Цеолит Молекулярный Сита находятся кристаллический алюмосиликатные вещества, характеризующиеся очень пористый природа и пористая структура тот является униформа и скрупулезно спроектированоЭти материалы широко используются в промышленных применениях для процессов разделения газов, сушки и очистки благодаря их превосходным свойствам молекулярного сита и функциям ионного обмена. Следующее обеспечивает подробный анализ:

Цеолитные молекулярные сита Структура и состав:

Кристаллическая структура: составленная из 3D сети AlO₄ и СиО₄ тетраэдры, связанные общими атомами кислорода. Это создает жесткую, высокоупорядоченную структуру с определенными каналами и полостями (порами).

Размеры пор: характеризуются очень последовательными диаметрами пор, как правило, в диапазоне 0.3к 1,0нанометров.Стандарт коммерческие размеры пор включают 3А (0,3 нм), 4А (0,4 нм), 5А (0,5 нм) и 10X (примерно 0.8-00,9 нм).

Отрицательный заряд: замена Си⁴+ от Al³+ в рамках создает чистый отрицательный заряд. Этот заряд уравновешивается катионами (обычно Na⁺, Ка²⁺, К⁺, Мг²⁺), присутствующих в порах / полостях.

Высокая поверхность: обычно 500 - 1000 м²- Джи.

Гидрофильная поверхность: сильное сродство к полярным молекулам, таким как вода.

Принцип разделения:

Молекулярное просеивание / исключение размера: основной механизм. Поры имеют размер, позволяющий более мелким молекулам проникать в полости, исключая более крупные. Это строгий размер отсечки.

Полярность / адсорбционное сродство: сильное взаимодействие с полярными молекулами (особенно водой) из-за ионной структуры и присутствия катионов. Даже если молекулы немного меньше, чем отверстие поры, их полярность / заряд могут значительно улучшить адсорбцию.

Ионный обмен: катионы в каркасе могут быть обменены на другие катионы (например, Na⁺ заменен на Ca²⁺), изменяя размер пор, плотность заряда и адсорбционные свойства.

Молекулярные сита Применения:

Сушка (дегидратация): наиболее распространенное использование.

Удаляет водяной пар из газов (воздух, природный газ, CO₂водород и т.д.) и жидкостей.

Механизм: молекулы воды (очень маленькие, сильно полярные) сильно адсорбируются внутри пор.

Разделение воздуха (O₂/ N₂):

Используется в системах PSA / VSA для производства воздуха, обогащенного кислородом.

Механизм: Цеолиты с размером пор 5 Å, такие как CaA, демонстрируют предпочтительную адсорбцию азота, который имеет кинетический диаметр приблизительно 0,364 нм, над кислородом, с кинетическим диаметром приблизительно 0.346 нм. Эта избирательность приписывается к немного большему молекулярный Размер N₂ ивсильнее взаимодействие, вытекающее из его квадрупольный момент. (Это явление является результатом как строгий исключение размера а также полярность соображения).

Разделение углеводородов:

Отделение парафинов от олефинов (например, отделение пропана от пропилена с использованием 5Å цеолита).

Отделение нормальных парафинов от разветвленных или циклических парафинов (например, n-C4H10 против i-C4H10).

Механизм: строгое исключение размера на основе молекулярной формы / размера.

СО₂ Удаление:

Используется в подслащивании природным газом (удаление CO₂ а иногда ч₂S) и модернизации биогаза.

Механизм: Сильная адсорбция полярного CO₂ молекулы над неполярным CH₄.

Катализ: Цеолиты широко используются в качестве катализаторов или носителей катализаторов из-за их кислотности и селективности формы.