通過(guò)離子交換可以改變沸石分子篩孔徑的大小,從而改變其性能,達(dá)到擇形吸附分離混合物的目的。
沸石分子篩經(jīng)離子交換后,陽(yáng)離子的數(shù)目、大小和位置發(fā)生改變,如陽(yáng)離子交換陽(yáng)離子后使沸石分子篩中的陽(yáng)離子數(shù)目減少,往往造成位置空缺使其孔徑變大;而半徑較大的離子交換半徑較小的離子后,則易使其孔穴受到一定的阻塞,使有效孔徑有所減小。
沸石分子篩材料的廣泛應(yīng)用(例如:吸附分離、離子交換、催化),是與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)密不可分的。例如,吸附分離性能取決于分子篩的孔道和孔體積的大??;離子交換性能取決于分子篩中陽(yáng)離子的數(shù)目、位置及其孔道的可通行性;催化過(guò)程中表現(xiàn)出的擇形性與分子篩的孔道尺寸、走向相關(guān),而催化反應(yīng)中的中間產(chǎn)物以及后產(chǎn)品和分子篩的孔道維數(shù)或其籠結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此,分子篩的結(jié)構(gòu)是研究分子篩材料的基本問(wèn)題。
對(duì)于沸石分子篩的形成及其生長(zhǎng)機(jī)理的深入研究有助于人們更好的設(shè)計(jì)合成新型沸石分子篩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、擴(kuò)展沸石分子篩材料合成新路線、開發(fā)沸石分子篩材料的新性質(zhì)及新用途。盡管沸石分子篩的發(fā)展已經(jīng)有許多年了,但是對(duì)于它的合成機(jī)理方面一直未有一個(gè)真正的定論。研究分子篩的晶化機(jī)理即具有十分重要的理論意義,也對(duì)合成新型的沸石分子篩合成具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。目前具有代表性的為固相轉(zhuǎn)變機(jī)理(Solid hydrogel Transformation mechanism)、液相轉(zhuǎn)變機(jī)理(Solution-mediated Transport mechanism)和雙相轉(zhuǎn)變機(jī)理這三種機(jī)理。
初始凝膠的配比往往能夠決定終產(chǎn)物的類型。初投料的反應(yīng)物的不同會(huì)導(dǎo)致后的生成物的完全不同,如,陽(yáng)離子不同可以導(dǎo)致分子篩產(chǎn)物的不同,鈉離子容易導(dǎo)向LTA、CAN、FAU、GIS等分子篩骨架的生成;而鉀離子則容易導(dǎo)向LTL、CHA、ERI等類型的分子篩骨架。即使初的反應(yīng)物相同只是反應(yīng)物含量有微少的差別也極有可能得到不同的物相,如堿度對(duì)分子篩合成體系的影響。另外當(dāng)所有物料比例都相同,只是簡(jiǎn)單的使用不同的硅源也有可能導(dǎo)致分子篩晶體大小、形貌、甚至骨架類型的改變。當(dāng)我們用相圖來(lái)表述整個(gè)物料時(shí),從中可以發(fā)現(xiàn)許多結(jié)構(gòu)只能在一個(gè)特定的區(qū)域里得到。有時(shí)由于過(guò)于多的影響因素,只能選擇一兩個(gè)變量來(lái)作圖。另外,投料時(shí)的加料順序,人為操作對(duì)于分子篩的合成也是一個(gè)影響因素。 [5]
分子篩回收的應(yīng)用領(lǐng)域
回收后的分子篩經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理,可以重新應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域:
化工行業(yè):作為催化劑或催化劑載體,用于化學(xué)反應(yīng)的加速和選擇性控制。
石油行業(yè):用于汽油辛烷值的提高和混合物的分離。
環(huán)保行業(yè):作為吸附劑,用于空氣和水的凈化處理。
分子篩回收的展望
隨著環(huán)保意識(shí)的提高和資源循環(huán)利用的重視,分子篩回收技術(shù)將得到進(jìn)一步發(fā)展。未來(lái),分子篩回收將更加注重環(huán)保、和低成本。同時(shí),隨著新技術(shù)的不斷涌現(xiàn),如納米技術(shù)、膜技術(shù)等,將為分子篩回收提供更加廣闊的應(yīng)用前景。