沸石转轮-沸石分子筛介绍

沸石转轮-沸石分子筛介绍

 

沸石转轮吸附浓缩工艺是处理***风量低浓度有机废气的先进主流工艺。其核心吸附材料是疏水性沸石分子筛。

 

1.沸石疏水的原理

 

常用的沸石分子筛是一种合成的不溶性铝硅酸盐，其晶体结构属于立方系，由Si/O和Al/O四面体结构单元组成。其中硅原子或铝原子构成四面体的中心，所有硅氧四面体和铝氧四面体通过共享***点的氧原子连接成多环，多环相互连接形成固体的骨架。这类硅铝酸盐中硅与氧的比例为1:2，符合***简单的二氧化硅公式。因为Al3+离子取代了晶格中的Si4+离子，晶格带负电。为了平衡Al/O四面体的负电荷，晶格的空隙中必须有阳离子来补偿电荷，而这些阳离子会成为极性点，使沸石分子筛具有亲水性。合成沸石的吸湿能力强于硅胶，每升空气中的水分含量小于10-4毫克。

 

因此，为了提高沸石分子筛的疏水性，需要消除极性离子，即降低晶体中铝的含量。疏水性沸石的晶体骨架中没有铝原子，只有硅和氧原子。硅与氧原子的键距为1.6，离子半径分别为0.40和1.40，因此吸附微孔被氧原子包围。这个Si -O -Si键中的氧原子不是碱性的，不形成氢键。因此，微孔表面是非极性的，表现出疏水性。

 

2.疏水性沸石的一般***性

 

疏水性沸石分子筛既有一般沸石分子筛的共性，又有其固有的***性。疏水性沸石分子筛材料与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体结构和孔径。②清晰的孔结构显示出对客体分子的形状选择性。形状选择性是由反应物、产物或过渡分子的扩散差异引起的。并且可以通过切割孔径来改变。③表面有***量的补偿阳离子或结构羟基，通过离子交换、骨架的化学功能化和有机金属基团的接枝，可以在原子和分子水平上设计表面活性中心和环境。④与多孔氧化物和分子筛相比，化学性质更容易调节。

 

3.疏水性沸石的吸水***性

 

各种疏水性沸石和活性炭在不同湿度环境下的等温吸附曲线。可以看出，疏水性吸附材料活性炭在相对湿度超过60%时开始吸水，而疏水性沸石在相对湿度达到80%时可以保持几乎不吸水。可以看出，即使对于包含水的空气，该吸附材料也可以选择性地吸附期望的物质，并且吸附量几乎不受影响。