比表面积、阳离子交换性能、吸附性能、较强的酸性以及极高的热和水热稳定性等特点,因此,沸石分子筛在分离、环境工程、石油化工、精细化工和催化等领域具有极为广泛的应用,给我们带来显著的经济和社会效益。沸石分子筛主要用途可分为下面三个方面:
       1、吸附材料
       主要于精细化工与环境工程等领域的分离、纯化、干燥。沸石分子筛由于孔径分布均一且孔道开放而具有了筛分分子的能力,尤其是沸石分子筛膜合成技术的日趋完善将其在气体吸附与分离方面的应用推向了高潮。沸石分子筛骨架结构多样,每种结构沸石的孔径都不完全相同,不同分子筛利用孔径的区别,可以选择性的吸附分离不同大小和不同极性的分子,饱和后的吸附剂又可以通过脱附循环使用。
       王国庆等对5A,ZSM-5,10X,13X型沸石分子筛吸附甲醛的性能进行了研究,发现10X沸石对甲醛的吸附量较高,穿透时间延长。用低温氮气(77.4K)吸附法测定了各样品吸附等温线,用密度函数理论计算出各样品的孔径分布。推知沸石的孔径和沸石骨架中的阳离子对提高甲醛的吸附性能起了主要作用。分析了浓度对吸附效果的影响和10X分子筛活化后重复使用的情况。结果表明10X沸石对4mg/m3的低浓度甲醛气体在较长时间内去除效率在90%以上;重新活化后,仍有良好的吸附能力,可以重复使用。
       万东锦等考察了3种不同硅铝比的ZSM-5沸石分子筛(25H、38H和50H,25、38和50为硅铝比)对水中Cu2+的吸附过程及其影响因素。结果表明,3种材料均能有效吸附去除水中Cu2+离子,动力学符合假二阶动力学模型,吸附等温线符合Langmuir吸附等温式。3种材料吸附速率及吸附容量顺序为:25H>50H>38H,其中,25H最大吸附容量达到12.83mg/g。投加量由0.8g/L增加至2.0g/L,材料对Cu2+吸附去除率由87.0%增加至97.5%。考察水中常见阳离子对吸附的干扰作用,结果表明,干扰离子的影响顺序为:Pb2+>K+>Na+>Mg2+;随着干扰离子浓度的增大,材料对Cu2+的去除率显著下降。硅铝比及晶粒形貌均对沸石分子筛吸附Cu2+有较大影响,小的孔径不利于Cu2+的吸附,低硅铝比有利于Cu2+在分子筛上的吸附。 
       2、离子交换材料
       主要用于放射性废料及废液的处理,硬水软化处理等。其离子交换能力来源于沸石孔道或孔腔中用来平衡骨架负电荷的无机阳离子,这些阳离子本身与沸石骨架的作用力较弱,加之沸石骨架结构比较开放,因此,一般的阳离子都可以被其它阳离子交换替代。沸石的骨架组成决定了其孔道内阳离子的位置和数量,进而也决定了沸石分子筛的离子交换能力。
       何丽新等用NaCl溶液沸水浴静态交换辉沸石,可以快速、有效去除沸石中的钙离子,辉沸石改成Na型后,它的吸附性能和离子交换性能大大增强。
       方火明等用MnO2改性沸石去除水中Pb2+,结果表明:MnO2改性沸石对Pb2+有很好的去除效果,平衡吸附量由改性前的29.88mg/g提高到39.42 mg/g。
       3、催化材料
       主要用于石油化工、精细化工、煤化工以及废气处理等大量的工业催化领域。作为催化剂或催化剂载体,沸石分子筛有着相对于其它材料明显的优势:高的热稳定性、水热稳定性使催化反应可以在苛刻的条件下进行;规则的孔道结构可以实现对某种产物的高选择性;可调变的活性中心使其可以应用在各类反应中。
       梁学正等研究了在HMCM22沸石分子筛催化下乙二醇与环己酮、丁酮、丙酮、丙醛、丁醛、异丁醛、戊醛、异戊醛、正辛醛、苯甲醛等多种醛(酮)的缩合反应。重点研究了乙二醇与环己酮的反应条件,考察了反应时间、醛(酮)与醇的配比、HMCM22沸石的用量及催化剂重复使用等因素对反应的影响,优化了反应条件。结果表明,在醛(酮)与乙二醇物质的量比为1∶1.2、催化剂用量为2g/mol醛(酮)、反应2h的条件下,转化率可达90%以上,选择性可达99%以上。表明HMCM22沸石分子筛对该缩合反应有较好的催化活性和选择性。 
       另外沸石分子筛在一些新兴领域,如作为磁共振成像对比剂和低介电常数材料方面也有一定的应用价值。
 
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