在化学工业和炼油行业中,分离占到了总能耗的40%,因而在加工成本中占据了很大比例。分离技术的改进是改善投资效果,以及努力重组工艺技术使有害物排放和对环境的影响最小化的关键。
当待分离的组分间在挥发度上存在一点差异,或者有某种组分总是呈气态或者是不挥发的液体时,在固体上的吸附被应用于从气态或液态混合物中去除某种组分。吸附分离的作用机理是基于物质通过富集或浓缩现象从气相或者液相到达固态基体表面的倾向差异。物理吸附主要是被吸附物分子与构成吸附剂表面的原子之间的范德华力和静电引力引起的。因此,吸附剂首要性质是其比表面积和极性等表面特性。
有关分子筛对化学物质吸附的最基本的考虑,是基于对分子的筛选作用。微孔尺寸决定了被吸附分子进人吸附剂内表面的可接近性:动态直径太大的物质就不能通过孔道,因而被有效地“筛出”,这种“筛”的效果能实现按分子的尺寸和形状对分子进行精确分选。
这种分子“筛选效果”或者 “空间效应”能由晶体本身的孔口形状产生,但可交换的阳离子也能发挥类似作用。这些阳离子位于笼内,主要起平衡分子筛骨架上铝所带负电荷的作用。阳离子能有效地堵塞孔道开度,并会减小孔体积。因此,分子筛能按精确的孔分布来设计,并可以在后续进行调整,这些都得益于分子筛结构与骨架外阳离子的组合。
除了阳离子的存在能在笼内引起的高电场梯度外,骨架本身也拥有酸碱特性。除了空间效应,分子筛对特定吸附质的选择性也取决于分子的极性、磁敏感性和可极化性。因此,即使不存在空间障碍,通过分子筛也能取得完美的分离效果。
分子筛的亲水/疏水性可通过硅铝比调整。在高铝分子筛(例如A型、LTA型、X型、Y型或者八面分子筛、丝光分子筛以及其他天然分子筛)中,孔穴内的强静电场导致与类似水之类的极性分子间发生强相互作用,而高硅分子筛(如全硅分子筛和ZSM系列分子筛)是典型的无极性吸附剂。湖南天怡新材料有限公司是专业生产NaY分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛、USY分子筛、REY分子筛等为主要产品的分子筛厂家,如有需求,欢迎咨询。
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