Hβ和USY沸石分子篩的區(qū)別
- 教育綜合
- 2023-11-07 12:59:40
沸石和分子篩有什么區(qū)別
沸石和分子篩的區(qū)別如下:
1、化學成分不同,天然沸石的主要化學成分是鋁硅酸鈉,而分子篩是結晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成。
2、特性不同,沸石具有玻璃樣的光澤,可以再重新吸收水或其他液體。分子篩具有吸附能力高,熱穩(wěn)定性強等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點。
3、分子篩為粉末狀晶體,有金屬光澤,硬度為3~5,相對密度為2~2.8。天然沸石有顏色,合成沸石為白色,不溶于水,熱穩(wěn)定性和耐酸性隨著SiO2/Al2O3組成比的增加而提高。
沸石和分子篩的主要區(qū)別是在他們的用途上,沸石一般是天然的,孔徑大小不一,只要有空泡就可以防止爆沸。而分子篩的功能要高級的多,比如篩選分子、做催化劑、緩釋催化劑等,因而對孔徑有一定的要求,經(jīng)常是人工合成的。
擴展資料:
沸石是一種含有水架狀結構的鋁硅酸鹽礦物,最早發(fā)現(xiàn)于1756年。瑞典的礦物學家克朗斯提(Cronstedt)發(fā)現(xiàn)有一類天然鋁硅酸鹽礦石在灼燒時會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象,因此命名為“沸石”(瑞典文zeolit)。
在希臘文中意為“沸騰的石頭”。沸石因成分不同分為:方沸石(Na[AlSi2O6]·H2O)、鈣沸石(Ca[Al2Si3O10]·3H2O)等。其含水量與外界溫度及水蒸氣的壓力有關,加熱時水分可慢慢逸出,但并不破壞其結晶構造。
“分子篩”(Molecular sieve)的概念則是在1932年由McBain提出,表示可以在分子水平上篩分物質(zhì)的多孔材料。
也就是說,“沸石”是基于物質(zhì)物理化學特性的定義,“分子篩”是基于材料結構和功能的定義。沸石可以用作分子篩,甚至在分子篩中最具代表性,但嚴格說來不能因此將沸石等同于分子篩;盡管很多時候經(jīng)常被混淆。
參考資料:百度百科-沸石分子篩
沸石和分子篩有什么區(qū)別
沸石和分子篩都是一富含水的k、na、ca、ba的鋁硅酸鹽。從化學成分上說是一樣的。結構上也差不多,樓上說得不很正確。小玻璃珠可以防爆沸是利用的它有氣泡在壁上,并不是沸石。 他們的主要區(qū)別是在他們的用途上,沸石一般是天然的,孔徑大小不一,只要有空泡就可以防止爆沸。而分子篩的功能要高級的多,比如篩選分子、做催化劑、緩釋催化劑等,因而對孔徑有一定的要求,經(jīng)常是人工合成的。 有時天然沸石也可以做分子篩用。分子篩/沸石如何區(qū)分
嚴格來講,分子篩與沸石是兩類有交集的物質(zhì)。分子篩不全是沸石,沸石也不全是分子篩。分子篩是所有具有篩分分子性能的物質(zhì),而沸石則是結晶的硅鋁酸鹽。 從催化的角度來講,一般而言,沸石等同于分子篩。所謂zeolite和MS基本可認為意義相同。但目前中孔的分子篩一般不稱為中孔沸石。Hβ分子篩是什么?
β型分子篩是一種具有三維十二元環(huán)孔結構的中孔、高硅沸石,其孔道介于ZSM-5型分子篩與Y型分子篩之間,其熱穩(wěn)性較高。 Hβ分子篩是氫型β分子篩沸石分子篩是什么?
1、什么是沸石分子篩
沸石分子篩具有晶體的結構和特征,表面為固體骨架,內(nèi)部的孔穴可起到吸附分子的作用??籽ㄖg有孔道相互連接,分子由孔道經(jīng)過。由于孔穴的結晶性質(zhì),分子篩的孔徑分布非常均一。分子篩依據(jù)其晶體內(nèi)部孔穴的大小對分子進行選擇性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥較大物質(zhì)的分子,因而被形象地稱為"分子篩"。
分子篩吸附或排斥的功能受分子的電性影響。合成沸石具有根據(jù)分子的大小和極性而進行選擇性吸附的特殊功能,因而可以對氣體或液體進行干燥或純化,這也是分子篩可以進行分離的基礎。合成沸石可以滿足工業(yè)界對吸附和選擇特性產(chǎn)品的廣泛需求,在工業(yè)分離中也大量應用到合成沸石分子篩。UOP分子篩的優(yōu)越性
自從四十年代末UCC的科學家們發(fā)明了第一代合成分子篩以來,UOP的分子篩技術日新月異。今天,UOP的分子篩以高效、低耗和可靠著稱于世。
借助UOP分子篩的高吸附容量,用戶可能降低分子篩的裝填量,延長吸附周期,更重要的是,借助此優(yōu)越性,用戶可以顯著降低其投資和操作費用,降低能耗。這在能源日趨緊張的今天格外引人注目。
高度的可靠性使用戶不再為意外停車而困擾,這是UOP分子篩帶給他們信心?! ?/p>
傳統(tǒng)的分子篩可用做干燥劑、吸附劑以及離子交換劑,UOP還為非傳統(tǒng)應用領域提供高硅沸石系列分子篩, 包括去除影響食物及飲料的口味或造成異味的有機體的分子篩。
2.兩種常用沸石分子篩結構圖
沸石分子篩的吸附作用有兩個特點:
(1)表面上的路易斯中心極性很強;
(2)沸石中的籠或通道的尺寸很小,使得其中的引力場很強。因此,其對吸附質(zhì)分子的吸附能力遠超過其他類型的吸附劑。即使吸附質(zhì)的分壓(或濃度)很低,吸附量仍很可觀。沸石分子篩的吸附分離效果不僅與吸附質(zhì)分子的尺寸和形狀有關,而且還與其極性有關,因此,沸石分子篩也可用于尺寸相近的物質(zhì)的分子。
A型分子篩
類似于NaCl的立方晶系結構。若將NaCl晶格中的Na+和Cl-全部換成β籠,并將相鄰的β籠用γ籠聯(lián)結起來就得到A-型分子篩的晶體結構。8個β籠聯(lián)結后形成一個方鈉石結構,如用γ籠做橋聯(lián)結,就得到A-型分子篩結構。中心有一個大的α的籠。α籠之間通道有一個八元環(huán)窗口,其直徑為4?,故稱4A分子篩。
若4A分子篩上70%的鈉離子為Ca2+交換,八元環(huán)可增至5?,對應的沸石稱5A分子篩。反之,若70%的Na+為K+交換,八元環(huán)孔徑縮小到3?,對應的沸石稱3A分子篩。
X-型和Y-型分子篩類似金剛石的密堆六方晶系結構。若以β籠為結構單元,取代金剛石的碳原子結點,且用六方柱籠將相鄰的兩個β籠聯(lián)結,即用4個六方柱籠將5個β籠聯(lián)結一起,其中一個β籠居中心,其余4個β籠位于正四面體頂點,就形成了八面體沸石型的晶體結構。
用這種結構繼續(xù)連結下去,就得到X-型和Y型分子篩結構。在這種結構中,由β籠和六方柱籠形成的大籠為八面沸石籠,它們相通的窗孔為十二元環(huán),其平均有效孔徑為0.74nm,這就是X-型和Y-型分子篩的孔徑。這兩種型號彼此間的差異主要是Si/Al比不同,X-型為1~1.5;Y型為1.5~3.0。
絲光沸石型分子篩
這種沸石的結構,沒有籠而是層狀結構。結構中含有大量的五元環(huán),且成對地聯(lián)系在一起,每對五元環(huán)通過氧橋再與另一對聯(lián)結。聯(lián)結處形成四元環(huán)。這種結構單元進一步聯(lián)結形成層狀結構。層中有八元環(huán)和十二元環(huán),后者呈橢圓形,平均直徑0.74nm,是絲光沸石的主孔道。這種孔道是一維的,即直通道。
高硅沸石ZSM(ZeoliteSoconyMobil)型分子篩
這種沸石有一個系列,廣泛應用的為ZSM-5,與之結構相同的有ZSM-8和ZSM-11;另一組為ZSM-21、ZSM-35和ZSM-38等。ZSM-5常稱為高硅型沸石,其Si/Al比可高達50以上,ZSM-8可高達100,這組分子篩還顯出憎水的特性。它們的結構單元與絲光沸石相似,由成對的五元環(huán)組成,無籠狀空腔,只有通道。ZSM-5有兩組交叉的通道,一種為直通的,另一種為之字型相互垂直,都由十元環(huán)形成。通道呈橢圓形,其窗口直徑為(0.55-0.60)nm。屬于高硅族的沸石還有全硅型的Silicalite-1,結構與ZSM-5一樣,Silicalite-2與ZSM-11一樣。
3.沸石分子篩的作用機理
分子篩具有明確的孔腔分布,極高的內(nèi)表面積(600m2/s)良好的熱穩(wěn)定性(1000℃),可調(diào)變的酸位中心。分子篩酸性主要來源于骨架上和孔隙中的三配位的鋁原子和鋁離子(AlO)+。經(jīng)離子交換得到的分子篩HY上的OH基顯酸位中心,骨架外的鋁離子會強化酸位,形成L酸位中心。像Ca2+、Mg2+、La3+等多價陽離子經(jīng)交換后可以顯示酸位中心。Cu2+、Ag+等過渡金屬離子還原也能形成酸位中心。一般來說Al/Si比越高,OH基的比活性越高。分子篩酸性的調(diào)變可通過稀鹽酸直接交換將質(zhì)子引入。由于這種辦法常導致分子篩骨架脫鋁。所以NaY要變成NH4Y,然后再變?yōu)镠Y。
因為分子篩結構中有均勻的小內(nèi)孔,當反應物和產(chǎn)物的分子線度與晶內(nèi)的孔徑相接近時,催化反應的選擇性常取決于分子與孔徑的相應大小。這種選擇性稱之為擇形催化。導致?lián)裥芜x擇性的機理有兩種,一種是由孔腔中參與反應的分子的擴散系數(shù)差別引起的,稱為質(zhì)量傳遞選擇性;另一種是由催化反應過渡態(tài)空間限制引起的,稱為過渡態(tài)選擇性。
4.沸石分子篩的應用
沸石分子篩具有復雜多變的結構和獨特的孔道體系,是一種性能優(yōu)良的催化劑。ZSM-5與Y型沸石分子篩共同作用應用于FCC反應,以獲得較高產(chǎn)率的汽油、丙烯和丁烯。MCM-22沸石分子篩在烷基化反應上具有顯著的優(yōu)勢,例如MCM-22作為液相烷基化催化劑催化苯和乙烯反應制備乙苯,不僅提高了乙苯選擇性,并且MCM-22本身的穩(wěn)定性高,用量少,可以在反應器中進行原位再生,而其它種類催化劑則必須從反應器中取出另行再生。在短鏈烷基取代芳烴的合成反應上,MCM-56有更好的活性,并且不容易失活。ZSM-22在許多工藝中用作催化劑,但主要是用于丁烯骨架異構和正庚烷異構化兩個方面。
近年來,沸石分子篩由于具有獨特的結構及性能,已經(jīng)在吸附分離、催化等領域取得了廣泛的應用。但其至今仍具有很大的研究意義,很多學者仍致力于沸石分子篩的研究中??傊惺肿雍Y已經(jīng)并且繼續(xù)改變著化工行業(yè)及人類的生活。