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    新材料分子篩的制備和應用

    發(fā)表時(shí)間:2021-06-21 瀏覽次數:2043

    廣義上的分子篩是指孔徑大小與分子尺寸相當,具有分子篩分能力的一類(lèi)多孔物質(zhì)。狹義上的分子篩是指由硅氧四面體或鋁氧四面體通過(guò)氧橋鍵相連形成的,具有分子尺寸有序孔道的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,即沸石分子篩。


    分子篩的部分應用


    1、氫氣儲存吸附

    氫氣儲量大、易燃易爆、能量密度高,分子篩價(jià)格低廉且穩定性好,使用納米多孔吸附劑作為氫氣儲存材料可以在溫和的條件下更經(jīng)濟安全地儲存氫氣。


    2、二氧化碳吸附

    分子篩原粉對于二氧化碳具有一定的吸附捕獲能力,CHA、FAU、LTA和MFI等拓撲結構的分子篩比表面積和孔道大小適中,穩定性較好,制備方法簡(jiǎn)單,成為二氧化碳吸附領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。


    3、二氧化硫吸附

    商業(yè)分子篩原粉對于酸性二氧化硫分子的吸附容量很高,其本身就具有一定的二氧化硫脫除能力。X、Y與A型分子篩是研究最廣泛的二氧化硫脫除材料,在高溫和低二氧化硫濃度條件下也可高效脫硫。


    4、氮氧化物吸附

    商業(yè)分子篩原粉對氧化亞氮有較高的吸附量,在吸附劑上選擇性地吸附氧化亞氮,解吸過(guò)程中產(chǎn)生的濃縮氧化亞氮可作為選擇性氧化劑應用于下游化學(xué)品生產(chǎn)過(guò)程,既可減少氧化亞氮的排放,又可實(shí)現循環(huán)利用。


    5、吸附揮發(fā)性有機物

    分子篩吸附方式主要有物理吸附和化學(xué)吸附兩種。物理吸附是分子篩通過(guò)范德華力等分子間的相互作用力將揮發(fā)性有機物吸附到表面?;瘜W(xué)吸附是分子篩通過(guò)化學(xué)鍵的作用將揮發(fā)性有機物固定在表面。


    沸石分子篩的合成方法


    1、微波合成法

    微波合成法可瞬間獲得高能,晶化周期短。但微波是高能物質(zhì),輻射對人體有害,且對設備有特定要求,一定程度上阻礙了其工業(yè)化應用。


    2、水熱合成法

    水熱合成法是讓密閉反應釜中的水在晶化過(guò)程中處于超臨界狀態(tài),使得硅鋁酸鹽溶解、重排和自聚,在不同的條件下形成多種結構類(lèi)型的沸石分子篩。該方法產(chǎn)物純度高、分散好、形貌易控制,但需要耐高溫高壓的設備和大量水溶劑。


    3、溶劑熱合成法

    溶劑熱合成法開(kāi)辟了合成沸石分子篩的新途徑,得到了水熱條件下無(wú)法得到的新結構。但該方法需要大量的有機溶劑,合成成本高,晶化周期比水熱條件更長(cháng),不利于工業(yè)生產(chǎn)。


    4、無(wú)溶劑合成法

    無(wú)溶劑合成法只需將原始的固體材料進(jìn)行簡(jiǎn)單研磨、均勻混合和加熱即可晶化得到沸石分子篩。

    分子篩吸附劑是通過(guò)物理吸附來(lái)“篩分”空氣中的氮氣、二氧化碳等成分,從而達到提純目標氣體的目的。由于分子篩具有耐高溫、選擇性強、吸附能力高等優(yōu)勢,已被廣泛應用于煤化工、石油化工、環(huán)境治理、空氣分離與凈化等多個(gè)領(lǐng)域。


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