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    行業(yè)新聞

    分子篩廠(chǎng)家講解分子篩的孔道和表面裝飾——陽(yáng)離子交換法

    分子篩特有的擇形選擇性使其成為制造吸附劑和催化劑的重要材料。擇形選擇性(shape-selectivity)這個(gè)名詞最早是在1960年提出來(lái)的,用以描述只有大小和形狀與分子篩孔道相匹配的分子才能進(jìn)人分子篩孔道被吸附或催化的現象。未經(jīng)改性的分子篩的擇形選擇能力主要取決于其晶體結構,因為分子篩的孔口由氧環(huán)構成,孔口的尺寸取決于環(huán)中的氧原子數目,已知孔口為8元氧環(huán)、10元氧環(huán)和12元氧環(huán)的分子篩的最大孔徑分別是0.45nm、063nm和0. 80nm,每增加2個(gè)氧原子,孔徑大小約增加0.18nm。利用分子篩孔徑大小和孔道結構上的差別,在一定程度上可以實(shí)現“分子”作用。然而,在許實(shí)際體系中,需要識別或區分的分子的動(dòng)力學(xué)直徑差別遠小于 0. 1nm,只有對分子篩孔徑進(jìn)行更精細調變,才能達到擇形選擇的要求。由于分子篩本身的孔徑變化是跳躍式的,用合成的辦法顯然無(wú)法實(shí)現孔徑的精細調變,必須另辟蹊徑。

    另外,為了提高吸附劑和催化劑的擇形選擇性,除了調變分子篩孔徑,有時(shí)還需要對分子篩的外表面進(jìn)行修飾,使外表面上存在的無(wú)擇形選擇作用的吸附位或催化反應活性位鈍化。對小顆粒和納米分子篩來(lái)說(shuō),外表面修飾的意義尤為重要。

    目前采用的分子篩孔道和表面修飾的方法大致可分為陽(yáng)離子交換法、孔道修飾法和外表面修飾法等三類(lèi),下面就給大家介紹一下陽(yáng)離子交換法。

    在分子篩晶體中,位于孔道開(kāi)口附近的陽(yáng)離子數目和種類(lèi)會(huì )影響分子篩的孔徑,因而陽(yáng)離子交換可以改變分子篩孔徑的大小。最為典型的例子是A型分子篩,Na-A型分子篩的孔徑在4?左右,當分子篩 Na被二價(jià)的陽(yáng)離子Ca2+交換后,原來(lái)的陽(yáng)離子位就有一半空出,使分子篩的孔徑變大,Ca-A型分子篩的孔徑大約為5?。反之,當大體積的一價(jià)陽(yáng)離子如K+交換Na-A型分子篩中的Na+時(shí),由于孔口陽(yáng)離子體積變大而使分子篩孔徑變小,K-A型分子篩的孔徑只有3?左右??蒲腥藛T曾利用離子交換方法對A型分子篩的孔徑進(jìn)行精細調變,實(shí)現了O2N2的擇形分離。O2N2的分子大小十分接近,K-A型分子篩孔徑太小對兩者都不吸附,Na-A型分子篩孔徑較大對兩者同時(shí)吸附,而且由于N2極性比O2大,N2吸附量大于O2。因此必須通過(guò)孔徑調變,才能實(shí)現分子篩只吸附O2而不吸附N2。

    除了氧氮分離以外,利用陽(yáng)離子交換法制備的分子篩吸附劑,還用于石油餾分吸附脫蠟,混合二甲苯吸附分離,混合二甲基萘吸附分離等。但是陽(yáng)離子交換法有其本身的局限性和缺點(diǎn):①此方法不適用于高硅鋁比分子篩;②分子篩孔徑變化與陽(yáng)離子交換度不成線(xiàn)性關(guān)系,而且離子交換度的控制比較困難,因而很難通過(guò)此方法實(shí)現分子篩孔徑的精細調變;③陽(yáng)離子交換對分子篩本身性質(zhì)有影響。湖南天怡新材料有限公司是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)NaY分子篩、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、USY分子篩、REY分子篩等為主要產(chǎn)品的分子篩廠(chǎng)家,如有需求,歡迎咨詢(xún)。

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