其實在2001年科學家在英國《自然》雜志上報告說,他們發(fā)現一種稱為鈦硅酸鹽ETS-4的物質能夠作為良好的分子篩。當溫度升高時,ETS-4會逐漸脫水,微孔的尺寸隨之減小。利用這種方法,可以在3到4埃(1埃等于十億分之一米)的范圍內精細地調整微孔尺寸。 科學家說,一些常見分子如氮氣、甲烷、氧氣、氬氣和水分子等尺寸都在3至4埃左右,彼此大小相差無幾,用ETS-4制作的分子篩可以有效地將它們分開。 研究人員已經嘗試用ETS-4從氮氣和甲烷混合物中將氮氣的含量由18%降到5%以下,并在分離氬氣與氧氣、氮氣與氧氣的實驗中也取得了成功。據認為這一技術將有重要的商業(yè)應用前景。
有水熱合成、水熱轉化和離子交換等法: ?、佟∷疅岷铣煞ā∮糜谥迫〖兌容^高的產品,以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物(水 分子篩玻璃、硅溶膠等)、含鋁化合物(水合氧化鋁、鋁鹽等)、堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)和水按適當比例混合,在熱壓釜中加熱一定時間,即析出分子篩晶體。合成過程可用下式表示: 工業(yè)生產流程中一般先合成Na-分子篩,如13X型與10X型分子篩的合成。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改變終產品的結構,如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。 ?、凇∷疅徂D化法 在過量堿存在時,使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤土、硅藻土等,也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低,但產品純度不及水熱合成法。
離子交換法 通常在水溶液中將Na-分子篩轉變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩,通式如下: 式中 Z-表示陰離子骨架,Me+表示需交換的陽離子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常為 中空玻璃分子篩氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同,稱為分子篩對陽離子的選擇順序,例如:13X型分子篩的選擇順序為Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列參數表示交換結果:交換度,即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分數;交換容量,為每100克分子篩中交換的陽離子毫克當量數;交換效率,表示溶液中陽離子交換到分子篩上的質量百分數。為了制取合適的分子篩催化劑,有時尚需將交換所得產物與其他組分調配,這些組分可能是其他催化活性組分、助催化劑、稀釋劑或粘合劑等,調配好的物料經成型即可進行催化劑的活化。
干燥技術 微波干燥技術解決了傳統(tǒng)干燥分子篩中干燥速度緩慢,能量損耗大,產品品質差的問題,具體表現在: 1、微波干燥分子篩速度快 , 一般幾分鐘就可達到微波干燥目的; 2、微波干燥分子篩均勻,實現深度干燥,產品品質好; 3、靜態(tài)干燥,不燒帶,粉塵少; 4、非接觸式干燥,避免了對分子篩的污染; 5、微波干燥分子篩工藝安全、節(jié)能、環(huán)保 使用電能,內外同時干燥,比電熱干燥節(jié)能50%以上; 6、縮短生產周期,的減少生產流動資金占用; 7、微波干燥設備箱體溫度在40℃以下,改善工人工作環(huán)境; 8、設備操作簡單方便。
分子篩是一種具有規(guī)則、有序、均勻孔道結構的無機非金屬材料。其晶體結構中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑大小為分子數量級,允許直徑比孔徑小的分子進入,因此能將混合物中的分子按照直徑大小加以篩分,故稱分子篩,具有吸附、催化、離子交換三大功能。由于分子篩具有吸附能力高、熱穩(wěn)定性好等特點,使得分子篩得到廣泛應用。
由于分子篩具有的吸附性能、離子交換性能和催化性能,被廣泛用作吸附材料、離子交換材料以及催化材料,其中:吸附材料主要用于工業(yè)與環(huán)境領域各種氣體的分離、凈化與干燥,如天然氣、石油裂解氣等化工原料的脫水干燥、節(jié)能型建筑中空玻璃干燥劑、脫二氧化碳和脫硫、正異構烷烴的分離、二甲苯異構體的分離、烯烴分離、氧氮分離、制冷劑干燥等;離子交換材料主要應用于洗滌助劑、放射性廢料與廢液的處理;催化材料主要應用于石油煉制與加工、石油化工、煤化工與精細化工領域中大量工業(yè)催化過程。
長期以來,國際分子篩廠商憑借在分子篩研發(fā)、生產和應用技術以及資金優(yōu)勢,通過兼并重組,逐漸形成了對分子篩行業(yè)的寡頭壟斷,主導著全球分子篩的市場,攫取高額利潤。
在制氫方面:近年來,制氫分子篩除用于氫氣提純外,還在尾氣回收上得到應用,幫助設備使用單位實現節(jié)能減排目標。在發(fā)行人的JLPH5分子篩應用于中國石化青島石油化工有限公司7萬噸/年聚丙烯裝置前,該裝置產生的聚丙烯尾氣直接燃燒排放,造成了每年數百噸丙烯的浪費,且污染了大氣環(huán)境。
在特種分子篩方面:近年來,行業(yè)內企業(yè)正在開發(fā)特種氣體凈化用(如特殊氣氛中痕量成分比如氧、氮的極深度去除)的分子篩、揚聲器降頻分子篩、吸音分子篩、香煙內的香精香味離子交換與吸附分子篩等新興和特殊需求領域所需的分子篩吸附劑產品,進一步拓寬分子篩吸附劑的應用領域。
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