豫嵩沸石的催化性能
沸石不仅具有良好的吸附性能和离子交换性能,而且具有良好的催化性能,是有效的催化剂和催化剂载体。
沸石催化的许多反应属于正碳离子型—经过正碳离子中间体发生反应,这包括石油精制过程中的一些反应,如催化裂化、加氢裂化、催化重整、异构化及烷基化等。而对于一些自由基型反应、氧化还原反应也有相当的催化活性。
沸石催化作用的显著特点是对于许多反应都有催化活性,就像生物化学中酶的催化作用一样,但比酶催化的操作温度和PH值范围宽广。
豫嵩沸石的离子交换性能
沸石除了吸附性能,沸石另一个重要的性能是可以进行可逆的阳离子交换,通过这种交换,又改进了沸石的吸附和催化性能,从而使沸石获得了更广泛的应用。
常见的天然沸石主要有斜发沸石和丝光沸石,斜发沸石和丝光沸石都具有很高的阳离子交换容量。斜发沸石的理论交换容量为213mmol/100g,丝光沸石理论交换容量为223mmol/100g。
斜发沸石的选择交换顺序为:Cs+>Rb+>K+>NH4+>Pb2+>Ag+>Ba2+>Na+>Sr2+>Ca2+>LI+>Cd2+>Cu2+>Zn2+。
沸石的离子交换性能,主要与沸石结构中的硅铝比的高低、沸石孔穴的大小、阳离子位置的性质有关。
沸石具有空旷的骨架结构,晶穴体积约为总体积的40%~50%,独特的晶体结构使其具有大量均匀的孔,孔径大多在1nm以下。其均匀的孔与一般物质的分子大小相当,由此形成了分子筛的选择吸附特性,即沸石孔径的大小决定了可以进入其晶穴内部的分子大小,只有比沸石孔径小的分子或离子才能进入。
沸石的这种结晶阴离子型架状结构产生了特定的阳离子选择顺序,这是由该结构产生的静电吸附选择效应和分子筛选择效应共同形成的。一方面,每一种沸石都有自己特定的结晶阴离子格架并产生各自特定的电场,各种阳离子与每种沸石格架及其相关的电场间相互作用的方式不一样,使得沸石与各种阳离子的亲和力也不一样,产生了特定的阳离子静电吸附选择效应;另一方面,各种阳离子在水中形成的水合离子半径不同,使得进入沸石孔的难易程度不同,从而产生了分子筛选择效应。
斜发沸石对不同阳离子的选择吸附性可由选择性系数表示,即KaB=(A)znA(Bn)nB/(B)znB(An)nA,式中(An),(Bn)表示阳离子A及B在平衡溶液中当量浓度;(A)z,(B)z表示阳离子A及B在沸石上的当量部分;nA,nB表示在A及B的交换反应化学方程式中A及B的克分子数。
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