Tamiz molecular
tamiz molecular
También conocido como zeolita o zeolita, es un silicato de aluminio cristalino con estructura cristalina regular y uniforme, cuyo poro. El diámetro es del orden del tamaño molecular, solo permite que entren moléculas con un diámetro menor que el diámetro del poro, por lo que las moléculas de la mezcla se pueden tamizar según el tamaño, por lo que se llama tamiz molecular. >El tamiz molecular se utiliza en la industria química. Como adsorbente sólido, las sustancias adsorbidas se pueden desorber y el tamiz molecular se puede regenerar después de su uso. También se utiliza para secado, purificación, separación y recuperación de gases y líquidos. Desde la década de 1960, se ha utilizado como catalizador de craqueo en la industria de refinación de petróleo. Actualmente se han desarrollado una variedad de catalizadores de tamiz molecular adecuados para diferentes procesos catalíticos.
Tipos
Existen dos tipos de tamices moleculares: las zeolitas naturales y las zeolitas sintéticas. ① Las zeolitas naturales se forman principalmente por la reacción de toba volcánica y roca sedimentaria tobácea en un ambiente marino o lacustre. En la actualidad, se han descubierto más de 1.000 tipos de minerales de zeolita, de los cuales 35 son los más importantes: clinoptilolita, mordenita, erionita y chabazita. Se distribuye principalmente en Estados Unidos, Japón, Francia y otros países. También se han encontrado una gran cantidad de depósitos de mordenita y clinoptilolita en China, que es el país con mayor volumen minero de zeolita natural. ②Debido a que las zeolitas naturales tienen recursos limitados, las zeolitas sintéticas se han utilizado ampliamente desde la década de 1950.
Los tamices moleculares comerciales a menudo utilizan números de prefijo para clasificar los tamices moleculares con diferentes estructuras cristalinas, como el tipo 3A, el tipo 4A y el tipo 4A. tamices moleculares tipo 5A. El tipo 4A es la Categoría A en la tabla, con apertura 4. El tamiz molecular tipo A que contiene Na se registra como Na-A. Si el Na se reemplaza por K, el tamaño de poro es aproximadamente 3, que es un tamiz molecular tipo 3A si se reemplaza más de 1/3 del Na en Na-A; Ca2, el tamaño de poro es de aproximadamente 5, que es un tamiz molecular tipo 5A.
Rendimiento
Los tamices moleculares son cristales en polvo con brillo metálico, dureza de 3 a 5 y densidad relativa de 2 a 2,8. Las zeolitas naturales son coloreadas, mientras que las zeolitas sintéticas son blancas e insolubles. En agua, la estabilidad térmica y la resistencia a los ácidos mejoran a medida que aumenta la relación de composición SiO/AlO. Los tamices moleculares tienen una gran superficie específica, que alcanza de 300 a 1000 m/g. La superficie interna del cristal está altamente polarizada. Es un tipo de adsorbente eficiente y un tipo de ácido sólido. La superficie tiene una alta concentración de ácido y fuerza ácida. puede causar una reacción catalítica iónica positiva. Cuando los iones metálicos de la composición se intercambian con otros iones de la solución, el tamaño de los poros se puede ajustar para cambiar sus propiedades de adsorción y propiedades catalíticas, produciendo así catalizadores de tamiz molecular con diferentes propiedades.
Los métodos de producción incluyen síntesis hidrotermal, conversión hidrotermal e intercambio iónico:
① El método de síntesis hidrotermal se utiliza para preparar productos con mayor pureza y para sintetizar productos que no se encuentran en la naturaleza. . Tamices moleculares presentes. Mezcle compuestos que contengan silicio (vidrio soluble, sol de sílice, etc.), compuestos que contengan aluminio (alúmina hidratada, sales de aluminio, etc.), álcalis (hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, etc.) y agua en proporciones adecuadas, y caliente en el autoclave. Después de un cierto tiempo, precipitan cristales de tamiz molecular. Agregar ciertos aditivos durante el proceso de síntesis hidrotermal puede cambiar la estructura del producto final. Por ejemplo, agregar sal de amonio cuaternario puede obtener el tamiz molecular ZSM-5.
② Método de conversión hidrotermal: en presencia de exceso de álcali, el aluminosilicato sólido se convierte hidrotermalmente en tamices moleculares. Las materias primas utilizadas incluyen caolín, bentonita, diatomita, etc., y también se pueden utilizar partículas sintéticas de gel de sílice-alúmina. Este método es económico, pero la pureza del producto no es tan buena como la del método de síntesis hidrotermal.
③ El método de intercambio iónico generalmente convierte el tamiz molecular de Na en un tamiz molecular que contiene los cationes requeridos en solución acuosa. Los siguientes parámetros se utilizan comúnmente para expresar los resultados del intercambio: grado de intercambio, que es el porcentaje de la cantidad de Na intercambiada con respecto a la cantidad de Na original en el tamiz molecular, que es el número de miliequivalentes de cationes intercambiados por 100 gramos de; tamiz molecular; eficiencia de intercambio, que representa el intercambio de cationes en la solución al porcentaje de masa en tamices moleculares. Para preparar un catalizador de tamiz molecular adecuado, a veces es necesario mezclar el producto de intercambio con otros componentes. Estos componentes pueden ser otros componentes catalíticamente activos, diluyentes o aglutinantes de cocatalizadores, etc. Los materiales preparados pueden procesarse después de su activación. de catalizador.