Фожасит

Фожазит — минерална група во семејството на зеолити од силикатни минерали. Групата се состои од фожасит-Na, фожасит-Mg и фожасит-Ca. Сите ја делат истата основна формула со варирање на количините на натриум, магнезиум и калциум. Фожазитот се јавува како редок минерал на неколку локации низ светот.
Материјалите од фожасит се широко синтетизираат индустриски. Синтетичкиот фожасит со релативно ниска содржина на силициум (Si/Al<2) се нарекува Зеолит X, а оној со висока содржина на силициум (Si/Al>2) се нарекува Зеолит Y. Дополнително, алуминиумската компонента во зеолит Y може да се отстрани со киселински третман и/или третман со пареа, а добиениот фожасит се нарекува USY (ултрастабилен зеолит Y). USY се користи во процесот на флуидно крекирање како катализатор.
1 Откривање и појава
Фожаситот првпат бил опишан во 1842 година од наоѓалиште во каменоломите Лимберг, Засбах, Кајзерштул, Баден-Виртемберг, Германија. Натриумската варијанта фожасит-Na била додадена по откривањето на фазите богати со магнезиум и калциум во 1990-тите. Името го добил по Бартелеми Фожас де Сен-Фон (1741–1819), француски геолог и вулканолог.
Фожаситот се јавува во везикули во базалт и фонолитна лава и туф како изменет или автиген минерал. Се јавува заедно со други зеолити, оливин, авгит и нефелин.
2 Структура
На фожазитната рамка ѝ е доделен кодот FAU од страна на Меѓународната асоцијација за зеолити. Таа се состои од содалитни кафези кои се поврзани преку шестоаголни призми. Порите, кои се формирани од прстен со 12 члена, имаат релативно голем пречник од 7.4 Å. Внатрешната празнина има пречник од 12 Å и е опкружена со 10 содалитни кафези. Единичната ќелија е коцкеста; Пирсоновиот симбол е cF576, симетрија ''F''d3m, бр. 227, со решеточна константа 24.7 Å. Од двата типа (X и Y) зеолити со код FAU, зеолит Y, кој има повисок однос силициум-алуминиум, има волуменски удел на празнини од 48% и Si/Al однос од 2.43. Тој термички се разградува на 793 °C.
3 Синтеза
Фожазитот се синтетизира, како и другите зеолити, од извори на алумина како натриум алуминат и извори на силициум како натриум силикат. Се користат и други алуминосиликати како каолинит. Состојките се раствораат во базна средина како воден раствор на натриум хидроксид и кристализираат на 70 до 300 °C (обично на 100 °C). По кристализацијата фожазитот е во својата натриумска форма и мора да се подложи на јонска размена со амониум за да се подобри стабилноста. Амониумовиот јон подоцна се отстранува со калцинација, со што зеолитот преминува во својата киселинска форма. Во зависност од односот силициум-алуминиум во рамката, синтетичките фожазитни зеолити се делат на зеолити X и Y. Кај зеолитите X тој однос е помеѓу 2 и 3, додека кај зеолитите Y е 3 или повисок. Негативните полнежи на рамката се балансираат со позитивните полнежи на катјоните (обично натриум од растворот на NaOH, или амониум или H<sup>+</sup> по размената) на позиции надвор од рамката. Таквите зеолити имаат својства на јонска размена, каталитичка активност и адсорпција. Стабилноста на зеолитот се зголемува со зголемување на односот силициум-алуминиум во рамката (Левенштајново правило). Таа исто така е под влијание на типот и количината на катјони сместени на позиции надвор од рамката. За каталитичко крекирање, зеолитот Y често се користи во форма разменета со реткоземни елементи и водород.
Со примена на термички, хидротермални или хемиски методи, дел од алуминиумот може да се отстрани од рамката на зеолит Y, при што се добиваат Y зеолити со висока содржина на силициум. Таквите зеолити се користат во катализатори за крекирање и хидрокрекирање. Целосната деалуминација резултира со фожасит-силикат.
4 Употреба
Фожазитот се користи пред сè како катализатор во флуидно каталитичко крекирање за претворање на високо-вреливи фракции на сурова нафта во повредни бензин, дизел и други производи. Зеолит Y го заменил зеолит X во оваа примена затоа што е поактивен и постабилен на високи температури поради повисокиот Si/Al однос. Исто така се користи во единици за хидрокрекирање како носач на платина/паладиум за зголемување на содржината на ароматични соединенија во реформулирани рафинериски производи.
Зеолитот од тип X може селективно да адсорбира CO<sub>2</sub> од гасни струи и се користи при претпрочистување на воздух за индустриско раздвојување на воздух.
Поради својата широко позната структура, однесување и својства, фожазитот често се користи како стандард во каталитички и (ад/де)сорпциски студии на зеолити, заедно со MFI, FER и CHA.