(收稿日期: 1996209221) 分子筛晶胞化学组成 孔径 (nm 16H2O 1616H 2O 4024H 2O 2220H 2O 96216H 2O 1015H 2O 6H2O 16H2O 27)方沸石 菱沸石 型沸石ZSM 25 沸石 370.24 290.57 420.44, 280.48 310.44, 280.49 540.56, 510.55 8H2O 晶体中水含量确定。在点阵中按一定规律运动以保证晶体自由能 最小。 当另外一种阳离子部分取代晶体中已 存在的阳离子进入点阵时, 这种取代作用必 须保证晶体自由能的减少使晶体结构更趋于 稳定。因此, 沸石中的阳离子交换性能具有可 选择性。 沸石对某种特定阳离子的交换能力 非常之大以致于成为这种阳离子良好的捕收 剂。例如, 具有更强的亲合力, 因而可取代对环境有害的三聚 磷酸钠作为洗涤助剂在洗涤工业中大规模使 通过离子交换作用还能够改变沸石的吸附和催化性能, 产生新型的吸附剂和催化剂。 沸石拓扑结构中的SBU 常见的沸石中包含着几种 SBU 元环组成的;八面沸 石结构含有 立方体等各种SBU 组成。 沸石分子筛的离子交换性能沸石晶体具有多孔结构, 晶体中的阳离 子有较大的运动自由能, 阳离子的存在是为 了维持整个晶体结构的电平衡, 不可能象水 分子那样自由离开沸石, 但它们能被等当量 的其它阳离子取代。 在沸石的空间结构中, 阳离子具有一定 的分布规律。 特定沸石晶体存在着一个阳离 子点阵。阳离子占领点阵中的部分格点, 并且 大多数沸石晶体的内孔中都存在着可流 动的水分子, 当加热或抽真空时, 沸石可以脱 而当晶体重新与水接触时又可以重新吸附水分子, 水分子可以自由地进入沸石的空 穴内。沸石是强极性的吸附剂, 可以强烈地吸 附各种气体中的微量水。 不同沸石的吸水容 26.0m lH 2O 型沸石可达32. 0m lH 2O ƒ100g。 沸石可以选择性地吸附气体分子。 沸石 晶体的内孔通道口是由相互关联的四面体围 其中四元环和五元环不能被分子通过,六元环可容纳最小分子, 八元环容许较大分 子。改变沸石结构中的 或通过离子交换引入不同大小、不同电价的阳离子, 都能 够引起晶体内孔窗口的形状和尺寸变化。 沸石的结构和性能及应用展望27 石容易吸附那些与其窗口形状和大小都配合 较好的分子。 空气中的氮气和氧气分子的临 界直径分别为 它们在各种分子筛中的吸附容量见表 2。其中 子筛的氮氧分离系数高,又比较容易合成, 101.21k 还能使催化反应产生一些副反应。常用的气 体脱水用固体吸附剂有三种: 活性氧化铝、硅 胶和分子筛。 硅胶和活性氧化铝的比表面积 分别为 580m 230~280m 吸水容量大。但由于它们孔径较大, 在吸水的同时也容易吸附 一些烃类分子, 并且其吸水能力随温度波动 较大, 在高温下吸水能力小 4A5A 10X 天然丝光沸石 沸石分子筛的选择催化性能沸石分子筛对石油裂解过程的催化机理 有两种观点: 静电场理论和质子酸理论。前者 认为沸石晶体中不对称地分布着可以移动的 多价阳离子, 在晶体内孔中, 多价阳离子和负 电中心之间产生了一定的静电场, 这种静电 场强烈地极化烃类分子中的 键生成阳碳离子, 使分子中的碳骨架重新排列并引起 碳氢化合物的裂化反应。后一种观点认为: 氢型沸石中通过下列反应产生质子酸:HO 静电场附近,硅醇能够产 更强的质子酸,从而促进酸 性催化反应。 与分子筛的吸附过程一样, 沸石结构中 的规则孔径只允许那些与其窗口几何形状相 适应的反应物分子到达晶体内孔的活性中心 进行催化反应。因此, 沸石的催化性能具有选 下不同吸附剂的吸水等温线要适用于低温气体的干燥。 分子筛比表面积 800~1000m 100左右,分子筛的吸 附能力远大于硅胶和活性氧化铝, 经分子筛 在气体干燥和纯化过程的应用在石油和化学工业生产中, 气体的脱水 和高度纯化是非常重要的预处理环节之一, 水分往往能使一些催化剂中毒, 微量的水分 干燥的气体其含水量在 1ppm 以下, 特别适 用于制备高纯气体, 或者用于高温气体的深 度干燥。 分子筛的高效能选择性吸附特性在 石油 空气中的CO 含量可小于1ppm 露点-75, 且工艺设备简单, 费用低, 对于简化大 型制氧机上空气的预处理工艺有重要意义。 分子筛应用于脱除天然气中的 裂解气、油田气、炼油厂气的干燥,冷冻剂、药品、电子材料和易变质物品的干燥以及热处 在制氧工业中的应用传统工业中, 一般通过空气冷冻液化再 进行精馏的方法分离空气中的氮和氧。