Цеолиты

Цеолиты – алюмосиликаты, содержащие в своём составе оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов и характеризующиеся регулярной структурой пор, размеры которых соизмеримы с размерами молекул, поэтому цеолиты называют также «молекулярные сита».

Общая химическая формула цеолитов:

Ме_2nO∙Al₂O₃∙xSiO₂∙yH₂O

Кристаллическая структура образована тетраэдрами SiO₄ и AlO₄, имеющийся избыточный заряд компенсируется положительным зарядом катионов металлов, которые могут замещаться катионами из растворов, поэтому помимо сорбционных возможностей цеолиты обладают ионообменными свойствами.

Поглощение веществ цеолитами происходит в адсорбционных полостях, соединённых друг с другом входными окнами определённых размеров, проникнуть в которые могут лишь молекулы с размерами, меньшими размеров диаметра окна.

Известны цеолиты природные и синтетические, для газоочистки используются синтетические цеолиты, в зависимости от типа кристаллической решётки и размера входного окна приняты следующие обозначения синтетических цеолитов:

NaX, где Na – обозначение обменного катиона; Х – обозначение типа кристаллической решётки.

Существуют цеолиты с типами решётки Х и А, для типа Х характерны большие входные окна, для типа А – малые, например,

Размер окна	4 А^о	5 А^о	8 А^о	9 А^о
Обозначение цеолита	NaA	CaA	CaX	NaX

В промышленности выпускают цеолиты с гранулами в виде цилидров или шариков.

Цеолиты применяют для поглощения паров полярных соединений и веществ с кратными связями, в том числе и воды.

Цеолиты NaA используют для удаления из газов сероводорода (Н₂S), сероуглерода (CS₂), СО₂, NH₃, низших диеновых и ацетиленовых углеводородов: С₂Н₆, С₂Н₄, С₃Н₆, веществ с одной метильной группой, при низких температурах для поглощения СН₄, Ne, Ar, Kr, Xe, O₂, N₂, CO.

Цеолиты СaA используют для сероочистки, поглощения углевородов и спиртов нормального строения.

Цеолиты с типом решётки Х поглощают все типы углеводородов, органические сернистые, азотистые и кислородные соединения галогенпроизводных углеводородов, пента- и декаборан.

Природные цеолиты (высокремнистые, кислотостойкие): клиноптилолит, морденит, эрионит в газоочистке не используют.

Достоинства:

Сохранение достаточно высокой адсорбционной способности при высоких температурах (150-200 ⁰С)

Недостатки:

Небольшой объём адсорбционных полостей.

Иониты

Иониты – высокомолекулярные соединения, для газоочистки используют в виде волокон, войлоков из волокон.

Имеются иониты для поглощения:

кислых компонентов (аниониты), таких как SO₂, NO_x, Cl₂ и т.п.;

щелочных компонентов (катиониты).

Лекция 7

Дата добавления: 2014-01-07