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沸石分子篩的應(yīng)用

日期:2011年06月14日 | 16:37 作者：河南銘澤科技 瀏覽:

    沸石分子篩是唯一具有形狀選擇性的吸附、催化材料，不僅可望通過選擇性催化以減少副產(chǎn)品的生成、提高反應(yīng)原料的利用率，而且可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)整、負(fù)載改性等手段形成生產(chǎn)所需的功能催化材料，因此越來越多被研究利用到諸多領(lǐng)域，使用也越來越廣泛。
    以A型為代表的沸石分子篩，硅鋁比接近1，有最高的陽離子含量、大孔容、大比表面積和較小的孔徑，主要用于凈化、干燥、分離和離子交換工藝。如乙烯脫水、空氣制氧、洗滌過程離子交換。中硅系列沸石分子篩以X和Y型分子篩為其代表，主要用作催化劑和催化劑載體，具有固體酸和金屬雙功能效應(yīng)；又因其特有的均一孔徑系統(tǒng)，在催化過程中對反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物起到擇形催化作用，因而有較高的活性和選擇性。已廣泛應(yīng)用于石油裂解、加氫裂解、異構(gòu)化、重整、甲苯岐化等工業(yè)中。高硅系列沸石分子篩以ZSM-5型為其代表，硅鋁比高，有良好的熱穩(wěn)定性和抗酸性，又因其具有高密度骨架結(jié)構(gòu)、直筒式孔道系統(tǒng)，催化反應(yīng)過程中不易結(jié)碳和失去活性。已用于甲醇制汽油、烴類異構(gòu)化，其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。全硅型分子篩除具有ZSM-5型分子篩類似的孔結(jié)構(gòu)外，其表面幾乎不含烴基，有良好的疏水和親油性，可用于水和有機(jī)相的分離，尤其是從水相中吸附痕量有機(jī)物，防止污染和凈化方面具有特效。最近研究表明，沸石分子篩還具有耐酸、耐高溫、耐輻射等性能。這些物化性能賦予了沸石分子篩獨(dú)特的功能。
    沸石對有機(jī)污染物的吸附能力主要取決于有機(jī)分子的極性和大小，含有極性基團(tuán)的有機(jī)物分子能與沸石分子篩表面發(fā)生強(qiáng)吸附作用。利用這個原理，我們可以對垃圾廢水、養(yǎng)殖廢水、含苯胺廢水、屠宰廢水、造紙廢水、印染廢水的脫色、微量苯酚和苯的去除以及從水中去除放射性物質(zhì)和從固體中去除放射性物質(zhì)和工業(yè)及生活廢水中去除氨氮、砷、磷、鋁以及處理含重金屬（鉛、鎳、鋅、鎘、銅、鐵、錳、汞）等，如造紙廢水排放的高濃度廢水，可使CODCR由2800~3500mg/l降至450~960mg/l。苯胺是染料、農(nóng)藥和醫(yī)藥生產(chǎn)中的重要中間體，但是，苯胺是一種難以生物降解的有毒物質(zhì)，毒性很大，通過皮膚和吸入蒸汽被人體很快吸收，會產(chǎn)生紫斑癥，用沸石分子篩吸附苯胺最大吸附量可達(dá)10mg/g，吸附率達(dá)93%。天然水中的氨氮主要來源于蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生，或因附近污染源造成氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮在一定條件下相互轉(zhuǎn)化而形成，對人體有一定的危害，氨氮進(jìn)入人體而合成亞硝基化合物，誘發(fā)癌癥。因此必須采取去除氨氮的措施，以改善飲用水的質(zhì)量。除此還有工礦工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活廢水也去除氨氮應(yīng)用有了更大的可能。
    從化工、輕工等行業(yè)排放的碳?xì)浠�合物、一氧化碳、硫化氫等是污染大氣的主要有害氣體，沸石分子篩對這些氣體有良好的吸附、凈化功能，特別是在低溫范圍內(nèi)具有其他吸附劑所不具備的吸附能力，利用沸石分子篩的吸附性能及耐酸、耐高溫特性，可吸附工廠廢氣中的SO2，吸附量可達(dá)100~120mg/g，去除率可達(dá)90%以上。合成氨廢氣中回收氨以及回收CO、NO等氮氧化合物用于汽車尾氣處理劑時，可吸附其中的有害氣體，減輕環(huán)境污染。沸石分子篩對硫氧、氮氧、硫化氫和氨有很好的吸附作用，而廣泛應(yīng)用于除臭吸附劑。NH3和H2S是冰箱內(nèi)的主要異味氣體，沸石分子篩可使NH3和H2S去除率達(dá)到90%。
    石油的催化裂化無疑是石油工業(yè)中最重要的發(fā)展之一，沸石分子篩用于催化裂解工藝大幅度提高了裂化劑的選擇性，沸石分子篩無毒、無害的特性以及獨(dú)特的擇形吸附催化性能適應(yīng)環(huán)境發(fā)展趨勢，已在石油、化學(xué)、化工生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
    世界沸石分子篩產(chǎn)量已超過800萬噸，除了用于吸附催化外，其余用量最大的是洗滌用分子篩，已代替含磷的三聚磷酸鈉，而且成本降低不少。我國自1964年開始生產(chǎn)各種類型分子篩，已有50多年歷史。這期間相繼開發(fā)研制了多種沸石分子篩，其中高嶺土是近年內(nèi)開發(fā)出來的，因其原料豐富、制作成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好，已越來越受到廣泛應(yīng)用。作為陶瓷行業(yè)生產(chǎn)高嶺土沸石分子篩更具優(yōu)勢，而且還可以和蜂窩陶瓷相結(jié)合，其應(yīng)用更加廣泛。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，用高嶺土生產(chǎn)沸石分子篩工藝也在日益發(fā)展，如何優(yōu)化制造出有實用價值的沸石分子篩，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，這也許對我們陶瓷行業(yè)面臨選擇的問題，也是這一領(lǐng)域中富有挑戰(zhàn)性的課題。