為什么說(shuō)活性沸石是可以拯救地球的？
2023.09.09
在一般情況下活性沸石結(jié)構(gòu)中的孔道和孔穴都充滿了水分子,分子圍繞著可交換的陽(yáng)離子形成水化球,常在350℃或 400℃下加熱數(shù)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間沸石將會(huì)失去水分子。
這時(shí),些有效直徑小到足,通過(guò)孔道的分子將易于被沸石吸附在脫水孔道和孔穴中，直徑過(guò)大無(wú)法進(jìn)入孔道的分子將被排斥，這就是人們熟悉的沸石的選擇性吸附。選擇性吸附1925年發(fā)現(xiàn)脫水菱沸石能強(qiáng)烈地吸附水、、乙醇，而完全不能吸附、和苯，即具有選擇性吸附的特性。
如上所述，沸石晶體內(nèi)部存在很多孔穴和孔道，它們的體積占沸石晶體總體積的50以上，而且孔穴、孔道大小均勻、固定，和普通分子的大小相當(dāng)。一般孔穴直徑在6?1之間，孔道直徑約在3?10A之間。表2-8是沸石、硅膠和活性炭對(duì)直鏈烴選擇吸附的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從表中數(shù)據(jù)可以看出，活性炭對(duì)各種烴類的吸附量都很高，而硅膠在室溫下對(duì)揮發(fā)性丁烷-正丁烷和異丁烷的吸附量則很低，說(shuō)明它們的吸附作用是沒(méi)有選擇性的。只有分子篩具有選擇性吸附作用，很明顯只有那些直徑比較小的分子，才能通過(guò)沸石孔道（分子篩的孔徑為5人）被吸附，而直徑大的分子，由于不能進(jìn)入沸石孔穴，則不能被沸石吸附，因此沸石的選擇吸附、篩分分子性能決定于沸石的孔徑和被吸附分子的大小。
活性沸石是一族含水的具有連通孔道的呈架狀構(gòu)造的堿或堿土金屬的硅酸鹽或鋁硅酸鹽礦物；活性沸石是具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦產(chǎn)資源，是從20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的新型非金屬工業(yè)原料。隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，人們加深了對(duì)活性沸石礦產(chǎn)的成礦地質(zhì)特征和工業(yè)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。由于活性沸石具有的物理化學(xué)性能，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)等方面的使用日益廣泛。在其它領(lǐng)域里潛在的新用途也正在引起人們的高度重視。活性沸石的開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究工作已取得新成果并被廣泛的利用。
一切固體物質(zhì)表面的原子或分子和固體內(nèi)部的原子或分子所處的狀態(tài)是不同的。在固體內(nèi)部原子或分子所受的吸引力是對(duì)稱的，它均勻地分布在周圍的原子或分子上，處在力場(chǎng)飽和的平衡狀態(tài)；而表面的原子或分子所受的力則是不對(duì)稱的，也就是說(shuō)固體表面有過(guò)剩的表面自由能，即表面有吸附力場(chǎng)存在，這種吸附力稱為色散力，是固體表面對(duì)氣體或液體具有吸附作用的原因。當(dāng)氣體或液體進(jìn)入吸附力場(chǎng)作用范圍時(shí)，就會(huì)被吸附，從而降低固體表面的自由能。這種不飽和力場(chǎng)的作用范圍，大約相當(dāng)于分子直徑的大小，也就是幾埃左右。從上述情況可知，一切固體物質(zhì)的表面都有吸附作用。實(shí)際上，只有多孔物質(zhì)或磨得很細(xì)的物質(zhì)，由于具有很大的表面積，才有明顯的吸附作用，被稱為吸附劑。如活性炭、硅膠、活性氧化鋁和活性沸石等。
