Quais são as características das peneiras moleculares de zeólita?

A peneira molecular de zeólita é um tipo de material de aluminossilicato natural ou sintetizado artificialmente com tamanho de poro uniforme e canais regulares. A peneira molecular de sílica-alumina tem um tetraedro silício-oxigênio e um tetraedro alumínio-oxigênio como estrutura básica. Sua estrutura interna principal é a estrutura básica através dos anéis multimembros formados por pontes de oxigênio interconectadas e vários anéis multimembros são conectados para formar vários poros entre as gaiolas. O tamanho dos poros é controlável, o diâmetro dos poros é estável e único e a área de superfície específica é grande.
As peneiras moleculares de zeólita possuem estrutura e características de cristais, com esqueleto sólido na superfície e poros internos que podem adsorver moléculas. Existem canais conectando os buracos e as moléculas passam pelos canais. Devido à natureza cristalina dos poros, as peneiras moleculares têm uma distribuição uniforme do tamanho dos poros. As peneiras moleculares adsorvem moléculas seletivamente com base no tamanho dos poros dentro de seus cristais, ou seja, adsorvem moléculas de um determinado tamanho e rejeitam moléculas de substâncias maiores, por isso são vividamente chamadas de "peneiras moleculares".
Peneiras moleculares tradicionais podem ser usadas como dessecantes, adsorventes e trocadores de íons. A função de adsorção ou repulsão das peneiras moleculares é afetada pelas propriedades elétricas das moléculas. As zeólitas sintéticas têm a função de adsorção seletiva com base no tamanho e polaridade das moléculas, podendo secar ou purificar gases ou líquidos. Esta também é a base para a separação da peneira molecular. Os zeólitos sintéticos podem atender às amplas necessidades da indústria por produtos com adsorção e propriedades seletivas. Peneiras moleculares de zeólita sintética também são amplamente utilizadas em separações industriais.
O efeito de adsorção das peneiras moleculares de zeólita tem duas características:
(1) O centro de Lewis na superfície é muito polar;
(2) O tamanho da gaiola ou canal da zeólita é pequeno, tornando o campo gravitacional dentro dela muito forte. Portanto, sua capacidade de adsorção de moléculas de adsorbato é muito maior que a de outros tipos de adsorventes. Mesmo que a pressão parcial (ou concentração) do adsorbato seja muito baixa, a quantidade de adsorção ainda é considerável. O efeito de adsorção e separação das peneiras moleculares de zeólita não está apenas relacionado ao tamanho e formato das moléculas de adsorbato, mas também à sua polaridade. Portanto, as peneiras moleculares de zeólita também podem ser usadas para moléculas de substâncias com tamanhos semelhantes.
A peneira molecular tipo A entre as peneiras moleculares de zeólita tem uma estrutura cristalina cúbica semelhante ao NaCl. Se todos os Na+ e Cl- na rede de NaCl forem substituídos por gaiolas, e as gaiolas adjacentes forem conectadas com gaiolas, a estrutura cristalina da peneira molecular do tipo A pode ser obtida. Oito gaiolas são conectadas para formar uma estrutura de sodalita. Se uma gaiola for usada como conexão em ponte, obtém-se uma estrutura de peneira molecular do tipo A. Há uma grande gaiola no centro. O canal entre as gaiolas possui uma janela anelar de oito membros com diâmetro de 4Å, por isso é chamado de peneira molecular 4A.
Se 70% dos íons de sódio na peneira molecular 4A forem trocados por Ca2+, o anel de oito membros pode ser aumentado para 5Å, e o zeólito correspondente é chamado de peneira molecular 5A. Pelo contrário, se 70% de Na+ for trocado por K+, o tamanho dos poros do anel de oito membros é reduzido para 3Å, e a zeólita correspondente é chamada de peneira molecular 3A.
As peneiras moleculares tipo X e tipo Y têm uma estrutura cristalina hexagonal compacta semelhante ao diamante. Se as gaiolas forem usadas como unidade estrutural, os nós de átomo de carbono do diamante são substituídos e duas gaiolas adjacentes são conectadas com gaiolas cilíndricas hexagonais, ou seja, 4 gaiolas cilíndricas hexagonais são usadas para conectar 5 gaiolas, e uma gaiola está no centro , as quatro gaiolas restantes estão localizadas nos vértices do tetraedro regular, formando uma estrutura cristalina de zeólita octaédrica.
Continuando a conectar essa estrutura, obtemos estruturas de peneira molecular do tipo X e do tipo Y. Nesta estrutura, a grande gaiola formada pela gaiola e pela gaiola de coluna hexagonal é uma gaiola de zeólita faujasita, e as janelas conectadas entre elas são anéis de doze membros, e seu tamanho médio de poro é 0,74 nm. Este é o tamanho dos poros da peneira molecular tipo X e tipo Y. A principal diferença entre esses dois modelos é a relação Si/Al, que é de 1~1,5 para o tipo X e 1,5~3.0 para o tipo Y.
Nos últimos anos, as peneiras moleculares de zeólita têm sido amplamente utilizadas na separação por adsorção, catálise e outros campos devido à sua estrutura e propriedades. É amplamente utilizado na vida diária e nos campos industriais. Por exemplo, na área médica, as peneiras moleculares de zeólito podem ser usadas como adsorventes de íons e aditivos antibacterianos, transportadores de medicamentos de liberação lenta/controlada, enzimas simuladas e biossensores. Na área petroquímica, as peneiras moleculares de zeólita podem ser utilizadas para dessulfurização, desnitrificação de produtos petrolíferos e separação de nafta. Portanto, muitos fabricantes de peneiras moleculares ainda estão comprometidos com a pesquisa de peneiras moleculares de zeólita. As peneiras moleculares de zeólita mudaram e continuam a mudar a indústria química e a humanidade. vida.