Quina és la proporció d'alúmina de sílice del tamís molecular de zeolita

Quina és la proporció d'alúmina de sílice del tamís molecular de zeolita?

La proporció d'alúmina de sílice (SiO₂/AlO₃proporció molar) és un paràmetre regulador clau per al rendiment bàsic dels tamisos moleculars de zeolita, que influeix directament en l'estabilitat del marc, la distribució del lloc àcid i la topologia dels porus. Coneixem les característiques de tipus-, estructura-relacions de rendiment dels garbells moleculars de zeolita amb diferents proporcions de silici-alumini, així com la seva compatibilitat amb l'aplicació en petroquímics, protecció del medi ambient, etc.

Definició de la proporció d'alúmina de sílice

• La proporció d'alúmina de sílice es refereix a la relació molar o relació atòmica (Si/Al) del tetraedre d'oxigen de silici (SiO){0}₄) a tetraedre d'oxigen-alumini (AlO₄) en el marc del tamís molecular. I el seu valor determina la densitat de càrrega del marc i la forma de compensació del catió.
• El tamís molecular de baixa proporció d'alúmina de sílice té una alta densitat de càrrega negativa al marc i requereix una gran quantitat de compensació de cations. El marc del tamís molecular d'alta proporció d'alúmina de sílice està dominat per forts enllaços Si-O{-Si i la seva estructura topològica és altament estable tèrmica. La proporció d'alúmina de sílice regula la força de l'àcid, la distribució de la mida dels porus i la hidrofobicitat del tamís molecular, el que el fa adequat per a diferents escenaris industrials.

Classificació del tamís molecular de zeolites

El mecanisme de regulació de la proporció d'alúmina de sílice

• Regulació de l'acidesa: els àtoms d'alumini són la font dels llocs àcids de Brønsted, i la proporció d'alúmina de sílice afecta directament la densitat i la força de l'àcid: quan la proporció d'alúmina de sílice augmenta de 20 a 150, la quantitat total de llocs àcids febles (desorció a 120 graus) i llocs àcids forts (desorció HZ0-5 graus) disminueix en 4 graus HZ0-5. 40%. La proporció de llocs àcids forts en una proporció alta d'alúmina de sílice (com ZSM-5-300) disminueix, inhibint la reacció lateral de transferència d'hidrogen i la selectivitat del propilè augmenta fins al 81,5%.
• Estructura de porus i rendiment d'adsorció: quan la proporció d'alúmina de sílice del tamís molecular ZSM-22 augmenta de 40 a 130, el volum de porus augmenta primer a 0,25 cm³/g i després es redueix a 0,18 cm³/g, because the framework shrinkage is aggravated under high silicon conditions. ZSM-5 molecular sieve with a silica alumina ratio of >100 té una capacitat d'adsorció de 41 mg/g per al toluè, que és un 70% superior a la de ZSM-5 amb una proporció d'alúmina de sílice de 38, perquè la hidrofobicitat millorada redueix l'adsorció competitiva de les molècules d'aigua.
• Estabilitat tèrmica i durabilitat hidrotèrmica: tipus Y-de baixa -silici (SiO₂/Al₂O₃=2) pateix un col·lapse de l'esquelet a 660 graus, mentre que l'alt-silici ZSM-5 (SiO₂/Al₂O₃>30) pot suportar temperatures de fins a 900 graus. Quan la proporció d'alúmina de sílice al catalitzador Cu/SSZ-13 augmenta de 6 a 16, la taxa de retenció d'activitat SCR augmenta del 45% al ​​85% després del tractament hidrotermal a 800 graus / 16 h, a causa de la disminució de la taxa de desaluminació.

Estratègia d'adaptació de la proporció de sílice alúmina en aplicacions industrials

• Craqueig catalític fluid (FCC): quan la proporció d'alúmina de sílice del tamís molecular USY és de 6-8, la selectivitat del coc disminueix en 2,5 punts percentuals i el rendiment d'oli lleuger augmenta un 3%.
• Metanol a olefines (MTO): quan la proporció d'alúmina de sílice del tamís molecular SAPO-34 és de 0,3-0,5, la selectivitat d'etilè/propilè arriba al 80%. Una proporció massa alta d'alúmina de sílice accelera la deposició de carboni dels hidrocarburs aromàtics policíclics i provoca la desactivació.
• Adsorció de COV: la capacitat d'adsorció del tamís molecular ZSM-5 amb una proporció d'alúmina de sílice de 300 per a la sèrie de benzè és de 120 mg/g, i el temps de penetració s'amplia a 66 min, que és millor que els 40 mg/g de carbó activat.
• Eliminació de NOx: quan la proporció d'alúmina de sílice del catalitzador Cu/LTA és de 16-23, la taxa de conversió de NOx es manté al 90% després de l'envelliment hidrotermal a 600 graus, que té una gran activitat i durabilitat.
• Alliberament controlat de fàrmacs: el tamís molecular de zeolita tipus A de baixa proporció d'alúmina de sílice (1,5 ~ 2,0) aconsegueix un alliberament sostingut d'ibuprofè mitjançant la regulació de la mida dels porus, amb una taxa d'alliberament de 24 hores del 95%.
• CO₂captura: el tamís molecular de zeolita tipus X funcionalitzat amina- (proporció d'alúmina de sílice 2,5) manté un CO₂capacitat d'adsorció del 12% en pes en condicions humides, i la seva resistència a l'aigua augmenta 3 vegades.