Применение цеолитового молекулярного сита

Кристалл молекулярного сита цеолита обладает многими отличными свойствами, такими как адсорбция и взаимозаменяемость, поэтому он широко используется в нефтехимической промышленности, моющей промышленности, тонкой химической промышленности и так далее. В исследовании цеолитного молекулярного сита, получение молекулярного сита из дешевых природных минералов и его функциональность является одним из самых ценных исследований в этой области. Стеллерит относится к семейству пироксиновых и является одним из минеральных видов. На основе водного каркасного алюмосиликата стеллерий имеет селективную адсорбцию для различных катионов при разных температурах, а также обладает хорошей каталитической функцией, технологичностью, низкой твердостью, низким тепловым расширением и хорошей термической стабильностью. Он широко используется в области экологических материалов, улучшения сельского хозяйства и животноводства, химических добавок и адсорбентов. 1. Животноводство Уникальная структура молекулярного сита определяет, что оно обладает хорошими адсорбционными и ионообменными характеристиками. Использование молекулярного сита в качестве носителя, адсорбция и прививка антибактериальных веществ для изготовления кормовых добавок может увеличить способность антибактериального агента к медленному высвобождению и повысить эффективность использования антибактериального агента, чтобы достичь вдвое большего результата с половиной усилий. В то же время само молекулярное сито также обладает определенной бактерицидной способностью, способно улучшить сопротивляемость к болезням скота, а молекулярное сито является нетоксичным, безвредным и стабильным, не усваивается животными. Антибактериальное средство молекулярного сита, приготовленное путем адсорбции дикарбоксилата калия на молекулярном сите, может значительно улучшить антибактериальную способность дикарбоксилата калия. 2. Фармацевтическая промышленность Используя хорошие адсорбционные и дисперсионные характеристики молекулярного сита, его можно использовать в качестве носителя лекарственных средств для адсорбции и пересадки эффективных компонентов в лекарственные средства, что позволяет улучшить медленно высвобождающиеся показатели лекарственных средств, повысить эффективность и продлить время действия препарата. Кроме того, молекулярное сито нетоксично и безвредно. После его приема он не будет всасываться в организме человека и не имеет побочных эффектов на организм. Он также может загружать определенные бактерии и эффективно ингибировать рост бактерий. Цеолитовое молекулярное сито обладает хорошими ионообменными характеристиками и может адсорбировать и обмениваться ионами тяжелых металлов, поэтому оно может получать высокоактивные и долговечные антибактериальные агенты. 3. Очистка сточных вод Натуральный стеллерит обладает определенными ионообменными и адсорбционными свойствами. Используя свои свойства, аммиачный азот можно адсорбировать из сточных вод, чтобы достичь эффекта очистки сточных вод. После специальной обработки натуральный стеллерит может образовывать молекулярное сито. Эффективность ионообмена и адсорбции молекулярного сита намного выше, чем у природного цеолита, что позволяет ему лучше адсорбировать ионы тяжелых металлов и другие вредные ионы в сточных водах, таких как никель, цинк, хром, кадмий, ртуть, плазма железа и органические вещества, такие как фенол, аммиачный азот, тринитроген и фосфат-ионы. Поэтому молекулярное сито является новым материалом для очистки сточных вод. 4. Сельское хозяйство Использование адсорбционных характеристик и катионнообменных характеристик молекулярного сита может улучшить характеристики почвы, снизить рН почвы, улучшить снабжение микроэлементов, необходимых сельскохозяйственным культурам, обменять K, Na, Mg и Ca плазмы, необходимой сельскохозяйственным культурам, и играть роль косвенного удобрения. В то же время молекулярное сито может поглощать дигидроамин и другие вещества с образованием агента медленного высвобождения удобрений, что может не только значительно улучшить фактическую норму утилизации азотных удобрений и продлить срок годности азотных удобрений, но и улучшить питательный статус сельскохозяйственных культур, улучшить жизнеспособность роста и вирусоустойчивость сельскохозяйственных культур и, наконец, достичь цели увеличения урожайности и доходов сельскохозяйственных культур.

Свойства цеолитных молекулярных сит

1. Эффективность адсорбции Адсорбция молекулярного сита цеолита представляет собой процесс физического изменения. Основной причиной адсорбции является «поверхностная сила», генерируемая молекулярной гравитацией на твердой поверхности. Когда жидкость протекает, некоторые молекулы в жидкости сталкиваются с поверхностью адсорбента из-за неравномерного движения, что приводит к молекулярной концентрации на поверхности, уменьшая количество таких молекул в жидкости, чтобы достичь цели разделения и удаления. Поскольку в адсорбции нет химических изменений, пока мы пытаемся отогнать молекулы, сосредоточенные на поверхности, молекулярное сито цеолита снова будет иметь адсорбционную способность. Этот процесс является обратным процессом адсорбции, который называется анализом или регенерацией. Поскольку диаметр пор молекулярного сита цеолита равномерен, он может легко попасть в полость кристалла и адсорбироваться только тогда, когда диаметр молекулярной динамики меньше диаметра поры молекулярного сита цеолита. Поэтому молекулярное сито цеолита подобно ситу для молекул газа и жидкости, и адсорбируется ли оно, определяется размером молекул. Из-за сильной полярности в полости кристалла молекулярного сита цеолита он может оказывать сильное воздействие на молекулы, содержащие полярные группы на поверхности молекулярного сита цеолита, или индуцировать поляризацию поляризуемых молекул для получения сильной адсорбции. Эта полярная или легко поляризованная молекула легко адсорбируется полярным цеолитовым молекулярным ситом, которое отражает другую селективность адсорбции молекулярного сита цеолита. 2. Эффективность ионообмена Вообще говоря, ионный обмен относится к обмену компенсационных катионов вне ситового каркаса молекул цеолита. Компенсационные ионы вне каркаса молекулярного сита цеолита обычно представляют собой протоны и щелочные металлы или щелочноземельные металлы. Они легко обмениваются на молекулярные сита цеолита ионов металлов различного валентного состояния в водном растворе солей металлов. Ионы легко мигрируют при определенных условиях, таких как водный раствор или высокая температура. В водном растворе, благодаря различной ионной селективности молекулярного сита цеолита, он может проявлять различные ионообменные свойства. Гидротермальная ионообменная реакция между катионами металлов и цеолитом представляет собой процесс свободной диффузии. Скорость диффузии ограничивает обменную скорость реакции. Размер пор молекулярного сита цеолита может быть изменен путем ионного обмена, чтобы изменить его производительность и достичь цели селективной адсорбции формы и разделения смеси. После ионного обмена изменяется количество, размер и положение катионов в молекулярном сите цеолита. Например, количество катионов в молекулярном сите цеолита уменьшается после обмена высоковалентных катионов с низковалентными катионами, что часто приводит к вакантности положения и увеличению размера пор; Однако, когда ионы с большим радиусом обмениваются ионами с меньшим радиусом, отверстия легко блокируются, а эффективный размер пор уменьшается. 3. Каталитические характеристики цеолитных молекулярных сит имеют уникальную правильную кристаллическую структуру, каждая из которых имеет определенный размер и форму пористой структуры, а также имеет большую удельную площадь поверхности. Большинство цеолитовых молекулярных сит имеют сильные кислотные центры на поверхности, и в кристаллических порах есть сильное кулоновское поле для поляризации. Эти характеристики делают его отличным катализатором. Гетерогенную каталитическую реакцию проводят на твердом катализаторе, а каталитическая активность связана с размером кристаллических пор катализатора. Когда молекулярное сито цеолита используется в качестве катализатора или катализатора-носителя, каталитическая реакция контролируется размером кристаллических пор молекулярного сита цеолита. Размер и форма кристаллических пор и каналов могут играть селективную роль в каталитической реакции. В общих условиях реакции молекулярное сито цеолита играет ведущую роль в направлении реакции и обладает селективным каталитическими характеристиками формы, что делает молекулярное сито цеолита сильным жизнеспособным в качестве нового каталитического материала.

Разница между цеолитом и молекулярным ситом

Молекулярное сито представляет собой кристалл порошка с металлическим блеском, твердостью 3 ~ 5 и относительной плотностью 2 ~ 2,8. Природный цеолит имеет цвет, синтетический цеолит белый и нерастворим в воде. Термическая стабильность и кислотостойкость увеличиваются с увеличением соотношения состава SiO2 / Al2O3. Молекулярное сито имеет большую удельную площадь поверхности, до 300 ~1000м2/г, а внутренняя поверхность кристалла сильно поляризована. Это не только своеобразный эффективный адсорбент, но и своеобразная твердая кислота. Поверхность имеет высокую концентрацию кислоты и кислотную прочность, что может вызвать положительную каталитическую реакцию типа ионов углерода. Когда ионы металлов в композиции обмениваются с другими ионами в растворе, размер пор может быть отрегулирован для изменения ее адсорбционных и каталитических свойств, чтобы получить катализаторы молекулярного сита с различными свойствами. Цеолит — общее название минералов цеолитовой группы. Это алюмосиликатный минерал, содержащий водный щелочной металл или щелочноземельный металл. По характеристикам цеолитовых минералов его можно разделить на четыре типа: каркасный, листовой, волокнистый и неклассифицированный. По характеристикам поровой системы ее можно разделить на одномерные, двумерные и трехмерные системы. Любой цеолит состоит из тетраэдра кремнезема и тетраэдра оксида алюминия. Тетраэдры могут быть соединены только вершинами, то есть они разделяют один атом кислорода, а не «ребра» или «грани». Сам алюминиевый кислородный тетраэдр не может быть соединен, и между ними есть по крайней мере один кремниевый кислородный тетраэдр. Кремниевый кислородный тетраэдр может быть напрямую соединен. Кремний в кремниевом кислородном тетраэдре может быть заменен атомами алюминия с образованием алюминиевого кислородного тетраэдра. Однако атом алюминия является трехвалентным, поэтому в алюминиевом кислородном тетраэдре цена электроэнергии одного атома кислорода не нейтрализуется, что приводит к дисбалансу заряда, из-за чего весь тетраэдр кислорода алюминия имеет отрицательные точки. Чтобы сохранить нейтралитет, должны быть положительно заряженные ионы для смещения, которые обычно компенсируются ионами щелочных металлов и щелочноземельных металлов, такими как Na, CA, Sr, Ba, K, Mg и другими ионами металлов. Благодаря своей уникальной внутренней структуре и кристаллическим химическим свойствам, цеолит обладает различными характеристиками, которые могут быть использованы в промышленности и сельском хозяйстве. Природный цеолит светло-серый, и иногда его встречают в мире. Держа его в руке, очевидно, легче, чем обычные камни. Это связано с тем, что цеолит заполнен тонкими отверстиями и каналами, что намного сложнее, чем улей. Если сравнивать цеолит с отелем, то в этом «Супер Отеле» 1 миллион «номеров» объемом 1 кубический микрон! Эти комнаты могут автоматически открывать или блокировать дверь в соответствии с полом, ростом, весом и увлечениями «пассажиров» (молекул и ионов), и никогда не позволят «жиру» уйти в «тонкие» комнаты, а также высокие люди не будут жить в одной комнате с невысокими людьми. Согласно этой характеристике цеолита, люди используют его для скрининга молекул и получения хороших результатов. Это имеет большое значение для извлечения меди, свинца, кадмия, никеля, молибдена и других металлических частиц из промышленных отходов. Цеолит обладает свойствами адсорбции, ионообмена, катализа, кислотостойкости и термостойкости, поэтому широко используется в качестве адсорбента, ионообменника и катализатора, а также при сушке газа, очистке и очистке сточных вод. Цеолит также обладает «питательной» ценностью. Добавление 5% цеолитового порошка в корм может ускорить рост скота, сделать его крепким, свежим мясом и высокой скоростью откладывания яиц. Из-за пористой силикатной природы цеолита в порах находится определенное количество воздуха, который часто используется для предотвращения взрыва и кипения. Во время нагрева воздух в небольшом отверстии выходит, играя роль газификационного ядра, и на его углах легко образуются мелкие пузырьки. Основное отличие заключается в том, что в их использовании цеолиты, как правило, натуральны с разными размерами пор. Пока есть пузырьки, они могут предотвратить кипение. Функция молекулярного сита намного выше, например, скрининг молекул, изготовление катализаторов, катализаторов с медленным высвобождением и т. Д. Поэтому он имеет определенные требования к размеру пор, которые часто являются синтетическими.

Способ и характеристики получения цеолитового молекулярного сита из природной силикоалюминесцентной глины

Молекулярное сито цеолита представляет собой разновидность кристалла силикоалюмината с правильной поровой структурой. Он широко используется в области адсорбции и разделения газа, промышленного катализа, контроля загрязнения ионами тяжелых металлов и так далее. Традиционный гидротермический синтез молекулярного сита цеолита часто берет в качестве сырья химические продукты, содержащие кремний и алюминий и органический шаблон, что не только дорого, но и загрязняет окружающую среду. В последние годы, с популярностью концепции «зеленой химической промышленности», природные алюмосиликатные глины, такие как каолин, монтмориллонит, ректорит и иллит, показали большой потенциал в качестве сырья для синтеза цеолитовых молекулярных сит из-за их богатых запасов и низкой цены. Их процессы синтеза в основном включают семенной метод, паровой твердофазный метод и метод без растворителей. 1. Посевной метод Поскольку Holmes et al сообщили о производстве молекулярного сита высокой чистоты ZSM-5 с природным каолином в качестве источника кремния и коммерческим молекулярным ситом в качестве кристаллического семени, метод кристаллического затравливания значительно снизил стоимость производства, поскольку он может значительно сократить период индукции синтеза, ингибировать образование гибридных кристаллов и регулировать размер зерна, а также характеристики процесса зеленого синтеза, простое и удобное управление и отсутствие органического шаблона, он стал одним из репрезентативных маршрутов зеленого синтетического цеолитового молекулярного сита. Механизм синтеза цеолитного молекулярного сита на основе глины семенным методом тяготеет к механизму синтеза жидкой фазы, то есть цеолитное семя частично растворяется на ранней стадии кристаллизации с образованием мелких фрагментов с первичной единичной структурой цеолитного молекулярного сита; В то же время алюмосиликатный гель, образованный поликонденсацией растворения активных алюмосиликатных пород, полученных путем активации природной алюмосиликатной глины, будет постепенно обертывать фрагменты семян и кристаллизоваться под руководством структуры семени, образуя структуру оболочки с семенем в качестве ядра. С увеличением времени кристаллизации аморфный алюминатный гель постепенно генерирует структурные единицы первичного молекулярного сита, которые откладываются от оболочки к керну путем концентрационной полимеризации и, наконец, превращают активный геологический и минеральный полимер, образованный деполимеризацией глины, в цеолитное молекулярное сито. 2. Квазитвердофазный комбинированный способ Технология характеризуется тем, что спейсер используется для кристаллизации сырья для синтеза цеолитного молекулярного сита в паровой фазе реакционного растворителя и структурного направляющего агента. По сравнению с традиционным процессом гидротермального синтеза, квазитвердовофазная система синтеза широко используется в синтезе ZSM-5, SSZ-13, SAPO-34 и других цеолитов в последние годы из-за ее преимуществ, таких как меньшее количество шаблона, экономия воды и устранение стадий разделения между продуктами и материнским щелоком. Процесс кристаллизации цеолита на основе природной глиноземистой глины кремнезема, полученного по квазитвердофазному синтезу, больше соответствует двухфазному механизму кристаллизации между твердофазным и жидкофазным синтезом. То есть на ранней стадии кристаллизации твердофазного синтетического цеолитового молекулярного сита природная силикоалюминесцентная глина растворяется под двойным действием водяного пара и сильных щелочных гидроксид-ионов, прикрепленных к поверхности твердого сырья, генерирует активные кремниевые и алюминиевые породы и берет на себя ведущую роль в кристаллизации в микрокристаллы молекулярного сита цеолита. С увеличением времени кристаллизации ZEOLITE CRYSTALLITES поглощают из окружающей среды более активные виды кремния и алюминия и постепенно растут по механизму Освальда под действием Na+ и структурообразующего агента. В паровой среде массообмен и теплоперенос активных форм кремния и алюминия в среде вокруг кристаллического ядра значительно повышены, что не только снижает активность поверхности геополимера и делает органический шаблон легко прилипающим к поверхности твердого сырья, но и способствует дальнейшей деполимеризации и перегруппировке геополимера; тем самым ускоряя скорость роста кристалла. Хотя получение цеолитного молекулярного сита на основе глины по твердофазной технологии синтеза преодолевает характеристики зеленого синтеза большого количества синтетических растворителей, оно все еще не может быть промышленно развитым из-за ряда практических проблем, таких как громоздкая операция синтеза, избыточное давление в системе при кристаллизации и примеси синтетических продуктов. 3. Безраствольный метод В целях преодоления проблем большого сброса щелочного раствора, загрязнения окружающей среды, низкого выхода одиночного котла и высокого давления системы синтеза, обусловленных использованием растворительной воды в традиционном синтезе молекулярного сита цеолита, была разработана технология синтеза без растворителя цеолитного молекулярного сита на основе глины. Поскольку синтез без растворителя молекулярного сита цеолита относится к взаимодействию между твердым и твердым состоянием, и в процессе его синтеза отсутствует добавление растворителя, проблемы эмиссии растворителя и давления синтеза, вызванные производством цеолита, полностью устраняются. В настоящее время считается, что синтез без растворителей молекулярного сита цеолита на основе глины следует твердотельному механизму трансформации. То есть формирование кристаллизации цеолита должно проходить четыре стадии: диффузия, реакция, зарождение и рост. В отличие от гидротермального синтеза семян и парового твердофазного синтеза, не происходит ни растворения твердофазного сырья, ни прямого участия жидкой фазы в зарождении и роста кристаллов цеолита в процессе синтеза без растворителей. В процессе синтеза цеолита удлинение времени измельчения и усиление силы измельчения может не только увеличить возможности межмолекулярного контакта и облегчить самопроизвольную диффузию молекул, но и увеличить поверхностную свободную энергию компонентов реакции, чтобы увеличить общую свободную энергию синтеза цеолита. В процессе кристаллизации, в зависимости от богатых пустот и разницы градиентов концентрации между фазовыми интерфейсами, активные виды кремния и алюминия, полученные в результате активации и деполимеризации природной силикоалюминесцентной глины полимеризуются и постепенно образуют первичное «кристаллическое ядро», а затем они будут продолжать поликонденсироваться, конденсироваться и, наконец, соединяться в монокристаллы молекулярного сита.

Структура и свойства молекулярных сит

Молекулярные сита (1) Контроль размера и формы зерен Размер пор большинства молекулярных сит цеолита составляет менее 1 нм. Когда малые молекулярные органические вещества вступают в реакцию в порах цеолита, диффузия будет ограничена в определенной степени, что повлияет на использование пор и каталитические характеристики. Уменьшение размера зерна и изменение формы зерна является средством улучшения эффективности молекулярной диффузии и коэффициента использования поровых каналов. Путь диффузии мелкозернистого или наномолекулярного сита короче, чем у молекулярного сита с большим зерном, скорость использования порового канала будет значительно улучшена, а каталитическая активность также будет снижена. Есть улучшения. (2) Многоуровневое поровое соединение Большинство мезопористых материалов, о которых сообщалось до сих пор, имеют такие недостатки, как плохая термическая стабильность, отсутствие поверхностных кислотных центров с определенной прочностью и легкая потеря кислотных центров. Основная причина заключается в том, что хотя вышеуказанные материалы имеют упорядоченные мезопористые каналы, их скелет представляет собой аморфную структуру. Хотя цеолитные молекулярные сита имеют хорошую структурную стабильность и сильные кислотные центры, существуют ограничения в молекулярной диффузии, которые влияют на их каталитическую активность и селективность. Ожидается, что микропористые и мезопористые или макропористые иерархические пористые композиты будут сочетать в себе преимущества обоих и использовать свои преимущества в практическом применении. Ожидается, что иерархические поровые цеолитные молекулярные сита будут использоваться в некоторых более крупных молекулярных каталитических реакциях и жидкофазных каталитических реакциях. (3) Сокристаллическое молекулярное сито Каталитическая природа сокристаллических молекулярных сит фактически представляет собой тонкую регулировку пор и кислотности, что является средством улучшения характеристик катализаторов. Каталитические характеристики кристаллических молекулярных сит были значительно улучшены. Например, когда в реакции МТГ используются сокристаллические молекулярные сита ZSM-5/ZSM-11 (MFI/MEL), компоненты бензина могут регулироваться в широком диапазоне. (4) Модификация поверхности молекулярного сита и улучшение его гидротермальной стабильности Термическая стабильность и гидротермальная стабильность являются одними из важных свойств исследуемых катализаторов молекулярного сита. Многие промышленные каталитические реакции требуют высокой термической стабильности катализаторов, особенно гидротермальной стабильности. Они часто определяют срок службы катализаторов и выбор реакционных процессов. ключ. Взяв в качестве примера реакцию каталитического крекинга ХТЭ, поскольку реакцию проводят в состоянии пара, улучшение гидротермической стабильности катализатора является ключом к разработке катализаторов ХТЭ. Результаты показывают, что стабильность активного центра каталитического материала под водяным паром может быть улучшена путем сборки и модификации каталитического активного центра пористого материала соединениями оксида фосфора и введения каркасных гетероатомов.

Каталитические свойства молекулярных сит

1) Требования к активности для каталитической реакции: большая удельная площадь поверхности, равномерное распределение пор, регулируемый размер пор, хороший выбор формы для реагентов и продуктов; стабильная структура, высокая механическая прочность, высокая термостойкость (400 ~ 600 °C), хорошая термическая стабильность, после активации и регенерации многоразовая; не подвержен коррозии оборудованию и легко отделяется от продуктов реакции, в основном в процессе производства не образуются «три отхода», а катализатор отходов прост в обращении и не загрязняет окружающую среду. Например, исследовательская система форм-селективного катализа включает в себя практически все конверсии и синтеза углеводородов, а также каталитическую конверсию спиртов и других азотных, кислородных, серосодержащих органических соединений и биомассы, которые являются фундаментальными исследованиями, прикладными исследованиями и промышленными. Разработка открыла обширную область. Некоторые переходные металлосодержащие цеолитные молекулярные сита используются не только в традиционных кислотно-щелочных катализных системах, но и в процессах окислительно-восстановительного катализа. (2) Эффективный катализ молекулярных сит цеолита Для цеолитных молекулярных сит, используемых в промышленном катализе, высокая производительность является основным требованием и целью. Тип и количество активных центров каталитических материалов и диффузионные характеристики микропор являются внутренними факторами, влияющими на их каталитическую активность. Каталитическая селективность тесно связана с селективностью формы микропоровых каналов, возникновением побочных реакций и скоростью диффузии каждой реакционной молекулы. Срок службы всегда был важным показателем для измерения производительности каталитических материалов. Вечная тема процесса. Исходя из того, что активность катализатора отвечает требованиям, если дезактивированный катализатор легко регенерируется и структура может быть восстановлена, то есть он может быть регенерирован повторно, а затем с помощью подходящего реакционного процесса может быть достигнута цель продления срока службы катализатора. Таким образом, высокая производительность не только выдвигает более высокие требования к цеолитным материалам молекулярного сита, но и требует многомасштабного сочетания и координации каталитических материалов, реакционных процессов и систем реакционной инженерии и, наконец, позволяет катализаторам достигать высокой производительности в промышленных приложениях.

Категории