分子筛的设计吸附原理与应用VIP免费

2016级环境工程硕士课程论文论文题目：分子筛吸附剂的设计、吸附原理和应用课程：吸附科学原理和应用专业：环境工程学号：104754160909姓名：徐俊1分子筛吸附剂的设计、吸附原理和应用徐俊（河南大学化学化工学院,河南开封475004）摘要：近年来，随着人们对分子筛吸附剂吸附原理和设计的进一步的研究，分子筛吸附剂越来越受到人们的重视。分子筛吸附剂因其独特的晶体结构、高的表面积、吸附性和催化性等优异性能，被广泛应用于石油化工、环境保护、新材料、生物医药等诸多领域，也因此分子筛吸附剂的应用有着巨大的经济效益和重要的应用价值。关键字：分子筛吸附剂；吸附；应用Molecularsieveadsorbentdesign,adsorptionprincipleandapplicationXUJun(CollegeofChemistryandChemicalEngineering,HenanUniversity,Kaifeng475004)Abstract:Inrecentyears,withthefurtherresearchofmolecularsieveadsorbent'sadsorptionprincipleanddesign,molecularsieveadsorbenthasattractedmoreandmoreattention.Molecularsievesarewidelyusedintheregionofetrochemicalindustry,environmentalprotection,newmaterialsandbiomedicineduetotheiruniquecrystalstructure,highsurfacearea,adsorption,catalyticandotherexcellentperformances.Theuseofadsorptionseparationhasenormouseconomicandgreatvalue.Keywords:zeoliteadsorbent;adsorption;application引言分子筛是一类具有特殊结构的多孔介质，由系列不同规则的孔道或笼构成，是硅铝酸盐的晶体[1]。常见的不同型号分子筛有：A型、X型等[2,3]。经高温活化沸石失结晶水后，晶体内形成许多孔穴，其孔径大小与气体分子直径相近，且非常均匀，依据晶体内部孔穴大小吸附或排斥不同的物质分子，同时根据不同物质分子极性或可极化度而决定吸附的次序，达到分离的效果[4]。分子筛的孔径分布是非常均一的，结构和组成变化明显，具有良好的热稳定性、水热稳定性、较好的化学稳定性等性能[5]。沸石分子筛较大的表面积、孔体积以及较强的静电场决定了2它对吸附质尤其是对极性分子，在低分压或低浓度及较高温度的吸附情况下仍能保持较高的吸附容量。正是由于分子筛具有比其他类型吸附剂更具有独特的优越性，所以分子筛吸附剂在化工领域、环境保护、干燥净化、石油炼制等领域得到了十分广泛的应用。1分子筛吸附原理分子筛吸附是一种物理现象。分子筛孔隙率非常高，内表面积很大，内空穴占体积的50%左右[6]。分子筛吸附剂吸附性能的决定因素是其本身的结构，此外不同硅铝比、不同平衡阳离子、不同孔和孔道结构以及分子筛的成型、活化等都会影响分子筛吸附剂的吸附性能[7,8]。其吸附作用主要表现在两点：按分子的几何尺寸、形状选择吸附和按分子的极性、不饱和度及极化率选择吸附。1.1按分子的几何尺寸、形状选择吸附分子筛具有蜂窝状结构，晶穴体积可占沸石晶体体积的以上，空腔直径一般在0.6~1.5nm之间，孔径约在0.3~1nm之间，而且晶体中孔道均匀排列，孔径大小均匀，分子筛规整的骨架结构赋予了其择形选择吸附的能力[9]。1.2按分子的极性、不饱和度及极化率选择吸附虽然临界直径比分子筛孔径小的吸附质分子都可以进入分子筛的孔道内，但是由于吸附质分子的极性、不饱和度、极化率不同，它们与分子筛的作用强度以及在分子筛内的扩散速度都有所差异。这是因为由骨架外阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的沸石分子筛本身是一种极性物质，内部有较强的静电场。所以极性越强或越易极化的分子，也就越易被吸附[10]。2分子筛吸附剂的设计虽然分子筛材料具有微观尺度上的高度有序孔道结构、比表面积大、孔径分布单一且可控制、骨架结构和性质可调等优点，但是全硅型的分子筛材料存在离子交换能力小，骨架中晶格缺陷少，自身无催化活性中心，化学活性弱等一些不足，因此在作为传感器、催化剂及吸附剂的主体材料时有很大的应用限制[11]。所以人们针对其缺点以及使用目的不同对其进行改性设计，使它带有特定的官能团进而能更加广泛的应用于多种领域。近年来对介孔分子筛材料进行化学改性的研究已引起了人们的普遍关注。研究表明，介孔分子筛孔道均匀有序排列、孔道表...