Quines són les característiques dels tamisos moleculars de zeolita?

El sedàs molecular de zeolita és un tipus de material d'aluminosilicat d'origen natural o sintetitzat artificialment amb una mida de porus uniforme i canals regulars. El tamís molecular de sílice-alúmina té un tetraedre de silici-oxigen i un tetraedre d'alumini-oxigen com a estructura bàsica. La seva estructura interna principal és l'estructura bàsica a través dels anells de múltiples membres formats per ponts d'oxigen interconnectats i de múltiples anells de múltiples membres connectats per formar diversos porus entre les gàbies. La mida dels porus és controlable, el diàmetre dels porus és estable i únic i la superfície específica és gran.
Els tamisos moleculars de zeolita tenen l'estructura i les característiques dels cristalls, amb un esquelet sòlid a la superfície i uns porus a l'interior que poden adsorbir molècules. Hi ha canals que connecten els forats i les molècules passen pels canals. A causa de la naturalesa cristal·lina dels porus, els tamisos moleculars tenen una distribució uniforme de la mida dels porus. Els tamisos moleculars adsorbeixen selectivament les molècules en funció de la mida dels porus dins dels seus cristalls, és a dir, adsorbeixen molècules d'una mida determinada i rebutgen molècules de substàncies més grans, per la qual cosa s'anomenen de manera vívida "tamisos moleculars".
Els garbells moleculars tradicionals es poden utilitzar com a dessecants, adsorbents i intercanviadors d'ions. La funció d'adsorció o repulsió dels tamisos moleculars es veu afectada per les propietats elèctriques de les molècules. Les zeolites sintètiques tenen la funció d'adsorció selectiva en funció de la mida i polaritat de les molècules, de manera que poden assecar o purificar gasos o líquids. Aquesta també és la base per a la separació del tamís molecular. Les zeolites sintètiques poden satisfer les extenses necessitats de la indústria de productes amb propietats d'adsorció i selectives. Els tamisos moleculars de zeolita sintètica també s'utilitzen àmpliament en separacions industrials.
L'efecte d'adsorció dels garbells moleculars de zeolita té dues característiques:
(1) El centre de Lewis a la superfície és molt polar;
(2) La mida de la gàbia o del canal de la zeolita és petita, cosa que fa que el camp gravitatori dins d'ella sigui molt fort. Per tant, la seva capacitat d'adsorció de molècules d'adsorbat és molt més gran que la d'altres tipus d'adsorbents. Fins i tot si la pressió parcial (o concentració) de l'adsorbat és molt baixa, la quantitat d'adsorció encara és considerable. L'efecte d'adsorció i separació dels tamisos moleculars de zeolita no només està relacionat amb la mida i la forma de les molècules d'adsorbat, sinó també amb la seva polaritat. Per tant, els garbells moleculars de zeolita també es poden utilitzar per a molècules de substàncies amb mides similars.
El tamís molecular de tipus A entre els tamís moleculars de zeolita té una estructura cristal·lina cúbica similar al NaCl. Si tot el Na+ i el Cl- de la xarxa de NaCl es substitueixen per gàbies i les gàbies adjacents estan connectades amb gàbies, es pot obtenir l'estructura cristal·lina del tamís molecular de tipus A. Vuit gàbies estan connectades per formar una estructura de sodalita. Si s'utilitza una gàbia com a connexió de pont, s'obté una estructura de tamís molecular de tipus A. Hi ha una gran gàbia al centre. El canal entre les gàbies té una finestra d'anell de vuit membres amb un diàmetre de 4Å, per la qual cosa s'anomena tamís molecular 4A.
Si el 70% dels ions de sodi del tamís molecular 4A s'intercanvien Ca2+, l'anell de vuit membres es pot augmentar a 5Å, i la zeolita corresponent s'anomena tamís molecular 5A. Per contra, si el 70% de Na+ s'intercanvia per K+, la mida dels porus de l'anell de vuit membres es redueix a 3Å, i la zeolita corresponent s'anomena tamís molecular 3A.
Els tamís moleculars de tipus X i Y tenen una estructura de cristall hexagonal molt compacta similar al diamant. Si s'utilitzen gàbies com a unitat estructural, es substitueixen els nodes de l'àtom de carboni del diamant i dues gàbies adjacents es connecten amb gàbies cilíndriques hexagonals, és a dir, s'utilitzen 4 gàbies cilíndriques hexagonals per connectar 5 gàbies i una gàbia es troba al centre. , les quatre gàbies restants estan situades als vèrtexs del tetraedre regular, formant una estructura de cristall de zeolita octaèdrica.
En continuar connectant aquesta estructura, obtenim estructures de tamís moleculars de tipus X i Y. En aquesta estructura, la gàbia gran formada per la gàbia i la gàbia de columna hexagonal és una gàbia de zeolita faujasita, i les finestres connectades entre elles són anells de dotze membres i la seva mida mitjana dels porus és de 0.74nm. Aquesta és la mida dels porus del tamís molecular de tipus X i tipus Y. La diferència principal entre aquests dos models és la relació Si/Al, que és 1~1,5 per al tipus X i 1,5~3.0 per al tipus Y.
En els últims anys, els garbells moleculars de zeolita s'han utilitzat àmpliament en la separació per adsorció, la catàlisi i altres camps a causa de la seva estructura i propietats. S'utilitza àmpliament en la vida quotidiana i en els camps industrials. Per exemple, en el camp mèdic, els garbells moleculars de zeolita es poden utilitzar com a adsorbents iònics i additius antibacterians, portadors de fàrmacs d'alliberament lent/controlat, enzims simulats i biosensors. En el camp petroquímic, els garbells moleculars de zeolita es poden utilitzar per a la desulfuració, la desnitrificació de productes derivats del petroli i la separació de nafta. Per tant, molts fabricants de garbells moleculars encara estan compromesos amb la recerca de garbells moleculars de zeolita. Els garbells moleculars de zeolita han canviat i continuen canviant la indústria química i la humanitat. vida.