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建材百科:浅析用高岭土生产沸石分子筛
 2009年6月19日   阅读次数:4714  
  

去年7月4日发表了《用高岭土生产沸石分子筛的研究》一文后,引起了许多陶瓷企业的兴趣。他们还想了解有关应用方面的问题。为此我们写了此篇,作为用高岭土生产沸石分子筛的姐妹篇。
  沸石分子筛是唯一具有形状选择性的吸附、催化材料,不仅可望通过选择性催化以减少副产品的生成、提高反应原料的利用率,而且可以通过结构调整、负载改性等手段形成生产所需的功能催化材料,因此越来越多被研究利用到诸多领域,使用也越来越广泛。
    以A型为代表的沸石分子筛,硅铝比接近1,有最高的阳离子含量、大孔容、大比表面积和较小的孔径,主要用于净化、干燥、分离和离子交换工艺。如乙烯脱水、空气制氧、洗涤过程离子交换。中硅系列沸石分子筛以X和Y型分子筛为其代表,主要用作催化剂和催化剂载体,具有固体酸和金属双功能效应;又因其特有的均一孔径系统,在催化过程中对反应物和反应产物起到择形催化作用,因而有较高的活性和选择性。已广泛应用于石油裂解、加氢裂解、异构化、重整、甲苯岐化等工业中。高硅系列沸石分子筛以ZSM-5型为其代表,硅铝比高,有良好的热稳定性和抗酸性,又因其具有高密度骨架结构、直筒式孔道系统,催化反应过程中不易结碳和失去活性。已用于甲醇制汽油、烃类异构化,其应用范围正在不断扩大。全硅型分子筛除具有ZSM-5型分子筛类似的孔结构外,其表面几乎不含烃基,有良好的疏水和亲油性,可用于水和有机相的分离,尤其是从水相中吸附痕量有机物,防止污染和净化方面具有特效。最近研究表明,沸石分子筛还具有耐酸、耐高温、耐辐射等性能。这些物化性能赋予了沸石分子筛独特的功能。
    沸石对有机污染物的吸附能力主要取决于有机分子的极性和大小,含有极性基团的有机物分子能与沸石分子筛表面发生强吸附作用。利用这个原理,我们可以对垃圾废水、养殖废水、含苯胺废水、屠宰废水、造纸废水、印染废水的脱色、微量苯酚和苯的去除以及从水中去除放射性物质和从固体中去除放射性物质和工业及生活废水中去除氨氮、砷、磷、铝以及处理含重金属(铅、镍、锌、镉、铜、铁、锰、汞)等,如造纸废水排放的高浓度废水,可使CODCR由2800~3500mg/l降至450~960mg/l。苯胺是染料、农药和医药生产中的重要中间体,但是,苯胺是一种难以生物降解的有毒物质,毒性很大,通过皮肤和吸入蒸汽被人体很快吸收,会产生紫斑症,用沸石分子筛吸附苯胺最大吸附量可达10mg/g,吸附率达93%。天然水中的氨氮主要来源于蛋白质分解产生,或因附近污染源造成氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮在一定条件下相互转化而形成,对人体有一定的危害,氨氮进入人体而合成亚硝基化合物,诱发癌症。因此必须采取去除氨氮的措施,以改善饮用水的质量。除此还有工矿工业废水和城镇生活废水也去除氨氮应用有了更大的可能。
    从化工、轻工等行业排放的碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等是污染大气的主要有害气体,沸石分子筛对这些气体有良好的吸附、净化功能,特别是在低温范围内具有其他吸附剂所不具备的吸附能力,利用沸石分子筛的吸附性能及耐酸、耐高温特性,可吸附工厂废气中的SO2,吸附量可达100~120mg/g,去除率可达90%以上。合成氨废气中回收氨以及回收CO、NO等氮氧化合物用于汽车尾气处理剂时,可吸附其中的有害气体,减轻环境污染。沸石分子筛对硫氧、氮氧、硫化氢和氨有很好的吸附作用,而广泛应用于除臭吸附剂。NH3和H2S是冰箱内的主要异味气体,沸石分子筛可使NH3和H2S去除率达到90%。
石油的催化裂化无疑是石油工业中最重要的发展之一,沸石分子筛用于催化裂解工艺大幅度提高了裂化剂的选择性,沸石分子筛无毒、无害的特性以及独特的择形吸附催化性能适应环境发展趋势,已在石油、化学、化工生产中得到越来越广泛的应用。
    世界沸石分子筛产量已超过800万吨,除了用于吸附催化外,其余用量最大的是洗涤用分子筛,已代替含磷的三聚磷酸钠,而且成本降低不少。我国自1964年开始生产各种类型分子筛,已有50多年历史。这期间相继开发研制了多种沸石分子筛,其中高岭土是近年内开发出来的,因其原料丰富、制作成本低、产品质量好,已越来越受到广泛应用。作为陶瓷行业生产高岭土沸石分子筛更具优势,而且还可以和蜂窝陶瓷相结合,其应用更加广泛。在科学技术飞速发展的今天,用高岭土生产沸石分子筛工艺也在日益发展,如何优化制造出有实用价值的沸石分子筛,获得更好的经济效益和社会效益,这也许对我们陶瓷行业面临选择的问题,也是这一领域中富有挑战性的课题。
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