淺談沸石分子篩的性能

【資料簡介】

　　沸石分子篩具有規(guī)整的晶體結(jié)構(gòu)，其中的每一類都有一定尺寸、形狀的孔道結(jié)構(gòu)，較大的比表面積，大部分種類的沸石分子篩表面有較強(qiáng)的酸中心，同時(shí)晶內(nèi)有強(qiáng)大的靜電場和極性作用，這些特性使之成為一類性能優(yōu)異的固體酸催化劑，具“擇形催化”功能以及強(qiáng)的吸附分離性能。
 

　　沸石分子篩的性能
 

　　1、吸附性能
 

　　沸石分子篩的吸附是一種物理變化過程。產(chǎn)生吸附的原因主要是分子引力作用在固體表面產(chǎn)生的一種“表面力”，當(dāng)流體流過時(shí)，流體中的一些分子由于做不規(guī)則運(yùn)動而碰撞到吸附劑表面，在表面產(chǎn)生分子濃聚，使流體中的這種分子數(shù)目減少，達(dá)到分離、清除的目的。
 

　　由于吸附不發(fā)生化學(xué)變化，只要設(shè)法將濃聚在表面的分子趕跑，沸石分子篩就又具有吸附能力，這一過程是吸附的逆過程，叫解析或再生。
 

　　由于沸石分子篩孔徑均勻，只有當(dāng)分子動力學(xué)直徑小于沸石分子篩孔徑時(shí)才能很容易進(jìn)入晶穴內(nèi)部而被吸附，所以沸石分子篩對于氣體和液體分子就猶如篩子一樣，根據(jù)分子的大小來決定是否被吸附。
 

　　由于沸石分子篩晶穴內(nèi)還有著較強(qiáng)的極性，能與含極性基團(tuán)的分子在沸石分子篩表面發(fā)生強(qiáng)的作用，或是通過誘導(dǎo)使可極化的分子極化從而產(chǎn)生強(qiáng)吸附。
 

　　這種極性或易極化的分子易被極性沸石分子篩吸附的特性體現(xiàn)出沸石分子篩的又一種吸附選擇性。
 

　　2、離子交換性能
 

　　通常所說的離子交換是指沸石分子篩骨架外的補(bǔ)償陽離子的交換。沸石分子篩骨架外的補(bǔ)償離子一般是質(zhì)子和堿金屬或堿土金屬，它們很容易在金屬鹽的水溶液中被離子交換成各種價(jià)態(tài)的金屬離子型沸石分子篩。
 

　　離子在一定的條件下，如水溶液或受較高溫度時(shí)比較容易遷移。在水溶液中，由于沸石分子篩對離子選擇性的不同，則可表現(xiàn)出不同的離子交換性質(zhì)。金屬陽離子與沸石分子篩的水熱離子交換反應(yīng)是自由擴(kuò)散過程。擴(kuò)散速度制約著交換反應(yīng)速度。
 

　　通過離子交換可以改變沸石分子篩孔徑的大小，從而改變其性能，達(dá)到擇形吸附分離混合物的目的。
 

　　沸石分子篩經(jīng)離子交換后，陽離子的數(shù)目、大小和位置發(fā)生改變，如高價(jià)陽離子交換低價(jià)陽離子后使沸石分子篩中的陽離子數(shù)目減少，往往造成位置空缺使其孔徑變大；而半徑較大的離子交換半徑較小的離子后，則易使其孔穴受到一定的阻塞，使有效孔徑有所減小。
 

　　3、催化性能
 

　　沸石分子篩具有規(guī)整晶體結(jié)構(gòu)，其中每一類都具有一定尺寸、形狀的孔道結(jié)構(gòu)，并具有較大比表面積。
 

　　大部分沸石分子篩表面具有較強(qiáng)的酸中心，同時(shí)晶孔內(nèi)有強(qiáng)大的庫侖場起極化作用。這些特性使它成為性能優(yōu)異的催化劑。
 

　　多相催化反應(yīng)是在固體催化劑上進(jìn)行的，催化活性與催化劑的晶孔大小有關(guān)。沸石分子篩作為催化劑或催化劑載體時(shí)，催化反應(yīng)的進(jìn)行受到沸石分子篩晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形狀都可以對催化反應(yīng)起著選擇性作用。在一般反應(yīng)條件下沸石分子篩對反應(yīng)方向起主導(dǎo)作用，呈現(xiàn)了擇形催化性能，這一性能使沸石分子篩作為催化新材料具有強(qiáng)大生命力。