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新材料分子篩的制備和應用

發表時間:2021-06-21 瀏覽次數:2181

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多孔物質。狹義上的分子篩是指由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連形成的,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,制備方法簡單,成為二氧化碳吸附領域的研究熱點。


3、二氧化硫吸附

商業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,解吸過程中產生的濃縮氧化亞氮可作為選擇性氧化劑應用于下游化學品生產過程,既可減少氧化亞氮的排放,又可實現循環利用。


5、吸附揮發性有機物

分子篩吸附方式主要有物理吸附和化學吸附兩種。物理吸附是分子篩通過范德華力等分子間的相互作用力將揮發性有機物吸附到表面?;瘜W吸附是分子篩通過化學鍵的作用將揮發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,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程中處于超臨界狀態,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型的沸石分子篩。該方法產物純度高、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

溶劑熱合成法開辟了合成沸石分子篩的新途徑,得到了水熱條件下無法得到的新結構。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,不利于工業生產。


4、無溶劑合成法

無溶劑合成法只需將原始的固體材料進行簡單研磨、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物理吸附來“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、吸附能力高等優勢,已被廣泛應用于煤化工、石油化工、環境治理、空氣分離與凈化等多個領域。


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