Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Синтетические цеолиты могут быть отнесены к новому классу скптстических неорганических материалов — классу пористых кристаллов. Интерес к этим материалам начал возрастать особенно быстро с конца 50-х гг. этого столетия, когда были выявлены возможности воспроизводимого синтеза цеолитов в сравнительно простых условиях и наметились основные области их практического применения (катализ, осушка газов, адсорбционное разделение смесей, тонкая очистка, хроматография, вакуумная техника).

ПОИСК





Кинетика кристаллизации цеолитов из щелочных силикаалюмогелей

из "Синтетические цеолиты"

Синтетические цеолиты могут быть отнесены к новому классу скптстических неорганических материалов — классу пористых кристаллов. Интерес к этим материалам начал возрастать особенно быстро с конца 50-х гг. этого столетия, когда были выявлены возможности воспроизводимого синтеза цеолитов в сравнительно простых условиях и наметились основные области их практического применения (катализ, осушка газов, адсорбционное разделение смесей, тонкая очистка, хроматография, вакуумная техника). [c.6]
Мировой уровень современного промышленного производства синтетических цеолитов достигает нескольких сотен тысяч тонн в год и определяется, главным образом, потребностями нефтехимической промышленности, где синтетические цеолиты некоторых структурных типов находят широкое применение в качестве катализаторов. [c.6]
Несомненно, что именно перспективы широкого практического использования синтетических цеолитов послужили главным стимулом к развитию исследований в области синтеза цеолитов и изучения их свойств. Вместе с тем цеолиты сами по себе являются интересными объектами для научных исследований они представляют собой пористые тела, характеризующиеся определенной структурой скелета и регулярной геометрией пор (внутрикристаллических полостей и каналов). Важной особенностью цеолитов является возможность варьирования химического состава кристаллов и геометрических параметров (формы и размеров) внутрикристаллических пор, т. е. возможность их структурного и химического модифицирования, что можно осуществлять либо варьируя условия прямого синтеза цеолитов, либо изменяя химический состав кристаллов цеолитов одного и того же структурного типа. [c.6]
Благодаря сравнительной легкости химического модифицирования цеолитов появляются широкие возможности для осуществления контролируемых изменений структуры и свойств кристаллов. Это обстоятельство делает цеолиты весьма удобными объектами для исследования адсорбционных равновесий, природы адсорбционных взаимодействий, механизма и кинетики каталитических реакций, молекулярно-ситовых эффектов,, диффузии молекул в тонких порах контролируемых размеров. [c.7]
Патентная и научная литература по цеолитам весьма обширна. По данным [1], число патентов на синтез и применение цеолитов только в США, по состоянию на 1973 г., составляло более 2000, а число научных статей но цеолитам, опубликованных к этому же времени, — свыше 7000. [c.7]
Всю имеющуюся научную информацию по цеолитам теперь уже невозможно рассмотреть в какой-либо одной обобщающей работе. И не случайно в последних монографиях по цеолитам [2—6] наблюдается ясно выраженная тематическая специализация, нашедшая отражение в самих названиях монографий. Ни в одной из этих работ адсорбция на цеолитах не была предметом специального анализа. В то же время именно в последние годы значительно увеличилось число публикаций, содержащих результаты наиболее надежных адсорбционных и калориметрических измерений на цеолитах. Таким образом, значительная часть большого экспериментального материала по адсорбции на цеолитах, разбросанного в отдельных многочисленных статьях, пока не систематизирована и не обобщена. Устранение этого пробела было одной из задач, поставленных авторами при написании этой книги. [c.7]
Ограниченный объем книги не позволил остановиться на химическом модифицировании цеолитов разного рода посторонними (солевыми, металлическими и органическими) включениями. [c.8]
Авторы благодарят Н. И. Козлову за участие в некоторых экспериментах по исследованию кинетики кристаллизации и Л. В. Буняеву за помощь в оформлении работы, а также М. А. Пирютко и А. М. Калинину за выполнение химических и рентгенофазовых анализов цеолитов. Авторы благодарны проф. А. В. Киселеву за рецензирование рукописи и ее обсуждение. [c.8]
Цеолитами называются кристаллические водные алюмосиликаты каркасной структуры, из которых путем умеренного нагревания вода может быть обратимо удалена без разрушения кремнеалюмокислородного каркаса при этом в каркасе образуется система регулярных каналов и полостей, доступных для адсорбции молекул малых размеров. Поэтому цеолиты, в отличие от пористых аморфных адсорбентов, по праву могут быть названы пористыми кристаллами. [c.9]
Синтетические цеолиты получаются при нагревании водных щелочных алюмосиликатных смесей, т. е. смесей, содержащих в качестве обязательных компонентов воду, щелочь, 5102 и АЬОз. Таким путем синтетические цеолиты были получены еще в прошлом веке [1,7], однако до конца 40-х гг. нашего столетия работы в области синтеза цеолитов были эпизодическими, а полученные кристаллические фазы часто не были чистыми и надежно идентифицированными. [c.9]
Систематические исследования в области синтеза цеолитов были начаты Р. М. Баррером в 1948 г. [8]. Его работы до 1959 г. как и работы других исследователей по синтезу цеолитов в этот период, относились к изучению высокотемпературного автоклавного синтеза (см. [1, 7]), однако результаты этих исследований не имели существенного практического значения, поскольку автоклавный синтез цеолитов в этот первый период чаще всего не приводил к получению чистых кристаллических фаз. [c.9]
Значительные успехи в области синтеза цеолитов были достигнуты в последние годы в результате использования различных органических оснований в чистом виде, а чаще в виде добавок к гидроксидам щелочных металлов. В системах с органическими основаниями получено много цеолитов, содер кащих органические катионы, в том числе и новых, не имеющих структурных аналогов среди известных природных цеолитов [12— 21]. Некоторые из этих новых цеолитов не только интересны в структурном отнощении как объекты исследований, но и перспективны в отношении возможностей их практического использования. Особый практический интерес представляют получаемые в таких системах прямым синтезом высококремнеземные цеолиты серии 25М-5 [18, 19, 22—24]. Сведения об условиях получения таких цеолитов приводятся в работах [1, 18, 19]. Развитие работ в области синтеза цеолитов в системах с органическими основаниями можно считать началом современного периода исследований в этой области. [c.10]
В синтетических цеолитах с известной структурой окна, ограничивающие входы во внутрикристаллические полости, образованы 12-, 10- 8- и 6-членными кольцами из атомов кислорода. Двенадцатичленные кислородные кольца (О12) ограничивают входы в большие полости широко известных синтетических цеолитов X и Y с решеткой фожазита (рис. 1.16). Такие же кольца ограничивают каналы в мордените, в синтетических цеолитах L и Q и в некоторых других цеолитах. Свободный диаметр колец Oi2 (диаметр апертуры кольца) у разных цеолитов может изменяться, в зависимости от искажения его геометрии и позиций обменных катионов, в пределах 0,7—0,9 нм. [c.11]
Окна Ою не характерны для структур природных цеолитов, они оказались, однако, типичными для высококремнеземных цеолитов типа ZSM-5 [22—24] и пористого кристаллического кремнезема — силикалита [25], объединенных по общим структурным признакам в семейство пентасилов [24]. [c.11]
В цеолитах ZSM-5 и ZSM-11 десятичленные кислородные кольца образуют две системы пересекающихся каналов, лёжащих во взаимноперпендикулярных плоскостях (рис. 1.2) [22]. Десятичленные кислородные кольца могут быть круглыми или эллипсоидальными, их диаметры изменяются в пределах 0,6—0,65 нм. [c.11]
Среди наиболее известных синтетических и природных цеолитов с восьмичленными кислородными кольцами (Os), ограничивающими входы в большие полости их каркасов, можно назвать, например, цеолит Na-A (рис. 1.1а), шабазит, эрионит, ZK-5 и другие. В разных цеолитах окна Os могут связывать полости, сильно различающиеся по своей геометрии [29]. [c.11]
Типичным примером структуры, в которой окна, ведущие в полости, образованы только кислородными кольцами Об, является структура содалита. Диаметр апертуры колец Ое в разных цеолитных структурах изменяется от 0,22 до 0,26 нм. Однако форма кольца Ое, как можно заключить из данных прямых рентгеноструктурных исследований [30], далека от идеальной, и указанные размеры в значительной степени условны. [c.12]
В связи с тем, что кислородные окна, ведущие во внутрикристаллические полости разных цеолитов, имеют разные размеры, сравнимые с размерами простых молекул, цеолиты обладают резко выраженными молекулярно-ситовыми свойствами. Поэтому в основу классификации цеолитов по их молекулярно-ситовому действию могла бы быть положена геометрия окон. Такая классификация была сделана Баррером [31, 32]. [c.12]
ЧИСЛОМ атомов кислорода, могут существенно различаться. Известно, что цеолит Ка-А не адсорбирует азот при температуре —196 °С, тогда как шабазит хорошо поглощает его в этих условиях. Это объясняется не только различием в геометрии самих колец Ое у цеолита Ка-А и шабазита, но также и разной степенью их блокировки щелочными катионами. [c.13]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте