Ионы, обмен на цеолитах

Существует предположение, что в ионном обмене цеолит проявляет повышенную селективность по отношению к данному катиону в том случае, если этот катион был введен в цеолит в процессе синтеза. Эта гипотеза проверялась на примере обмена стронция и кальция. Специально были синтезированы стронциевый и кальциевый мордениты. Коэффициент разделения стронция и кальция ( Са) У стронциевого цеолита изменялся от 3,5 до 8,4, а у кальциевого — от 0,5 до 1,5. Синтетический стронциевый. клиноптилолит по избирательности к стронцию оказался близким к природному минералу [76]. [c.599]

Катализатор получают введением 2—3 мас.% катиона никеля в цеолит ионным обменом. Цеолит формуют в гранулы со связующим веществом с последующей дополнительной пропиткой гранул более 1 мас.% никеля [c.77]

Рис. 7.4. Ионный обмен на цеолите А.

Обычно цеолит А синтезируется в Na-форме, Другие катионные формы легко получаются ионным обменом в водном растворе. В табл. 2.10 показаны плотности и параметры решетки некоторых ионообменных форм. Как и можно было ожидать, плотность уве- [c.92]

Приготовление катализаторов. Ионообменные разновидности цеолита Линде 13Х (NaX) без связующего были приготовлены описанными ниже двумя путями. Перед ионным обменом цеолит NaX был прокален при 450°С на воздухе. [c.129]

Большое число проведенных опытов приводит к выводу, что реальной связо между параметрами синтеза, например составом геля и симметрией образующейся фазы Р (кубической или тетрагональной), не существует. Такой вывод подтверждают данные, приведенные в табл. 4.7. Цеолит Р синтезирован также в калиевой и кальциевой формах. Изучение рентгенограмм порошков указанных цеолитов показало, что ионный обмен сопровождается структурными изменениями решетки. Известны три основных типа структур, которые зависят от характера присутствующего катиона [c.287]

При ионном обмене катионов Na+ в цеолите на другие катионы возможно изменение расположения последних в структуре, некоторое сужение или расширение окон, ведущих в полости, и образование кислотных центров. В зависимости от типа катиона [c.28]

Рис. 7.5. Обмен одновалентными ионами на цеолите Х(81/А1 = 1,26) при 25 °С в 0,1 н. растворах [19].

Синтетический цеолит типа жисмондина кристаллизуется из системы, не содержащей катионов металла, в состав которой входит только ион ТМА [161]. Отношение Si/Al в ТМА-жисмондине больше, чем в его природном аналоге 3 и 1 соответственно. Внедрение большого органического катиона ограничивает число ионов алюминия, способных находиться в тетраэдрической координации, и в разультате отношение Si/Al увеличивается. Рассматриваемый цеолит ионным обменом можно перевести в натриевую форму, которая является кубическим цеолитом Р. Возможность такого превращения подтверждает тот факт, что основу структуры цеолита Р составляет алюмосиликатная решетка типа жисмондина. [c.322]

Оба минерала заметно различаются по химическому составу. Клиноптилолит — натриево-калиевый цеолит с более высоким отношением Si/Al, чем в гейландите (последний является в основном кальциевой формой цеолита). Замещение ионов щелочных металлов в клиноптилолите на ионы кальция путем ионного обмена несколько уменьшает термостабильность цеолита в результате кальциевая форма клиноптилолита уже не превращается в В-фазу, а разрушается при 550 °С. Обмен кальция на калий в гейландите делает структуру устойчивой к нагреванию при повышенных температурах. Ионный обмен на натрий не влияет на термостабильность гейландита. Путем катионного обмена невозможно получить эти 2 цеолита с идентичными свойствами. Кривая ДТА кальциевой формы клиноптилолита практически не отличается от кривой исходной формы цеолита, содержащей щелочные металлы никаких данных, которые бы указывали на низкотемпературное превращение в фазу типа гейландита В, получено не было [36]. [c.471]

Ионный обмен (пат. США 3013982). Обменом катионов Ка" на ионы других элементов или Н" можно ввести в цеолит-ную структуру металлы, например N1 и Р1. Никель-обменный цеолит (или цеолит, содержащий комплексные катионы) может быть восстановлен водородом примерно при 500 °С до металлического никеля. При этом наряду с атомами никеля образуются протоны, которые компенсируют вместо ионов N1 + отрицательные заряды алюмосиликатного скелета [c.173]

При добавлении к цеолиту воды механизм диффузии катионов сильно усложняется. Сильно поляризующие катионы стремятся окружить себя молекулами водь или даже расщепить молекулу воды на гидроксил, присоединяющийся к катиону, и протон, взаимодействующий с кислородом каркаса. Энергия гидратации в первом приближении соответствует ионному потенциалу и общему заряду катионов, т. е. заряду каркаса (данные по теплотам смачивания многих цеолитов приведены в работе [198]). Диффузия катионов в гидратированном цеолите сопровождается перемещением молекул воды, которые находятся в состоянии непрерывной перестройки, как бы катализируемой движением протонов. В больших каналах катионы, по-видимому, перемещаются, главным образом перескакивая от одной временной ассоциации с молекулами воды к другой. Такой механизм кажется более вероятным, чем движение всего гидратного комплекса. Одновременно аналогичным образом перемещаются молекулы воды. Слабо поляризующие катионы стремятся частично или полностью связаться с ионами кислорода каркаса, однако в диффузии и ионном обмене в этом случае также принимают участие молекулы воды. Миграцию катиона через окно с небольшим диаметром можно формально рассматривать как го освобождение из гидратного комплекса и образование нового комплекса после прохождения катиона через окно. Однако лимитирующей стадией такого перемещения может оказаться длительное время удерживания, в течение которого катион связан с кислородом каркаса. [c.93]

Способность природных цеолитов обменивать катионы впервые обнаружена около 100 лет назад. Поскольку ионный обмен на цеолитах протекает достаточно легко, их сразу же стали изучать с точки зрения возможности использования для смягчения воды. Однако кристаллические цеолиты не нашли промышленного применения в качестве водосмягчителей. Вначале для этой цели применяли главным образом синтетические аморфные алюмосиликаты, позднее их заменили органические ионообменные смолы.. Тем не менее интерес к цеолитам не пропал, их продолжали изучать, а вскоре начали использовать в различных отраслях промышленности. Так, клиноптилолит — широко распространенный природный цеолит — применяется для селективного выделения радиоактивных ионов из отходов атомной промышленности [2]. [c.544]

Ионный обмен на цеолите А в смешанных средах [c.601]

В последнее время для окислительных процессов используют новые катализаторы-на основе цеолитов [63, 64]. Для введения металлов в цеолиты существуют различные способы пропитка, адсорбция из газовой фазы, ионный обмен и др. При этом состояние металлов в цеолитах в зависимости от способа введения различно в одних случаях цеолит служит только носителем, а в других-металл замещает ион водорода гидроксильных групп цеолитов и таким образом входит в его структуру. После введения металлов в цеолиты системы подвергают восстановлению водородом, и из различных металлсодержащих соединений образуются частицы металла. На практике обьино стремятся получить цеолитные катализаторы с небольшим количеством благородного металла это достигается методом ионного обмена, но распределение металла в цеолите получается неравномерным. Особенно это заметно для гранулированных цеолитов. [c.69]

В шабазите, как и в цеолите типа А, ионный обмен сильно влияет на молекулярно-ситовые свойства (табл. 8.5, рис. 8.7). Натриевая форма адсорбирует меньше азота, чем природный шаба- [c.637]

Натриевая форма синтетических цеолитов каталитически наименее активна. Более активцы двухвалентные катионные формы — кальциевая, марганцевая, но наиболее высокую активность цеоли-товым катализаторам придают редкоземельные элементы —лантан, празеодим, самарий. Натрий путем ионного обмена может быть заменен на любой другой металл. Ионный обмен сопровождается включением соответствующего металла в кристаллическую решетку цеолита. В большинстве случаев используются частично декатионированные цеолиты (так называемая кислотная форма). [c.126]

Общая доля свободного объема в жестком кристалле цеолита должна оставаться постоянной, поэтому величина объема, занимаемого разными катионами, влияет на число молекул воды, заполняющих оставшийся объем. С уменьшением ионного радиуса катиона содержание воды увеличивается от 22 молекул для Tl" (г = 1,49 A) до 27 молекул для Na" (г = 0,98 А). Самое большое содержание воды — 30 молекул на ячейку — наблюдается в цеолите СаА, в котором число катионов в два раза меньше. Стерические эффекты при ионном обмене играют такую же роль, как и при адсорбции структура оказывает ионноситовое действие, которое зависит от размера обменивающегося иона (см. гл. 7). Многие катионные формы цеолита А можно получить обменом в водном растворе. Заместить ионы натрия на ионы лития и магния значительно труднее, чем на другие катионы. С ионами бария можно провести ионный обмен, но при последующей дегидратации структура кристалла разрушается, вероятно, из-за большого размера и заряда ионов бария. Обмен натрия на цезий можно провести лишь частично. Обмен на большие органические катионы, например ТМА, как и следовало ожидать, полностью исключается [105]. [c.97]

Как особый класс представляют цеолитсодержащие алюмосили-катные катализаторы крекинга нефтяного сырья, в которых главную роль играют кристаллические цеолиты, имеющие каркасную структуру с относительно большими сотообразными полостями, которые сообщаются окнами малых размеров так, что все полости связаны между собой. В 1 г цеолита имеется около 1020 полостей и 800 м поверхности, способной к ионному обмену на металлы. Цеолиты диспергируются в аморфной матрице, которая выполняет роль носителя с крупными порами, и при крекинге способствует первичному распаду высокомолекулярного нефтяного сырья и тем самым готовит сырье для последующих вторичных реакций на цеолите. [c.199]

Результаты по сорбции фторида бора на обменном цеолите приведены на рис. 32. Количество обменивающихся ионов не прямо пропорционально концентрации растворов солей, а меняется по сложному закону. [c.195]

Такие катализаторы, состоящие из чистого цеолита, не находят применения на действующих установках из-за высокой стоимости и чрезмерной активности. Однако введение сравнительно небольщих количеств цеолита в 5102, АЬОз или аморфный катализатор позволяет получать высокоактивные, селективные и стабильные катализаторы. Установлено, что цеолит V более активен, селективен и стабилен, чем цеолит X. Содержание цеолита V в цеолитсодержащем катализаторе можно снизить до 3—10%. Предпочтительно применять цеолитсодержащие катализаторы с высоким силикатным модулем (отношением 5102 к АЬОз) — не менее 5. Многие промышленные катализаторы на базе цеолитов ХиУ производят после введения ионным обменом катионов редкоземельных металлов и на алюмосиликатной основе. [c.56]

Процессы дегидратации, прокаливания и восстановления [Р1(ЫНз)4Р+, введенного ионным обменом в цеолит Са +, Ыа+--13У (80% Са +), изучены методом ИК-спектроскопии [6]. Первоначально ион платины содержит две относительно слабо связанные с металлом молекулы воды и поэтому имеет форму тетрагональной бипирамиды. Введенный в цеолит ион сохраняет эту форму в водной среде, однако при дегидратации цеолита молекулы воды удаляются. Если после предварительной сушки образец восстанавливают водородом при 4-10 Па (300 мм рт. ст.) с последовательным повышением температуры в интервале 320—420 К, оказывается, что водород поглощается одновременно с разложением тетрааммиакат-иона (как следует из ИК-спектров). Восстановление обычно заканчивается при температуре выше 570 К, однако дисперсность платины при этом относительно мала (по данным адсорбции водорода, >Р1 0,08). В то же время, если образец [Р1 (ЫНз)4Р-формы цеолита нагревать на воздухе, тетрааммиакат-иои не разлагается вплоть до 520 К по-видимому, ионы Р1 + удерживаются главным образом на катионных местах цеолита ср. уравнение (И) . Поэтому прокаливание на воздухе при 620 К с последующим восстановлением водородом при 670 К приводит к очень высокой дисперсности платины (Dpt l). Независимо от того, что изолированные атомы платины в нулевой степени окисления термодинамически неустойчивы и при температурах восстановления агрегируют путем поверхностной диффузии, эти [c.187]

Мак-Даниэль и Мейер [49] провели контролируемую термическую обработку аммонийной формы и получили ультрастабильную. форму цеолита Y. Ультрастабильный цеолит Y, термическая устойчивость которого значительно повышена, меет сжатую элементарную ячейку. Стабилизованный цеолит Y получен в результате контролируемого прокаливания водородной формы, сопровождавшегося выведением алюминия из тетраэдрических положений каркаса [50]. Образующийся алюминий в катионной форме можно удалять ионным обменом с раствором едкого натра. Керр [51, 52] получил акже 5 [c.131]

Приведенные соотношения указывают на протекание двух конкурируюш,их процессов, а полученная кривая является суммой двух кривых. При температуре выше 400 °С образуется способная к ионному обмену катионная форма цеолита. Эта алюминиевая форма цеолита образуется в результате удаления алюминия из тетраэдрических положений и реакции с кислотными ОН-группами (см. разд. Г). Число катионов алюминия отвечает 50% первоначального числа атомов алюминия, присутствуюш,их в цеолите. В разд. Г обсуждается механизм образования катионов гидроксиалюминия. [c.493]

Л. П. Ширинская и Н. Ф. Ермоленко [22] изучали ионный обмен на цеолите СаА при взаимодействии последнего с растворами, содержащими катионы щелочных металлов, а также катионыNH4 и Ag . Они обнаружили, что цеолит СаА проявляет отчетливо выраженную селективность по отношению к ионам серебра, и может быть использован для количественного определения серебра и выделения его из смеси с другими катионами, даже из очень разбавленных растворов. [c.48]

Катионный обмен на алюминий и стабилизация цеолитов. В работе [145] сообщается об обмене натрия в цеолите Y на А и ион гидроксония. Ионный обмен проводился с раствором А1(КОз)з при 70 °С и комнатной температуре Таким путем были получены цеолиты с различным содержанием катионов алюминия и протонов количество способного к обмену алюминия было определено обработкой раствором NaOH. Согласно результатам опытов, алюминий из тетраэдрических положений не удалялся. В итоге был сделан вывод, что присутствие алюминия в катион- [c.533]

Гидратированный шабазит. В цеолитах с большими полостями катионы окружены молекулами воды, в то время как в цеолите с лгалыми полостялги катионы контактируют с ограниченным числом молекул воды, так, в анальциме катион окружен только 2 молекулами. В шабазите каждый иоы кальция окружен 5 не полностью координированными молекулами воды. Эти молекулы н ионы кальция не связаны с каркасом. Дегидратация шабазита протекает плавно, его каркас обладает достаточной жесткостью и не сжимается при дегидратации, но ионы кальция смещаются из полостей в места 81 и 8ц. Свободный диаметр 6-членного кольца равен 2,6 л,, и, следовательно, ионный обмен большинства катионов с не слишком большим радиусом может протекать беспрепятственно. Дегидратация сопровождается небольшим искажением каркаса. В гидратированном шабазите окна имеют более плоскую форму, чем в дегидратированном. При адсорбции молекулы воды координируются с ионами кальция, которые смещаются в другие положения, и при этом изменяется форма окна. В ромбоэдрической [c.117]

Весьма важным фактором является среда, в которой проводят термическую обработку аммонийной формы цеолита. Водородная форма цеолита Y быстро дегидроксилируется ири нагревании до 650 °С в инертном газе [140]. Если воду удаляют нагреванием в вакууме, полученный цеолит обладает относительно низкой термостабильностью. При ирокаливании цеолита в присутствии паров воды, термостабильиость материала значительно возрастает кристаллическая структура цеолита сохраняется при 1000 °С. Опубликованы также сообщения о том, что 25% атомов алюминия были переведены из тетраэдрических позиций в катионную форму эту часть атомов алюминия можно удалить из структуры ионным обменом на натрий (0,1 н. раствор NaOH). [c.523]

Цеолит Т проявляет избирательность по отношению к иону аммония приблизительно в такой же степени, что и к калию. Различная избирательность по отношению к отдельным ионам щелочных металлов объясняется тем, что небольшое содержание воды в цеолите Т не обеспечивает полной гидратации катионов. Обмен на калий характеризуется большей селективностью, чем обмен на щелочноземельные катионы. Используя метод предсказания селективности при ионном обмене, предложенный Лйзенманом, авторы работы [50] показали, что при возрастании отношения 31/Л1 обмен на одновалентные ионы будет протекать легче, чел1 обмен на двухвалентные ионы, что и наблюдается в случае цеолита.Т. [c.577]

Другим примером сжатия окна под действием катионов служит цеолит Lia. Параметр его элементарной ячейки равен 12,0 А, т, е. на 0,3 А меньше, чем у цеолита NaA. Расстояние между центрами противолежаш,их атомов кислорода в 8-членном кольце цеолита NaA равно 7,0 А. В результате сжатия кольца при ионном обмене на литий эта величина уменьшается на 0,17 А, и свободный диаметр окна становится равным 4,0 А- Этим можно объяснить тот факт, что при —183 °С кислород не адсорбируется на цеолите [c.654]

Методом ЭПР изучено взаимодействие различных адсорбатов с ионами в цеолите NaX с частичным обменом Na" на Си +. В процессе дегидратации ионы медп мигрируют в места Si и Sb внутри -полостей. При адсорбции наблюдается сильное взаимодействие молекул аммиака и пиридина (в последнем случае при 473 К) с ионами меди, находящимися в местах S n- Поскольку молекулы пиридина слишком велики, чтобы проникать в -полости, ионы меди смещаются в большие полости. Нагревание цеолита СиХ с окисью углерода при 623 К приводит к восстановлению Си + до Си+. При адсорбции СО после повторного окисления образуется карбонильный колшлекс Си + [114, 115]. [c.676]

Сог.ласно другой методике [71], сначала синтезируют цеолит из системы водного геля, полученной из NaOH, Al Og-SHjO и коллоидной SiOa. Кристаллы цеолита отделяют фильтрованием, промывают водой, переводят ионным обменом в аммониевую форму, после чего смешивают с каолином, который несколько часов активируют обработкой паром ири 700—750 °С. Полученные активированные таблетки содержат 10% цеолита. В этом случае активация паром, вероятно, приводит к образованию стабилизированной формы цеолита Y (см. гл. 6). [c.756]

На рис. 3 показаны ИК-спектры цеолитов СаА, Na aA и NaMgA с различными степенями ионного обмена после удаления жидкоподобной воды при температурах десорбции 100° — б (НОН) и 500° С — v (ОН). Приведены также спектры цеолита NaA, измеренные при тех же условиях. Кроме полосы деформационных колебаний воды, координационно сорбированной на ионах натрия (1668 см " ), можно различить и другую полосу при более низком волновом числе (1648 см для Са-форм, 1636 см для Mg-форм), интенсивность которой возрастает со степенью ионного обмена. Цеолит СаА (обмен 100%) не содержит высокочастотной полосы деформационных колебаний. Эти данные позволяют приписать полосы от 1635 до 1650 см" молекулам воды, координационно сорбированным на щелочноземельных катионах. [c.41]

Платину в цеолит aY вводят ионным обменом из водного раствора Pt(NH3)4 l2 до получения эквивалентной степени обмена, равной 0,12, что соответствует по спектрофотометрическим данным 4,97% Pt. [c.460]

Гидратированный цеолит (К, Ba)-G,L (Kj jBayeAlieSiieOya 2ЗН2О) имеет такой же каркас, как цеолит L, но с немного большим объемом элементарной ячейки. Ионы Ва(1) расположены в центрах канкринитовых ячеек, ионы Ва(2) —между двумя соседними такими ячейками, и ионы К могут находиться в искривленных 8-членных кольцах. Только ионы К легко вступают в ионный обмен [116]. Вероятно, атомы Si и Л1 чередуются в каркасе, но рентгенострук- [c.63]

В работе [200] рассматривается восстановление платины, введенной в цеолит У Ионным обменом. Платину в количестве 5% вводили в Ка-, Мн-, Са- и РЗЭ-формы цеолита У, обрабатывая цеолит раствором Р1(1ЧНз)4С12. Восстановление проводили шестью различными методами. ИК-спектроскопические измерения были выполнены на образцах цеолита Р1-СаУ, которые предварительно либо непосредственно восстанавливали водородом, либо вначале обрабатывали кислородом, а затем водородом. В образцах цеолитов, не прошедших термической обработки, платина присутствует в виде ионов Р1(ННз) с бипирами-дальной конфигурацией, и в спектрах наблюдаются полосы поглощения при 1350, 3200, 3270 и 3350 см". [c.319]

Хотя причины, вызывающие разрущение цеолитов, могут быть самыми различными и они не всегда понятны, знание пределов стабильности цеолитов очень важно для их практического использования. Ограниченная устойчивость цеолитов, например, в ионном обмене уже давно твердо установлена, и причины ее хорошо изучены. Однако во многих исследовательских работах потеря цеоли- [c.358]

Шерри [59, 60] изучил ионообменные свойства цеолитов типа Y и показал, что около 15% исходных ионов натрия в этих цеолитах трудно обмениваются. Мак-Даниэль и Мейер [8] предложили метод замещения таких катионов. Трудно обмениваться могут не только исходные ионы, но и катионы, введенные в цеолит ионным обменом, иногда даже они удерживаются необратимо. Это позволяет предположить, что некоторые необменивающиеся катионы могли попасть в природные цеолиты в результате обмена исходных катионов. [c.373]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология