通常所说的离子交换是指沸石分子筛骨架外的补偿阳离子的交换。沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属,它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换成各种价态的金属离子型沸石分子筛。
离子在一定的条件下,如水溶液或受较高温度时比较容易迁移。在水溶液中,由于沸石分子筛对离子选择性的不同,则可表现出不同的离子交换性质。金属阳离子与沸石分子筛的水热离子交换反应是自由扩散过程。扩散速度制约着交换反应速度。
通过离子交换可以改变沸石分子筛孔径的大小,从而改变其性能,达到择形吸附分离混合物的目的。
沸石分子筛经离子交换后,阳离子的数目、大小和位置发生改变,如阳离子交换阳离子后使沸石分子筛中的阳离子数目减少,往往造成位置空缺使其孔径变大;而半径较大的离子交换半径较小的离子后,则易使其孔穴受到一定的阻塞,使有效孔径有所减小。
SOD笼间通过本身的共面连接形成的是SOD沸石分子筛;SOD笼间通过双四元环的连接,形成的是LTA型分子筛;SOD笼间通过双六元环的连接,形成的是FAU和EMT沸石分子筛。
另外,在沸石分子筛骨架结构中,常会发现一些特征的链和二维三连接的网层结构以及周期性结构单元(PBU)。我们为常见的五种链状结构为是Pentasil链、双锯齿形链、双之字形链、双机轴链和短柱石链。由边共享的笼所组成的Pentasil链是高硅沸石分子筛家族的一个特征链。有代表性的,MFI的骨架结构就是由Pentasil链构成。平行堆积的二维三连接网层通过上下取向的三连接顶点间相互连接形成三维四连接的骨架结构。例如,GIS类型骨架结构是由4.82二维网层结构上下连接而成。
分子筛失活的预防措施:
通过上述分子筛失活原因的分析,应相应制定些措施加以预防。
1、加强排水工作:吸附物浓度升高超标时,呈会造成吸前穿透,但不会使分子筛失活,通过再生可以使其***活性,在操作中应加强排水工作,尽量減少进入分子筛的水份,尤其是在湿度高的雨天。还要控制好压缩机的各级冷却湿度,把水汽形成水而排走。至于大气中的碳氢化合物的含量就不是人能控制的。
2、正确切换分子筛:分子筛的切换是导致分子筛机械强度降低及粉化的一个主要因素,因而在切换时要正确操作,要缓慢地升压和,切勿过急升,这样就不会损坏分子筛。
3、防止水份的:这一措施主要是针对使用蒸汽加热器的空分装置,要对加热器定期检査,利用水份分析器定期分析再生气中的水份含量,在年度大检修时对加热器进行減压和探伤,确保设备完好,泄漏。
4、加强空气过滤:杂质是导致分子筛失活的一个主要原因,它对分子筛的危害很大,会使分子筛失活。为了減少杂质的污染,一方面可以取消用油对压缩机缸体的润滑。另一方面,要加强空气压缩机入口附近的大气管理,保持空气清洁度,同时在空气进入压缩机前应安装足够的过滤设备,并对其进行定期清洗。
分子筛是由四面体之间通过共享顶点而形成的三维四连接骨架。骨架 T原子通常是指Si、Al或P原子,在少数情况下是指其他杂原子,如B、Ga、Be等, 这些四面体是构成分子筛骨架的基本结构单元,即初 级结构单元。在这些四面体中,Si、Al和P等都以氧化态的形式出现,采取sp3杂化轨道与氧原子成键,Si—0平均键长为1. 61人,Al—平均键长为1. 75A, P—0平均键长为1.54入。
在分子筛结构中,每个T原子都与四个氧原子配位,每个氧原子桥连两个T原子,因此,分子筛的结构类型可以用连接来表示。 但在某些分子筛结构中,如在A1P04-21和VPI-5中,存在着五配位或六配位的A1原子,它们除了与四个桥氧配位外,还与额外物种OFT或H20配位。 忽略这些额外物种,这些分子筛的骨架具有理想的拓扑连接。
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