Was sind die Eigenschaften von Zeolith-Molekularsieben?

Zeolith-Molekularsieb ist eine Art natürlich vorkommendes oder künstlich synthetisiertes Aluminosilikatmaterial mit einheitlicher Porengröße und regelmäßigen Kanälen. Das Siliziumoxid-Aluminiumoxid-Molekularsieb hat als Grundstruktur ein Silizium-Sauerstoff-Tetraeder und ein Aluminium-Sauerstoff-Tetraeder. Seine wichtigste innere Struktur ist die Grundstruktur durch die durch miteinander verbundene Sauerstoffbrücken gebildeten mehrgliedrigen Ringe und mehrere mehrgliedrige Ringe, die miteinander verbunden sind, um verschiedene Poren zwischen Käfigen zu bilden. Die Porengröße ist kontrollierbar, der Porendurchmesser ist stabil und einfach und die spezifische Oberfläche ist groß.
Zeolith-Molekularsiebe haben die Struktur und Eigenschaften von Kristallen, mit einem festen Gerüst auf der Oberfläche und Poren im Inneren, die Moleküle adsorbieren können. Es gibt Kanäle, die die Löcher verbinden, und Moleküle passieren die Kanäle. Aufgrund der kristallinen Natur der Poren weisen Molekularsiebe eine gleichmäßige Porengrößenverteilung auf. Molekularsiebe adsorbieren Moleküle selektiv basierend auf der Größe der Poren in ihren Kristallen, d. h. sie adsorbieren Moleküle einer bestimmten Größe und stoßen Moleküle größerer Substanzen ab, weshalb sie anschaulich „Molekularsiebe“ genannt werden.
Herkömmliche Molekularsiebe können als Trockenmittel, Adsorptionsmittel und Ionenaustauscher verwendet werden. Die Adsorptions- oder Abstoßungsfunktion von Molekularsieben wird durch die elektrischen Eigenschaften der Moleküle beeinflusst. Synthetische Zeolithe haben die Funktion einer selektiven Adsorption basierend auf der Größe und Polarität von Molekülen, sodass sie Gase oder Flüssigkeiten trocknen oder reinigen können. Dies ist auch die Grundlage für die Molekularsiebtrennung. Synthetische Zeolithe können den umfangreichen Bedarf der Industrie an Produkten mit Adsorptions- und selektiven Eigenschaften decken. Synthetische Zeolith-Molekularsiebe werden auch häufig in industriellen Trennungen eingesetzt.
Der Adsorptionseffekt von Zeolith-Molekularsieben hat zwei Eigenschaften:
(1) Das Lewis-Zentrum auf der Oberfläche ist sehr polar;
(2) Die Größe des Käfigs oder Kanals im Zeolith ist klein, wodurch das Gravitationsfeld im Inneren sehr stark ist. Daher ist seine Adsorptionskapazität für Adsorbatmoleküle viel größer als die anderer Arten von Adsorbentien. Selbst wenn der Partialdruck (oder die Konzentration) des Adsorbats sehr niedrig ist, ist die Adsorptionsmenge immer noch beträchtlich. Der Adsorptions- und Trenneffekt von Zeolith-Molekularsieben hängt nicht nur von der Größe und Form der Adsorbatmoleküle ab, sondern auch von deren Polarität. Daher können Zeolith-Molekularsiebe auch für Stoffmoleküle ähnlicher Größe eingesetzt werden.
Das Molekularsieb vom Typ A unter den Zeolith-Molekularsieben hat eine kubische Kristallstruktur ähnlich der von NaCl. Wenn alle Na+ und Cl- im NaCl-Gitter durch Käfige ersetzt werden und benachbarte Käfige mit Käfigen verbunden werden, kann die Kristallstruktur eines Molekularsiebs vom A-Typ erhalten werden. Acht Käfige sind zu einer Sodalithstruktur verbunden. Wird ein Käfig als Brückenverbindung verwendet, erhält man eine Molekularsiebstruktur vom A-Typ. In der Mitte befindet sich ein großer Käfig. Der Kanal zwischen den Käfigen hat ein achtgliedriges Ringfenster mit einem Durchmesser von 4 Å und wird daher als 4A-Molekularsieb bezeichnet.
Wenn 70 % der Natriumionen auf dem 4A-Molekularsieb Ca2+-ausgetauscht sind, kann der Achtring auf 5 Å vergrößert werden und der entsprechende Zeolith wird 5A-Molekularsieb genannt. Werden dagegen 70 % Na+ gegen K+ ausgetauscht, verringert sich die Porengröße des Achtrings auf 3 Å und der entsprechende Zeolith wird 3A-Molekularsieb genannt.
Molekularsiebe vom X-Typ und Y-Typ haben eine dicht gepackte hexagonale Kristallstruktur ähnlich der von Diamant. Wenn Käfige als Struktureinheit verwendet werden, werden die Kohlenstoffatomknoten des Diamanten ersetzt und zwei benachbarte Käfige werden durch sechseckige zylindrische Käfige verbunden, d. h. 4 sechseckige zylindrische Käfige werden verwendet, um 5 Käfige zu verbinden, und ein Käfig befindet sich in der Mitte Die verbleibenden vier Käfige befinden sich an den Spitzen des regelmäßigen Tetraeders und bilden eine oktaedrische Zeolithkristallstruktur.
Indem wir diese Struktur weiter verbinden, erhalten wir Molekularsiebstrukturen vom X-Typ und Y-Typ. In dieser Struktur ist der große Käfig, der durch den Käfig und den hexagonalen Säulenkäfig gebildet wird, ein Faujasit-Zeolithkäfig, und die zwischen ihnen verbundenen Fenster sind zwölfgliedrige Ringe und ihre durchschnittliche Porengröße beträgt 0,74 nm. Dies ist die Porengröße von Molekularsieben vom X-Typ und Y-Typ. Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Modellen ist das Si/Al-Verhältnis, das 1~1,5 für den X-Typ und 1,5~3,0 für den Y-Typ beträgt.
In den letzten Jahren wurden Zeolith-Molekularsiebe aufgrund ihrer Struktur und Eigenschaften häufig in der Adsorptionstrennung, Katalyse und anderen Bereichen eingesetzt. Es wird häufig im täglichen Leben und in der Industrie eingesetzt. Im medizinischen Bereich können Zeolith-Molekularsiebe beispielsweise als Ionenadsorbentien und antibakterielle Zusatzstoffe, Arzneimittelträger mit langsamer/kontrollierter Freisetzung, simulierte Enzyme und Biosensoren verwendet werden. Im petrochemischen Bereich können Zeolith-Molekularsiebe zur Entschwefelung, Denitrifikation von Erdölprodukten und zur Trennung von Naphtha eingesetzt werden. Daher widmen sich viele Hersteller von Molekularsieben immer noch der Forschung an Zeolith-Molekularsieben. Zeolith-Molekularsiebe haben und verändern die chemische Industrie und die Menschheit. Leben.