沸石分子筛.doc

沸石分子筛定义沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物,Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。M代表阳离子,m表示其价态数,z表示水合数,x和y是整数。沸石分子筛活化后,水分子被除去,余下的原子形成笼形结构,孔径为3~10Å。分子筛晶体中有许多一定大小的空穴,空穴之间有许多同直径的孔(也称“窗口”)相连。由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部,而把比孔径大的分子排斥在其空穴外,起到筛分分子的作用,故得名分子筛。沸石分子筛结构(1)四个方面、三种层次:分子筛的结构特征可以分为四个方面、三种不同的结构层次。第一个结构层次也就是最基本的结构单元硅氧四面体(SiO4)和铝氧四面体(AlO4),它们构成分子筛的骨架。相邻的四面体由氧桥连结成环。环是分子筛结构的第二个层次,按成环的氧原子数划分,有四元氧环、五元氧环、六元氧环、八元氧环、十元氧环和十二元氧环等。环是分子筛的通道孔口,对通过分子起着筛分作用。氧环通过氧桥相互联结,形成具有三维空间的多面体。各种各样的多面体是分子筛结构的第三个层次。多面体有中空的笼,笼是分子筛结构的重要特征。笼分为α笼,八面沸石笼,β笼和γ笼等。(2)分子筛的笼:α笼:是A型分子筛骨架结构的主要孔穴,它是由12个四元环,8个六元环及6个八元环组成的二十六面体。,空腔体积为760[?]3。α笼的最大窗孔为八元环,。八面沸石笼:是构成X-型和Y-型分子筛骨架的主要孔穴,由18个四元环、4个六元环和4个十二元环组成的二十六面体,,空腔体积为850[?]3。最大孔窗为十二元环,。八面沸石笼也称超笼。β笼:主要用于构成A型、X-型和Y型分子筛的骨架结构,是最重要的一种孔穴,它的形状宛如有关削顶的正八面体,空腔体积为160[?]3,,只允许NH3、H2O等尺寸较小的分子进入。此外还有六方柱笼和γ笼,这两种笼体积较小,一般分子进不到笼里去。不同结构的笼再通过氧桥互相联结形成各种不同结构的分子筛,主要有A-型、X型和Y型。沸石分子筛的性质沸石分子筛与一般常用的固体吸附剂如硅胶、活性炭、活性氧化铝等相比,在吸附性能方面有二个显著的特点,一个是选择性吸附,另一个是高效率吸附。下面分别讨论。1、吸附性质沸石分子筛根据分子大小不同进行选择吸附,由于分子筛具有空旷的骨架结构,在结构中存在着很多排列得非常整齐而有规则的孔穴,而且孔的直径也很均匀,其大小和一般分子有相近的数量级。它们只能使直径比孔小的分子进入,直径比孔大的分子则排斥在外,因此,沸石分子筛在吸附时具有筛分分子的作用,或者说对分子的形状大小具有选择作用。利用这一性质,分子筛在吸附时可按形状不同,把物质分离开来。,而其他烃类的临界截面直径均大于5埃,用孔径为5埃的5A分子筛为吸附剂时,则只有正构烷烃能进入笼子中而被吸附,其他烃类则都被排斥在外,这样就可把正构烷烃和其他烃类分离开来,这种过程工业上叫分子筛脱蜡。在催化领域里,也可利用分子筛的筛分性能进行所谓的择形催化。水是极性很强的物质,很容易被沸石所吸附,因此常把沸石作为干燥剂使用,而且和其他干燥剂相比,有其突出的优点。对硅胶和氧化铝等一般吸附剂讲,在水蒸气的分压或浓度很低时,或