離子交換性能,通常所說的離子交換是指沸石分子篩骨架外的補(bǔ)償陽離子的交換。沸石分子篩骨架外的補(bǔ)償離子一般是質(zhì)子和堿金屬或堿土金屬,它們很容易在金屬鹽的水溶液中被離子交換成各種價態(tài)的金屬離子型沸石分子篩。離子在一定的條件下,如水溶液或受較高溫度時比較容易遷移。在水溶液中,由于沸石分子篩對離子選擇性的不同,則可表現(xiàn)出不同的離子交換性質(zhì)。金屬陽離子與沸石分子篩的水熱離子交換反應(yīng)是自由擴(kuò)散過程。擴(kuò)散速度制約著交換反應(yīng)速度。通過離子交換可以改變沸石分子篩孔徑的大小,從而改變其性能,達(dá)到擇形吸附分離混合物的目的。沸石分子篩經(jīng)離子交換后,陽離子的數(shù)目、大小和位置發(fā)生改變,如高價陽離子交換低價陽離子后使沸石分子篩中的陽離子數(shù)目減少,往往造成位置空缺使其孔徑變大;而半徑較大的離子交換半徑較小的離子后,則易使其孔穴受到一定的阻塞,使有效孔徑有所減小。現(xiàn)在已開發(fā)多種適用于不同催化過程的分子篩催化劑。浙江小粒徑分子篩批發(fā)
分子篩種類,分子篩有天然沸石和合成沸石兩種。①天然沸石大部分由火山凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖在海相或湖相環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)而形成。目前已發(fā)現(xiàn)有1000多種沸石礦,較為重要的有35種,常見的有斜發(fā)沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等國,中國也發(fā)現(xiàn)有大量絲光沸石和斜發(fā)沸石礦床,日本是天然沸石開采量較大的國家。②因天然沸石受資源限制,從20世紀(jì)50年代開始,大量采用合成沸石。商品分子篩常用前綴數(shù)碼將晶體結(jié)構(gòu)不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩。4A型即表中A類,孔徑4?。含Na+的A型分子篩記作Na-A,若其中Na+被K+置換,孔徑約為3?,即為3A型分子篩;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置換,孔徑約為5?,即為5A型分子篩。上海中空玻璃分子篩廠家直銷分子篩可用于清理重整裝置物料中的水、HCl 和 H2S。
分子篩因其含有大量直徑均一的微孔而具備較好的吸附能力;且選擇性很強(qiáng);分子直徑小于分子篩微孔的分子被吸附;分子直徑大于微孔的分子不被吸附;通過此方式來實(shí)現(xiàn)混合氣體的凈化、分離;對于同樣直徑可被吸附的分子而言,其極性越強(qiáng),越容易被分子篩吸附;壓力越高,分子篩吸附能力越強(qiáng);溫度越高,分子篩吸附能力越低。分子篩的用途:3A分子篩用途:各種液體(如乙醇)的干燥;空氣的干燥;制冷劑的干燥;天然氣、甲烷氣的干燥;不飽和烴和裂解氣、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。4A分子篩用途:空氣、天然氣、烷烴、制冷劑等氣體和液體的深度干燥;氬氣的制取和凈化;藥品包裝、電子元件和易變質(zhì)物質(zhì)的靜態(tài)干燥;油漆、燃料、涂料中作為脫水劑。
分子篩生產(chǎn)方法:離子交換法,通常在水溶液中將Na-分子篩轉(zhuǎn)變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩,通式如下:式中 Z-表示陰離子骨架,Me+表示需交換的陽離子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常為氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質(zhì)的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同,稱為分子篩對陽離子的選擇順序,例如:13X型分子篩的選擇順序?yàn)锳g+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列參數(shù)表示交換結(jié)果:交換度,即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分?jǐn)?shù);交換容量,為每100克分子篩中交換的陽離子毫克當(dāng)量數(shù);交換效率,表示溶液中陽離子交換到分子篩上的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。為了制取合適的分子篩催化劑,有時尚需將交換所得產(chǎn)物與其他組分調(diào)配,這些組分可能是其他催化活性組分、助催化劑、稀釋劑或黏合劑等,調(diào)配好的物料經(jīng)成型即可進(jìn)行催化劑的活化。商品分子篩常用前綴數(shù)碼將晶體結(jié)構(gòu)不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩。
根據(jù)IUPAC規(guī)定,微孔材料的孔徑小于2 nm(20 ?),大孔材料的孔徑大于50 nm(500 ?);介孔材料位于它們中間,孔徑在2至50 nm (20–500 ?)之間。分子篩可以是微孔、介孔或大孔材料。微孔材料(孔徑< 2 nm),沸石(鋁硅酸鹽礦物,不要與硅酸鋁混淆),LTA沸石:3–4,多孔玻璃:10 ? (1 nm)及以上,活性炭:0–20 ? (0–2 nm)及以上。粘土、蒙脫土混合物、埃洛石(高嶺土):發(fā)現(xiàn)了兩種常見的形式,當(dāng)粘土含水時,層間距為1 nm,當(dāng)脫水時(脫水高嶺土),層間距為0.7 nm。埃洛石通常以直徑平均為30 nm、長度在0.5到10微米之間的小圓柱體的形式存在。1.2 介孔材料(2-50 nm),二氧化硅(用于制造硅膠):24 ? (2.4 nm),1.3 大孔材料(> 50 nm),介孔二氧化硅,200–1000 ? (20–100 nm))。分子篩可用于清理醚化殘液物料和烷基化進(jìn)料中的氧化物。上海中空玻璃分子篩廠家直銷
分子篩對水和二氧化碳有很強(qiáng)的吸附能力,在分子篩脫硫時,因分子篩對水等極性小分子具有很強(qiáng)的吸附能力。浙江小粒徑分子篩批發(fā)
一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或天然沸石。其化學(xué)通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O,M′、M分別為一價、二價陽離子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴,不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開。根據(jù)SiO2和Al2O3的分子比不同,得到不同孔徑的分子篩。其型號有:3A(鉀A型)、4A(鈉A型)、5A(鈣A型)、10Z(鈣Z型)、13Z(鈉Z型)、Y(鈉Y型)、鈉絲光沸石型等。它的吸附能力高、選擇性強(qiáng)、耐高溫。普遍用于有機(jī)化工和石油化工,也是煤氣脫水的優(yōu)良吸附劑。在廢氣凈化上也日益受到重視。浙江小粒徑分子篩批發(fā)