Молекулярные сита цеолиты структура

Цеолиты представляют собой группу встречающихся в природе силикатов с очень рыхлыми трехмерными остовами А1—51—О, имеющими отрицательный заряд. В промежутках размещается переменное количество молекул воды и необходимое количество катионов. Структура настолько рыхлая, что легко происходит обмен ионов при пропускании жесткой воды через цеолит (пермутит), содержащий ионы натрия, ионы кальция жесткой коды замещаются на ионы натрия из цеолита, и вода умягчается. При дегидратации цеолитов некоторых типов (природных и искусственных) остов А1—51—0 не сжимается и получающееся твердое тело может быть использовано в качестве молекулярного сита. В структуру цеолита могут входить небольшие молекулы самых различных типов (НаО, ЫНз, газообразные углеводороды и т. д.). Таким путем, подбирая подходящие молекулярные сита, можно разделить смеси газов по размерам молекул. Молекулярные сита являются также очень эффективными осушителями для газов и органических жидкостей. [c.266]

В настоящее время известно 34 природных и около 100 разновидностей синтетических цеолитов, однако практическое значение имеют пока только несколько типов. Дело в том, что одни цеолиты после дегидратации оказываются пронизанными системой очень узких, не сообщающихся друг с другом каналов, диффузия по которым затруднена из-за структурных нарушений. Другие — в результате дегидратации претерпевают такие изменения в каркасе и в характере локализации катионов, что их структура частично разрушается, а сам процесс дегидратации становится необратимым. Между тем в качестве молекулярного сита можно использовать такой цеолит, структура которого после полной дегидратации должна оставаться затронутой. [c.13]

Цеолиты адсорбируют по принципу молекулярных сит, т. е. в первичной пористой структуре кристаллов могут сорбироваться только такие люлекулы, критические диаметры которых меньше эффективных диаметров окон. Поэтому цеолит КаА хорошо адсорбирует молекулы воды, двуокиси углерода, аммиака, этана, этилена, пропилена, а при бо.тее низких температурах — инертные газы, кислород, азот, окись углерода, метан. Цеолит СаА адсорбирует те молекулы, которые адсорбируют цеолит КаА, а также нормальные парафины, начиная с пропана, нор- [c.441]

Высушивание с помощью молекулярных сит. В качестве молекулярных сит применяют так называемые ц е о-л н т ы, которые имеют особую структуру, позволяющую им служить молекулярным ситом, т. е. задерживать одни вещества и пропускать другие. Цеолиты являются универсальными адсорбентами — поглотителями, пригодными для высушивания как газов, так и жидкостей. Цеолиты по химическому составу близки к полевым шпатам, их изготовляют главным образом искусственно. Различают несколько марок цеолитов — На А, СаА и др. В каждом отдельном случае нужно предварительно знать, какой цеолит мож ю пспользовать, чтобы получить максимальный эффект. [c.567]

Адсорбция на молекулярных ситах. Адсорбция на молекулярных ситах (цеолитах) определяется размером окон, или каналов, ведущих в адсорбционные полости, поэтому цеолит может адсорбировать вещества, размеры молекул которых меньше диаметра пор цеолита. В химической технологии используются в основном синтетические цеолиты типов ЫаА, СаА, СаХ, КаХ, различающиеся размером окон в структуре от 0,4 нм у NaA до 0,9—1,2 нм — у ЫаХ. [c.233]

В группе каркасных минералов большой интерес представляют цеолиты ( вскипающие камни ). Эти структуры содержат очень крупные рыхлые каркасы [(51,А1)02] , в каналах и полостях которых обычно располагаются ионы щелочных и щелочноземельных металлов, а также мол-екулы воды. Слабо удерживаемые в цеолите частицы могут заменяться другими при помещении цеолитов в соответствующие растворы. На этом основано их применение для умягчения воды. Обезвоженные цеолиты способны поглощать воду или другие вещества, молекулы которых по размерам отвечают сечению каналов цеолита. В связи с этим они известны в технике как молекулярные сита . [c.119]

Для более тщательной очистки изобутилена от примесей бутиленов можно использовать молекулярные сита—синтетические цеолиты, которые получают прокаливанием кристаллических алюмосиликатов натрия и кальция, при этом кристаллизационная вода теряется без изменения кристаллической структуры алюмосиликата. В результате цеолит имеет поры с точными размерами, соизмеримыми с размерами молекул. При пропускании через цеолит смеси веществ в его порах адсорбируются только те вещества, молекулы которых имеют размеры меньшие, чем диаметр пор цеолита. Например, при пропускании технического изобутилена через синтетический цеолит марки 5А (диаметр пор менее 5А) адсорбируются транс-р-бутилен и а-бутилен цыс-р-бутилен отделяется ректификацией. При ректификации изобутилен освобождается также от димеров и тримеров, образующихся при про- [c.340]

В природе цеолиты образовались из перегретых водных растворов солей под давлением. Этот же принцип используется и для производства искусственных цеолитов [15—18, 27]. Часто молекулярные сита маркируют условными обозначениями 13Х, 10Х, 5А и 4А. Числа в этих обозначениях — это приближенный средний диаметр пор в ангстремах. Молекулярное сито 13Х по своей структуре подобно фоязиту, т. е. представляет собой цеолит с максимальной пористостью, достигаюш,ей 56%. [c.330]

Основой теории строения силикатов является представление о кислотных радикалах, тетраэдрических агрегатах типа (5104) и (А104) . Основные элементы структуры сочетаются с образованием структурных скелетов, с которыми соединены положительные ионы натрия, калия, магния, кальция и др. Восемь тетраэдров образуют куб, 12 тетраэдров — гексагональную призму, а 24 тетраэдра — кубооктаэдр. Внедрение этих крупных структурных групп в кристаллическую решетку приводит к образованию структур с очень большим объемом пор молекулярных размеров даже при введении дополнительных ионов металлов остается много места для поглощения значительного количества молекул. От химического состава цеолита и зависит объем внутренних пор, например, 1 г шабазита имеет 3-10 полостей. Наибольшая длина поперечного сечения полости составляет 1,14 нм, а диаметр окна — около 0,5 нм. Каждая внутренняя полость обезвоженного шабазита может поглотить 24 молекулы воды. Молекулы поглощаемого вещества и ионы, способные к обмену, находятся внутри пор цеолитов. Структура цеолитов обеспечивает протекание обратимых процессов гидратации, дегидратации и ионного обмена. Удаление воды повышает активность цеолита, но изменяет его кристаллическую решетку. Потерянную воду цеолит адсорбирует вместо воды цеолит может поглотить другие, подходящие по размерам молекулы. Изменение основных характеристик цеолитов достигается изменением структуры скелета и ионов металлов. Например, эффективный диаметр пор в ситах типа 5А на 0,1 нм больше, чем в цеолитах 4А. При замене натрия на калий размеры пор уменьшаются. И в других цеолитах размер пор можно менять с помощью ионного обмена. Так, в цеолите 13Х заменой натрия на кальций можно получить поры диаметром 0,9 нм вместо 1 нм. [c.258]

Интересный тип адсорбентов представляют цеолиты, водные алюмослликаты кальция, в которых вода удерживается, повидимому, очень слабо, так как при ее удалении не происходит никаких изменений в нх Хгристаллической структуре. Будучи обезвожены [29], цеолиты оказываются хорошими адсорбентами повидимому, места водных молекул в кристалле занимаются адсорбированными молекулами. Такие соединения, как эфир и бензол, не адсорбируются цеолитами, но другие, как, например, этилен или метиловый спирт, поглощаются хорошо. Очевидно, цеолит действует как молекулярное сито, причем малые молекулы проходят внутрь, где они распределяются по всему твердому телу, [c.86]

Свойства молекулярного сита (цеолита) типа СаА адсорбировать вместе с н-парафинами также а-олефины и транс-моноолефины нормального строения объясняются структурой его кристаллической решетки, имеющей размер проходных пор около 0,5 нм, что соизмеримо с критическим диаметром молекул указанных углеводородов [144, 145]. На цеолите СаА степень адсорбции в ряду н-гек-сенов не зависит от положения двойной связи в углеводородной цени, а онределяется только геометрическим строением указанных углеводородов [145]. Это позволяет на цеолите СаА в динамических условиях выделить из смеси всех возможных геометрических изомеров концентрат, состоящий на 94,6% из а- и транс-изомеров н-гексе-нов. Адсорбируемость смесей н-парафинов и н-олефинов различной молекулярной массы цеолитом СаА подчиняется следующей закономерности в ряду н-парафинов преимущественно адсорбируются высокомолекулярные компоненты, наличие в молекуле двойной связи по адсорбируемости соответствует увеличёнию длины углеводородной цепи примерно на три группы Hg, начиная с н-гексана [146, 147]. Таким образом, н-олефины адсорбируются сильнее к-парафинов, содержащих то же число атомов углерода в молекуле. [c.61]

Макрочастицы классифицируют по размерам путем просеивания или фильтрования, причем отверстия сит или фильтров (поры, или меши) проницаемы только для частиц определенных размеров. Аналогичным образом разделяют микрочастицы на уровне молекул. Термином молекулярные сита обозначают некоторые кристаллические алюмосиликаты. Эти так называемые цеолиты могут иметь различный состав и структуру [3]. Они встречаются в природе, однако в настоящее время их получают также и синтетическим путем [4]. Наличие в этих сорбентах внутренних полостей объясняется тем, что тетраэдрические группы [8104] и [АЮ4] расположены в них в виде трехмерной сетки. Внутренние полости связаны друг с другом порами. Ограниченные размеры пор препятствуют проникновению в цеолит крупных молекул, тогда как небольшие молекулы могут диффундировать свободно. Этот процесс сопровождается в большинстве случаев взаимодействием внутренней поверхности с веществом, что приводит к избирательной сорбции низкомолекулярных полярных веществ на носителе [5]. Поскольку большинство цеолитов обладает к тому же заметными ионообменными свойствами, общая картина оказывается довольно сложной. Вследствие этого молекулярные сита типа цеолитов применяются в основном для решения определенных технических задач. Ярко выраженная избирательная и сорбционная способность цеолитов, сохраняющаяся даже при высоких температурах, обусловила широкое [c.12]

Молекулярные сита — цеолиты [83,84]—представляют собой тип неподвил ных фаз, которые совмещают эксклюзию со специфическими адсорбционными свойствами. Эти вещества, являющиеся кристаллическими алюмосиликатами (обычно алюмосиликатами натрия или кальция), имеют жесткую, высоко однородную трехмерную пористую структуру со свободным объемом пор до 0,5 мл/г, образующихся при удалении кристаллизационной воды при нагревании. Известно большое число природных цеолитов [83], однако наибольшее практическое значение имеют синтетические цеолиты А, X и V. Цеолит ЫаА или 4А имеет поры размером около 0,4 нм цеолит СаА или 5А — поры размером 0,5 нм, а цеолиты X и У, обычно применяемые в натриевой форме, — поры размером около 0,9 нм. Молекулярноситовые эффекты чаще всего наблюдаются у цеолитов А цеолит 5А поглощает углеводороды с прямой цепью и не поглощает разветвленных молекул. Например, бутан можно отделить от изобутапа, поскольку последний из-за нелинейного строения не может проникнуть через малые поры. [c.550]

Цеолиты — каркасные алюмосиликаты общей формулы (А1 с+2у51г02ж + 12,+2г) Н2О. Они характеризуются рыхлой структурой с щирокими каналами, что позволяет им обменивать находящиеся в полостях рещетки катионы металлов и молекулы воды (рис. 14.2). И натуральные, и синтетические цеолиты широко применяют в качестве катионообменников, а отдельные цеолиты — как молекулярные сита, если полностью удалить адсорбированную в их полостях воду. Различные незаряженные молекулы типа СО2, NHз и др. могут селективно адсорбироваться в полостях цеолитов. Цеолиты также могут выступать в качестве кислотных катализаторов. Они могут быть кислотами Бренстеда, если подвижные катионы (вроде Ма+) обмениваются на ионы водорода при промывке цеолита кислыми растворами. Если цеолит нагреть, вода может покинуть [c.469]

Дегидратированные цеолиты обладают еще и другими, очень необычными и очень ценными свойствами, что можно пояснить при беглом рассмотрении кристаллической структуры молекулярных сит Линде типа 4А. Каждая внутренняя пустота, грубо говоря, имеет сферическую форму диаметром И,4 А. Каждая отдельная пустота сообщается с соседними или с поверхностЕЮ кристалла посредством окон , представляющих собой кольцо из восьми атомов кислорода диаметром 4,2 А. Поэтому такой цеолит может сорбировать (за исключением незначительных количеств на поверхности кристалла) только вещества, молекулы которых достаточно малы и могут продиффундировать через кислородные кольца. По этой причине дегидратированные цеолиты называют молекулярными ситами. Молекулярные сита другого типа имеют окна иного диаметра и поэтому могут сорбировать молекулы других размеров. [c.297]

Однако в опытах Хебгуда следует искать другое объяснение найденной зависимости, так как в качестве сорбента применялось молекулярное сито Линде 4А, имеюш ее относительно жесткую структуру. Автор исследовал кинетику сорбции азота и метана, а также их смеси на гранулированном и порошкообразном цеолите Линде 4А при О и —79,4°. Внешняя поверхность элементарных кристаллов, найденная но методу БЭТ с применением изобу- [c.205]

Из этих данных сделан вывод, что высокоемкие по парам воды образцы получаются при нагревании геля алюмосиликата натрия в мягких условиях кристаллизации в течение 3—6 ч. Рентгеноструктурный анализ показал, что гели алюмосиликата натрия, созревавшие под маточным раствором 3—6 ч при температуре 60° С, обладают кристаллической структурой, идентичной молекулярному ситу Линде 4А. При более длительном созревании осадка ( 24 ч) адсорбционная емкость кристаллического алюмосиликата натрия уменьшается, что связано с рекристаллизацией цеолита А и превращением его в цеолит Р или гидросодалит в зависимости от pH маточного раствора [47]. [c.87]

В последнее время наибольшее внимание уделяется природным каркасным алюмосиликатам, особенно их разновидности, называемой цеолитами. Эти материалы имеют отрицательно заряженный трехмерный алюмосйликатный каркас со строго регулярной тетраэдрической структурой. В промежутках каркаса находятся гидратированные положительные ноны щелочных металлов, компенсирующие заряд каркаса, и молекулы воды. При нагревании цеолитов из них выделяется вода (цеолит — кипящий камень ) и образуются адсорбционные полости, соединяющиеся между собой и с внешним пространством входами-окнами малых размеров. По этой причине цеолиты сорбируют лишь молекулы веществ, критический размер которых меньше эффективного размера входного окна от этого и их второе название — молекулярные сита. [c.20]

Способность цеолитов к избирательной адсорбции в настоящее время широко используется в различных отраслях науки и техники. Особенности кристаллической структуры цеолитов таковы, что полости кристаллов и окна, дающие к ним доступы, расположены так же регулярно, как атомы в кристаллической решетке. Другими словами, можно представить себе цеолит, как ситос отверстиями молекулярных размеров. При пропускании через такое сито молекул, различающихся по размерам и конфигурации, не соответствующие по параметрам молекулы будут отситованы. [c.120]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология