離子交換法 通常在水溶液中將Na-分子篩轉變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩,通式如下:
式中 Z-表示陰離子骨架,Me+表示需交換的陽離子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常為?中空玻璃分子篩氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同,稱為分子篩對陽離子的選擇順序,例如:13X型分子篩的選擇順序為Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列參數(shù)表示交換結果:交換度,即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分數(shù);交換容量,為每100克分子篩中交換的陽離子毫克當量數(shù);交換效率,表示溶液中陽離子交換到分子篩上的質量百分數(shù)。為了制取合適的分子篩催化劑,有時尚需將交換所得產(chǎn)物與其他組分調配,這些組分可能是其他催化活性組分、助催化劑、稀釋劑或粘合劑等,調配好的物料經(jīng)成型即可進行催化劑的活化。
分子篩是一種具有規(guī)則、有序、均勻孔道結構的無機非金屬材料。其晶體結構中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑大小為分子數(shù)量級,允許直徑比孔徑小的分子進入,因此能將混合物中的分子按照直徑大小加以篩分,故稱分子篩,具有吸附、催化、離子交換三大功能。由于分子篩具有吸附能力高、熱穩(wěn)定性好等特點,使得分子篩得到廣泛應用。
我國分子篩行業(yè)起步較晚,一直扮演追趕者角色。20世紀50、60年代,我國開始了分子篩研究,合成了A型、X型、Y型等分子篩,開始進行工業(yè)生產(chǎn),隨后我國陸續(xù)在上海、大連、河南等地建廠,主要用于生產(chǎn)分子篩吸附劑和脫水脫氧用分子篩。20世紀80年代,金陵石化、吉林大學、中科院大連化學物理研究所等單位開始研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)分子篩催化劑。
在工業(yè)制氧和干燥領域:近年來,分子篩吸附劑行業(yè)在工業(yè)制氧和干燥領域的技術發(fā)展主要在水熱合成的主流技術路線基礎上進行技術創(chuàng)新和工藝優(yōu)化,不斷推出更節(jié)能、生產(chǎn)成本更低的產(chǎn)品來保持市場競爭力。
在能源化工方面:二甲醚羰基化后加氫生成乙醇技術路線是一條環(huán)境友好型新技術路線。近年來,有關科研院校和分子篩企業(yè)正在研究分子篩產(chǎn)品在二甲醚羰基化反應中的應用,開發(fā)出催化活性和乙酸甲酯選擇性更高、沒有誘導期的新型煤制乙醇分子篩催化劑;煤制丙烯吸附劑目前存在主要問題是吸附量低、易粉化,行業(yè)內(nèi)的有關科研機構和企業(yè)正在對煤制丙烯分子篩吸附劑的粉體合成、成型和焙燒工藝技術進行改進,提高分子篩吸附劑的吸附量和機械強度,降低磨耗率。
在環(huán)境修復方面:近年來,部分科研機構開始嘗試運用分子篩對鹽堿地進行修復改良,取得了良好的修復效果。未來,利用分子篩治理鹽堿地的方法將會在更大范圍實驗推廣。