沸石轉(zhuǎn)輪-沸石分子篩介紹

 

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮工藝是處理***風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣的先進(jìn)主流工藝。其核心吸附材料是疏水性沸石分子篩。

 

1.沸石疏水的原理

 

常用的沸石分子篩是一種合成的不溶性鋁硅酸鹽，其晶體結(jié)構(gòu)屬于立方系，由Si/O和Al/O四面體結(jié)構(gòu)單元組成。其中硅原子或鋁原子構(gòu)成四面體的中心，所有硅氧四面體和鋁氧四面體通過共享***點(diǎn)的氧原子連接成多環(huán)，多環(huán)相互連接形成固體的骨架。這類硅鋁酸鹽中硅與氧的比例為1:2，符合***簡單的二氧化硅公式。因?yàn)锳l3+離子取代了晶格中的Si4+離子，晶格帶負(fù)電。為了平衡Al/O四面體的負(fù)電荷，晶格的空隙中必須有陽離子來補(bǔ)償電荷，而這些陽離子會成為極性點(diǎn)，使沸石分子篩具有親水性。合成沸石的吸濕能力強(qiáng)于硅膠，每升空氣中的水分含量小于10-4毫克。

 

因此，為了提高沸石分子篩的疏水性，需要消除極性離子，即降低晶體中鋁的含量。疏水性沸石的晶體骨架中沒有鋁原子，只有硅和氧原子。硅與氧原子的鍵距為1.6，離子半徑分別為0.40和1.40，因此吸附微孔被氧原子包圍。這個(gè)Si -O -Si鍵中的氧原子不是堿性的，不形成氫鍵。因此，微孔表面是非極性的，表現(xiàn)出疏水性。

 

2.疏水性沸石的一般***性

 

疏水性沸石分子篩既有一般沸石分子篩的共性，又有其固有的***性。疏水性沸石分子篩材料與一般氧化物材料相比，具有以下共同***征:①分子水平上高度有序的晶體結(jié)構(gòu)和孔徑。②清晰的孔結(jié)構(gòu)顯示出對客體分子的形狀選擇性。形狀選擇性是由反應(yīng)物、產(chǎn)物或過渡分子的擴(kuò)散差異引起的。并且可以通過切割孔徑來改變。③表面有***量的補(bǔ)償陽離子或結(jié)構(gòu)羥基，通過離子交換、骨架的化學(xué)功能化和有機(jī)金屬基團(tuán)的接枝，可以在原子和分子水平上設(shè)計(jì)表面活性中心和環(huán)境。④與多孔氧化物和分子篩相比，化學(xué)性質(zhì)更容易調(diào)節(jié)。

 

3.疏水性沸石的吸水***性

 

各種疏水性沸石和活性炭在不同濕度環(huán)境下的等溫吸附曲線。可以看出，疏水性吸附材料活性炭在相對濕度超過60%時(shí)開始吸水，而疏水性沸石在相對濕度達(dá)到80%時(shí)可以保持幾乎不吸水?？梢钥闯觯词箤τ诎目諝?，該吸附材料也可以選擇性地吸附期望的物質(zhì)，并且吸附量幾乎不受影響。