分子篩在吸附分離領(lǐng)域的應(yīng)用: 1、混合二的分離?;旌隙话阌米魅軇┖推蛽胶蟿┝畠r(jià)出售,資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。但混合二的四個(gè)異構(gòu)體:乙苯、對二、間二和鄰二都是重要的化工原料,因此有必要將其逐一分離; 混合二的分離方法很多,如精餾法、精密精餾法、加壓結(jié)晶法、深冷結(jié)晶法等是傳統(tǒng)的分離方法,但它們的共同缺點(diǎn)是能耗大、設(shè)備龐大、操作要求高; 吸附分離法是一種的分離方法,其關(guān)鍵是吸附劑的制備。由于沸石分子篩其結(jié)構(gòu)的特殊性及種類的多樣化,以沸石分子篩為吸附劑來分離混合二具有很好的應(yīng)用前景; 2、N2/ O2的分離。在變壓吸附(PSA)法中,沸石分子篩是利用N2/O2兩氣體在其表面平衡吸附的差異,選擇性地吸附 N2。因?yàn)?N2的極化率較大,從而 N2與沸石分子篩中的陽離子及其極性表面作用強(qiáng)于 O2。LiA 型沸石分子篩具有更高的 N2/O2選擇比及 N2吸附容量,但熱穩(wěn)定性較差。于是,Li+、堿土金屬混合陽離子交換后的 A型沸石分子篩具有較高的 N2/O2選擇分離系數(shù)、N2吸附容量和較高的熱穩(wěn)定性。另外低硅鋁比的 X型沸石分子篩引起了人們的關(guān)注。人們對其進(jìn)行了各種離子交換,其 N2/O2分離選擇性較高且熱穩(wěn)定性較好; 3、提高汽油辛烷值。由于異構(gòu)烷烴的辛烷值大大正構(gòu)烷烴,因此利用吸附分離法可以脫除正構(gòu)烷烴。實(shí)際應(yīng)用中一般將吸附分離與 C5/C6烷烴異構(gòu)化相配合,將通過吸附分離出來的正構(gòu)烷烴進(jìn)行異構(gòu)化,從而更大程度的提高汽油的辛烷值。A 型沸石分子篩中的鈉離子被鈣離子交換達(dá) 40%以上時(shí),它的有效孔徑可增大至 0.5nm,能滿足此分離的要求,分離中烴類混合物通過吸附床層,正構(gòu)烷烴由于分子外形尺寸小于沸石分子篩孔徑尺寸可以自由進(jìn)入其孔道中被吸附,異構(gòu)烷烴的分子尺寸較大不能進(jìn)入,則流出吸附床層為富含異構(gòu)烷烴高辛烷值的物料。吸附床層吸附飽和后,用脫附劑將正構(gòu)烷烴脫附送去異構(gòu)化反應(yīng)。 [4]
分子篩的吸附特性: 分子篩對于H2O、NH3、H2S、CO2等高分子極性具有很高的親和力,特別是對于水,在低分壓(甚至在133帕以下)或低濃度,高溫(甚至在100℃以上)等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量; 1、低分壓或低濃度下的吸附:在相對濕度30% 時(shí)分子篩的吸水量比硅膠,活性氧化鋁都高。隨著相對濕度的降低,分子篩的性越發(fā)顯著,而硅膠,活性氧化鋁隨著濕度的增加,吸附量不斷增加,在相對濕度很低時(shí),它們的吸附量很少; 2、高溫吸附:分子篩是可用的高溫吸附劑。在100 ℃和1.3 %相對濕度時(shí)分子篩可吸附15%重量的水分,比相同條件下活性氧化鋁的吸水量大10倍;而比硅膠大20倍以上。所以在較高的溫度下,分子篩仍能吸附相當(dāng)數(shù)量的水分,而活性氧化鋁,特別是硅膠,大大喪失了吸附能力; 3、高速吸附:分子篩對像水等極性分子在分壓或濃度很低時(shí)的吸附速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過硅膠,活性氧化鋁。雖然在相對濕度很高時(shí),硅膠的平衡吸水量要分子篩,但隨著吸附質(zhì)的線速度的提高,硅膠的吸水率越來越不如分子篩。
分子篩基本特性: 分子篩對水或各種氣,液態(tài)化合物可逆吸附及脫附; 金屬陽離子易被交換; 分子篩內(nèi)部空腔和通道形成非常高的內(nèi)表面積。 1、根據(jù)分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應(yīng):分子篩晶體具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu),晶體內(nèi)的晶穴和孔道相互溝通,并且孔徑大小均勻,固定(分子篩空腔直徑一般在3—15埃之間),與通常分子的大小相當(dāng),只有那些直徑比較小的分子才能通過沸石孔道被分子篩吸附,而構(gòu)型龐大的分子由于不能進(jìn)入沸石孔道,則不被分子篩吸附。而硅膠,活性氧化鋁和活性碳沒有均勻的孔徑,孔徑分布范圍十分寬廣,所以沒有篩分性能。 2、根據(jù)分子極性,不飽和度和極化率的選擇吸附:分子篩對于極性分子和不飽和分子有很高的親和力;在非極性分子中,對于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢。此外,沸點(diǎn)越低的分子,越不易被分子篩所吸附。
4A分子篩化學(xué)式:Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O 硅鋁比:SiO2/Al2O3≈2 有效孔徑:約4
4A分子篩其他用途 (1)水處理----硬水軟化劑,可以代替目前我國廣泛使用的磺化煤,從而降低成本; (2)冶金工業(yè)----分離劑,分離、提取鹵水中的鉀、銣、銫等。在工業(yè)上用于富集、分離和提取金屬等工藝過程; (3)石化工業(yè)----催化劑、干燥劑、吸附劑; (4)農(nóng)業(yè)----土壤改良劑 ; (5)醫(yī)藥----載銀沸石劑。
(1)脫水。利用低硅鋁比的沸石分子篩(如 A型,X型等)的極性親水性,可以進(jìn)行空氣的干燥。另外近年來將摻入汽油中替代部分汽油受到廣泛重視,作為燃料的要求其中的水含量低于 0.8%,而由于和水的共沸,使得通過精餾只能得到 95%的,對于含水量較低的脫水,沸石分子篩吸附脫水是優(yōu)的選擇。