ob欧宝体育富网入口晶胞的化学式: M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] × w H2O
M x/n : 阳离子,保持晶体的电中性
(AlO2) x (SiO2) y : ob欧宝体育富网入口晶体的骨架,具有不同形状的孔和孔道
H2O : 化学吸附和物理吸附的水分子,物理吸附的水分子在一定的条件下可发生可逆的吸附和脱附。
四面体结构
ob欧宝体育富网入口的初级结构单元PBU
(a) 四面体中的每个氧原子都是共用的
(b) 相邻的两个四面体之间只能共用一个氧原子
(c) 两个铝氧四面体不直接相联
ob欧宝体育富网入口的次级结构单元 SBU
2.什么是ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口
ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口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ob欧宝体育富网入口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ob欧宝体育富网入口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ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口。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分子筛带给他们的信心。
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ob欧宝体育富网入口系列分子筛, 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。
3.两种常用ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口结构图
ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口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)ob欧宝体育富网入口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。ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口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,ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口也可用于尺寸相近的物质的分子。
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ob欧宝体育富网入口称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ob欧宝体育富网入口称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ob欧宝体育富网入口型的晶体结构。
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ob欧宝体育富网入口笼,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ob欧宝体育富网入口型分子筛
这种ob欧宝体育富网入口的结构,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ob欧宝体育富网入口的主孔道。这种孔道是一维的,即直通道。
高硅ob欧宝体育富网入口ZSM(Zeolite Socony Mobil)型分子筛
这种ob欧宝体育富网入口有一个系列,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ob欧宝体育富网入口,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ob欧宝体育富网入口相似,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ob欧宝体育富网入口还有全硅型的Silicalite-1,结构与ZSM-5一样,Silicalite-2与ZSM-11一样。
4.ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口的作用机理
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。
5.ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口的应用
ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口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ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口共同作用应用于FCC反应,以获得较高产率的汽油、丙烯和丁烯。MCM-22ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口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,ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口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ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口的研究中。总之,ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口已经并且继续改变着化工行业及人类的生活。