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,如陽離子交換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。
利用低硅鋁比的沸石分子篩(如 A型,X型等)的極性親水性,可以進(jìn)行空氣的干燥。另外近年來將乙醇摻入汽油中替代部分汽油受到廣泛重視,作為燃料的乙醇要求其中的水含量低于 0.8%,而由于乙醇和水的共沸,使得通過精餾只能得到 95%的乙醇,對于含水量較低的乙醇脫水,沸石分子篩吸附脫水是優(yōu)的選擇。
此方法中應(yīng)用的沸石分子篩是A 或X型,而KA 型好,這一方面利用了 A型沸石分子篩的極性,另一方面由于KA沸石分子篩的孔道直徑約 0.3nm,水分子可自由進(jìn)入,而乙醇分子直徑大于 0.3nm 不能進(jìn)入沸石分子篩的孔道。此種沸石分子篩脫水工藝是工業(yè)上生產(chǎn)燃料乙醇的工藝。
分子篩的骨架中存在一特征籠狀結(jié)構(gòu)單元,而籠狀結(jié)構(gòu)單元又是根據(jù)確定它們多面體的多元環(huán)來描述的。例如,我們所熟悉的SOD籠它由八個(gè)六元環(huán)和六個(gè)四元環(huán)來組成的,一般簡寫成4668。不同的分子篩骨架會含有相同的籠狀結(jié)構(gòu)單元,換句話說,同一個(gè)籠狀結(jié)構(gòu)單元通過不同連接方式會形成不同的分子篩骨架結(jié)構(gòu)類型。一個(gè)經(jīng)典的例子就是SOD籠。
對于沸石分子篩的形成及其生長機(jī)理的深入研究有助于人們更好的設(shè)計(jì)合成新型沸石分子篩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、擴(kuò)展沸石分子篩材料合成新路線、開發(fā)沸石分子篩材料的新性質(zhì)及新用途。盡管沸石分子篩的發(fā)展已經(jīng)有許多年了,但是對于它的合成機(jī)理方面一直未有一個(gè)真正的定論。研究分子篩的晶化機(jī)理即具有十分重要的理論意義,也對合成新型的沸石分子篩合成具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。目前具有代表性的為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理(Solid hydrogel Transformation mechanism)、液相轉(zhuǎn)變機(jī)理(Solution-mediated Transport mechanism)和雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理這三種機(jī)理。
分子篩回收的應(yīng)用領(lǐng)域
回收后的分子篩經(jīng)過適當(dāng)處理,可以重新應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域:
化工行業(yè):作為催化劑或催化劑載體,用于化學(xué)反應(yīng)的加速和選擇性控制。
石油行業(yè):用于汽油辛烷值的提高和混合物的分離。
環(huán)保行業(yè):作為吸附劑,用于空氣和水的凈化處理。
回收分子篩的方法
物理法:利用篩分、破碎、磁選等物理手段,將廢舊分子篩中的雜質(zhì)去除,得到較為純凈的分子篩。這種方法適用于廢舊分子篩污染較輕、雜質(zhì)較少的情況。
化學(xué)法:通過化學(xué)手段,如溶解、沉淀、離子交換等,將廢舊分子篩中的有用成分提取出來,再進(jìn)行后續(xù)處理。這種方法適用于廢舊分子篩污染較重、雜質(zhì)較多的情況。
熱解法:在高溫下將廢舊分子篩進(jìn)行熱解,使其分解成氣體、液體和固體產(chǎn)物。其中,氣體和液體產(chǎn)物可以通過進(jìn)一步處理得到有用的化學(xué)品,固體產(chǎn)物則可能含有可回收的分子篩成分。