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沸石分子篩是什么物質(zhì)組成的(沸石分子篩的特點)

閱讀:1745      發(fā)布時間:2022-7-29
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  沸石分子篩是什么物質(zhì)組成的
 
  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70年代開始。
 
  沸石分子篩的特點
 
  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),所以沸石分子篩具有較強的吸附特點),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),較強的Bronsted耐酸性(一般酸性近強酸,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。
 
  沸石分子篩在空氣污染治理中的應(yīng)用
 
  對NOx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入人體,對健康造成嚴重的危害,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。
 
  VOCs的去除
 
  揮發(fā)性有機污染物(VOCs)包括烴類、醇類、醛類、酸類、酮類和胺類等,這類有機污染物能夠通過呼吸道直接進入人體,對人體器官造成暫時性或長久性傷害。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的動力學(xué)直徑相當(dāng),因此可以有效地吸附廢氣中的VOCs,進而凈化空氣。
 
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