吳隆有
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疏水性蜂窩沸石分子篩沸石分子篩是一類具有規(guī)則微孔結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽晶體,其不僅具有一般無機(jī)膜材料的固有的物理化學(xué)特性,更為優(yōu)異的是,其均一的規(guī)則的、具有特定的空間走向的結(jié)晶孔道系統(tǒng)以及可調(diào)變的骨架Si/Al比等特性賦予沸石分子篩膜擁有篩分、擇形功能特性和可調(diào)變的膜的表面特性,使其成為實(shí)現(xiàn)分子水平上高效分離及膜催化反應(yīng)一體化的優(yōu)良多孔膜材料。
沸石分子篩膜中的傳質(zhì)機(jī)理主要是表面擴(kuò)散和活性化擴(kuò)散。表面擴(kuò)散包括吸附和擴(kuò)散過程,即首先分子從分離體相進(jìn)入沸石分子孔表面,吸附在表面上和孔中,吸附在表面和孔中的分子在化學(xué)勢的梯度下,從一個吸附點(diǎn)躍遷至空位或另一個吸附點(diǎn),在膜的透過側(cè)脫附擴(kuò)散進(jìn)入滲透相。活性化擴(kuò)散是分子與膜材料表面的吸附作用弱,體相分子進(jìn)入孔后,直接在孔中擴(kuò)散的過程。因此,沸石分子篩膜分離選擇性由于分子吸附和擴(kuò)散的差異而導(dǎo)致不同,沸石膜材料的表面特性、孔道結(jié)構(gòu)與分子的特性如大小與極性是 決 定 了 膜 的 分 離 性 能。另 一 方面,支撐沸石膜的有效分離層由一多晶沸石層構(gòu)成的,由于是多晶層,因此多晶層的厚度、連續(xù)性、多晶間隙、取向等微觀結(jié)構(gòu)是決定沸石膜的分離效果的根本因素。與其它膜材料同樣,高性能沸石膜開發(fā)的關(guān)鍵任務(wù)在于依據(jù)分離體系的分子特性進(jìn)行膜材料的設(shè)計和膜的微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控。
疏水性蜂窩沸石分子篩分子篩的工作原理
吸附功能:分子篩對物質(zhì)的吸附來源于物理吸附,其晶體孔穴內(nèi)部有很強(qiáng)的極性和庫侖場,對極性分子(如水)和不飽和分子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力。
篩分功能:分子篩的孔徑分布非常均一,只有分子直徑小于孔穴直徑的物質(zhì)才可能進(jìn)入分子篩的晶穴內(nèi)部。
通過吸附的優(yōu)先順序和尺寸大小來區(qū)分不同物質(zhì)的分子,所以被形象的稱為“分子篩"。
蜂窩分子篩吸附劑應(yīng)用優(yōu)勢
1)、吸附選擇性強(qiáng):分子篩的孔徑大小整齊均勻,又是一種離子型吸附劑。因此它能根據(jù)分子的大小及極性的不同進(jìn)行選擇性吸附??捎行У貜娘柡吞?xì)浠衔镏邪岩蚁⒈┏?把乙炔從乙烯中除去,這一點(diǎn)是由它的強(qiáng)極性決定的;
2、吸附能力強(qiáng):即使氣體的組成濃度很低,仍然具的吸附能力;
3、受溫度影響小:在較高的溫度下仍有較大的吸附能力,而其他吸附劑卻受溫度的影響很大,因而在相同溫度條件下,沸石分子篩的吸附容量大;
4、可高溫再生:再生效率高,安全性高;
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