沸石分子篩的來源
沸石分子篩是結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物,其化學(xué)通式為:Mx/m[(AlO2)x·(Si O2)y]·zH2O。M 代表陽離子,m 表示其價(jià)態(tài)數(shù),z 表示水合數(shù),x 和 y 是整數(shù)。沸 石分子篩活化后,水分子被除去,余下的原子形成籠形結(jié)構(gòu)。分子篩晶體中有許 多一定大小的空穴,空穴之間有許多同直徑的孔(也稱“窗口”)相連。由于分子 篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部,而把比孔徑大的分子排斥在其空穴 外,起到篩分分子的作用,故得名分子篩。沸石分子篩在自然界中即可存在,人 工大量合成是從上世紀(jì) 70 年代開始。
沸石分子篩的特性
沸石分子篩是一種常見的硅鋁酸鹽晶體材料。(也包括純硅、磷鋁、硅 磷鋁以及部分其他雜原子取代的類似結(jié)構(gòu)的晶體材料。)同時(shí)具有規(guī)則的 微孔骨架結(jié)構(gòu)(孔道直徑一般小于2nm 擇形效應(yīng)),較大的比表面積。(一 般為200~900m2/g,良好的載體),較好的水熱穩(wěn)定性(結(jié)晶度高、耐熱處理、水蒸氣處理),較強(qiáng)的 Bronsted 耐酸性(一般酸性近超強(qiáng)酸,Lewis 酸 性位較少)等特性。因此該類材料不僅被廣泛的用于石油精煉和石油化工 的多個(gè)過程中,也廣泛應(yīng)用于催化、吸附和離子交換等領(lǐng)域中,并起著不 可替代的作用。
到 目 前 為 止 , 國 際 分 子 篩 協(xié) 會( IZA,International Zeolite Association)總共報(bào)道了232種基本的沸石骨架類型,而其中用于工業(yè)生產(chǎn) 的只有不到20種,例如(部分常用的沸石骨架結(jié)構(gòu)及類型):FAU(Y 沸石)、 MFI(ZSM-5)、BEA(beta 沸石)、MOR(絲光沸石)、LTL(L 沸石)、FER (鎂堿沸石)、MTW(ZSM-12沸石)等。
ZSM-5 分子篩在大氣污染治理中的應(yīng)用
對 N Ox 的 去 除
氮氧化物(NOx)是目前大氣污染物的主要組成,它能夠通過呼吸道進(jìn) 入人體,對健康造成嚴(yán)重的危害,也是酸雨形成的主要原因。近年來,選 擇吸附法用于凈化空氣已經(jīng)受到了廣泛關(guān)注,其中 ZSM-5 分子篩作為吸附 劑吸附 NOx 的研究也越來越多。
V O C s 的 去 除
揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)包括烴類、醇類、醛類、酸類、酮類和胺 類等,這類有機(jī)污染物能夠通過呼吸道直接進(jìn)入人體,對人體器官造成暫 時(shí)性或永久性的傷害。雖然 ZSM-5 分子篩在石油化工等領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛 應(yīng)用,但在 VOCs 吸附領(lǐng)域研究尚不多。而 ZSM-5 分子篩作為一種新型的吸 附材料,其孔徑與大部分 VOCs 的動(dòng)力學(xué)直徑相當(dāng),因此可以有效地吸附廢氣中的 VOCs,進(jìn)而凈化空氣。
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