Mitkä ovat zeoliittimolekyyliseulojen ominaisuudet?

Zeoliittimolekyyliseula on eräänlainen luonnossa esiintyvä tai keinotekoisesti syntetisoitu alumiinisilikaattimateriaali, jolla on tasainen huokoskoko ja säännölliset kanavat. Piidioksidi-alumiinioksidimolekyyliseulan perusrakenne on pii-happitetraedri ja alumiini-happitetraedri. Sen pääasiallinen sisäinen rakenne on perusrakenne kautta. Monijäseniset renkaat, jotka muodostuvat toisiinsa liittyvistä happisiloista, ja useat monijäseniset renkaat on yhdistetty muodostamaan erilaisia ​​huokosia häkkien väliin. Huokoskoko on säädettävissä, huokosten halkaisija on vakaa ja yksittäinen, ja ominaispinta-ala on suuri.
Zeoliittimolekyyliseuloilla on kiteiden rakenne ja ominaisuudet, ja niiden pinnalla on kiinteä luuranko ja sisällä on huokoset, jotka voivat adsorboida molekyylejä. On olemassa kanavia, jotka yhdistävät reikiä, ja molekyylit kulkevat kanavien läpi. Huokosten kiteisestä luonteesta johtuen molekyyliseuloilla on tasainen huokoskokojakauma. Molekyyliseulat adsorboivat selektiivisesti molekyylejä kiteiden sisällä olevien huokosten koon perusteella, eli ne adsorboivat tietyn kokoisia molekyylejä ja hylkäävät suurempien aineiden molekyylejä, joten niitä kutsutaan elävästi "molekyyliseuliksi".
Perinteisiä molekyyliseuloja voidaan käyttää kuivausaineina, adsorbentteina ja ioninvaihtimina. Molekyyliseulojen adsorptio- tai hylkimistoimintoon vaikuttavat molekyylien sähköiset ominaisuudet. Synteettisten zeoliittien tehtävänä on selektiivinen adsorptio, joka perustuu molekyylien kokoon ja polariteettiin, joten ne voivat kuivata tai puhdistaa kaasuja tai nesteitä. Tämä on myös perusta molekyyliseulaerottelulle. Synteettiset zeoliitit voivat täyttää teollisuuden laajat tarpeet tuotteille, joilla on adsorptio- ja selektiivisiä ominaisuuksia. Synteettisiä zeoliittimolekyyliseuloja käytetään myös laajalti teollisissa erotteluissa.
Zeoliittimolekyyliseulojen adsorptiovaikutuksella on kaksi ominaisuutta:
(1) Lewis-keskus pinnalla on hyvin polaarinen;
(2) Zeoliitissa olevan häkin tai kanavan koko on pieni, mikä tekee sen sisällä olevasta gravitaatiokentästä erittäin vahvan. Siksi sen adsorptiokyky adsorbaattimolekyyleille on paljon suurempi kuin muuntyyppisten adsorbenttien. Vaikka adsorbaatin osapaine (tai pitoisuus) on hyvin alhainen, adsorption määrä on silti huomattava. Zeoliittimolekyyliseulojen adsorptio- ja erotusvaikutus ei liity ainoastaan ​​adsorbaattimolekyylien kokoon ja muotoon, vaan myös niiden polariteettiin. Siksi zeoliittimolekyyliseuloja voidaan käyttää myös samankokoisille ainemolekyyleille.
Tyypin A molekyyliseulalla zeoliittimolekyyliseulojen joukossa on kuutiokiderakenne, joka on samanlainen kuin NaCl. Jos NaCl-hilassa kaikki Na+ ja Cl- korvataan häkeillä ja viereiset häkit yhdistetään häkeillä, saadaan A-tyypin molekyyliseulan kiderakenne. Kahdeksan häkkiä on yhdistetty muodostamaan sodaliittirakenteen. Jos siltaliitoksena käytetään häkkiä, saadaan A-tyyppinen molekyyliseularakenne. Keskellä on iso häkki. Häkkien välisessä kanavassa on kahdeksanjäseninen rengasikkuna, jonka halkaisija on 4Å, joten sitä kutsutaan 4A-molekyyliseulaksi.
Jos 70 % 4A molekyyliseulan natriumioneista on vaihdettu Ca2+:ksi, kahdeksanjäseninen rengas voidaan kasvattaa 5A:ksi ja vastaavaa zeoliittia kutsutaan 5A molekyyliseulaksi. Päinvastoin, jos 70 % Na+:sta vaihdetaan K+:ksi, kahdeksanjäsenisen renkaan huokoskoko pienenee 3Å:iin ja vastaavaa zeoliittia kutsutaan 3A-molekyyliseulaksi.
X- ja Y-tyypin molekyyliseuloilla on tiiviisti pakattu kuusikulmainen kiderakenne, joka muistuttaa timanttia. Jos häkkejä käytetään rakenneyksikkönä, timantin hiiliatomisolmut korvataan ja kaksi vierekkäistä häkkiä yhdistetään kuusikulmainen sylinterimäinen häkki, eli 4 kuusikulmaista sylinterimäistä häkkiä käytetään yhdistämään 5 häkkiä ja yksi häkki on keskellä , loput neljä häkkiä sijaitsevat säännöllisen tetraedrin huipuissa muodostaen oktaederisen zeoliittikiderakenteen.
Jatkamalla tämän rakenteen yhdistämistä saamme X-tyypin ja Y-tyypin molekyyliseularakenteet. Tässä rakenteessa häkin ja kuusikulmaisen pylväshäkin muodostama iso häkki on faujasiittizeoliittihäkki ja niiden väliin liittyvät ikkunat ovat kaksitoistajäsenisiä renkaita ja niiden keskimääräinen huokoskoko on 0,74 nm. Tämä on X-tyypin ja Y-tyypin molekyyliseulan huokoskoko. Suurin ero näiden kahden mallin välillä on Si/Al-suhde, joka on 1-1,5 X-tyypin ja 1,5-3.{15}} Y-tyypin osalta.
Viime vuosina zeoliittimolekyyliseuloja on käytetty laajasti adsorptioerotuksessa, katalyysissä ja muilla aloilla niiden rakenteen ja ominaisuuksien vuoksi. Sitä käytetään laajasti jokapäiväisessä elämässä ja teollisuudessa. Esimerkiksi lääketieteen alalla zeoliittimolekyyliseuloja voidaan käyttää ioniadsorbenteina ja antibakteerisina lisäaineina, hitaasti/kontrolloidusti vapautuvina lääkeainekantajina, simuloituina entsyymeinä ja biosensoreina. Petrokemian alalla zeoliittimolekyyliseuloja voidaan käyttää rikinpoistoon, öljytuotteiden denitrifikaatioon ja teollisuusbensiinin erottamiseen. Siksi monet molekyyliseulojen valmistajat ovat edelleen sitoutuneet zeoliittimolekyyliseulojen tutkimukseen. Zeoliittimolekyyliseulat ovat muuttaneet ja muuttavat edelleen kemianteollisuutta ja ihmiskuntaa. elämää.