Koje su karakteristike zeolitnih molekularnih sita?

Zeolit ​​molekularno sito je vrsta prirodnog ili umjetno sintetiziranog aluminosilikatnog materijala s ujednačenom veličinom pora i pravilnim kanalima. Molekularno sito silicij-aluminij ima kao osnovnu strukturu tetraedar silicij-kisik i tetraedar aluminij-kisik. Njegova glavna unutarnja struktura osnovna je struktura kroz Višečlane prstenove formirane međusobno povezanim kisikovim mostovima i višestruke višečlane prstenove povezane su tako da tvore različite pore između kaveza. Veličina pora se može kontrolirati, promjer pora je stabilan i jednostruk, a specifična površina je velika.
Zeolitna molekularna sita imaju strukturu i karakteristike kristala, s čvrstim skeletom na površini i porama unutar kojih se mogu adsorbirati molekule. Postoje kanali koji povezuju rupe, a molekule prolaze kroz kanale. Zbog kristalne prirode pora, molekularna sita imaju jednoliku raspodjelu veličine pora. Molekularna sita selektivno adsorbiraju molekule na temelju veličine pora unutar svojih kristala, odnosno adsorbiraju molekule određene veličine i odbijaju molekule većih tvari, pa se slikovito nazivaju "molekularna sita".
Tradicionalna molekularna sita mogu se koristiti kao sredstva za sušenje, adsorbenti i ionski izmjenjivači. Na funkciju adsorpcije ili odbijanja molekularnih sita utječu električna svojstva molekula. Sintetski zeoliti imaju funkciju selektivne adsorpcije na temelju veličine i polariteta molekula, tako da mogu sušiti ili pročišćavati plinove ili tekućine. Ovo je također osnova za odvajanje molekularnim sitom. Sintetski zeoliti mogu zadovoljiti velike potrebe industrije za proizvodima s adsorpcijskim i selektivnim svojstvima. Sintetička zeolitna molekularna sita također se naširoko koriste u industrijskim odvajanjima.
Adsorpcijski učinak zeolitnih molekularnih sita ima dvije karakteristike:
(1) Lewisov centar na površini je vrlo polaran;
(2) Veličina kaveza ili kanala u zeolitu je mala, što čini gravitacijsko polje unutar njega vrlo jakim. Zbog toga je njegov adsorpcijski kapacitet za molekule adsorbata mnogo veći nego kod drugih vrsta adsorbenata. Čak i ako je parcijalni tlak (ili koncentracija) adsorbata vrlo nizak, količina adsorpcije je još uvijek znatna. Adsorpcijski i separacijski učinak zeolitnih molekularnih sita nije povezan samo s veličinom i oblikom molekula adsorbata, već i s njihovim polaritetom. Stoga se zeolitna molekularna sita također mogu koristiti za molekule tvari slične veličine.
Molekularno sito tipa A među zeolitnim molekularnim sitima ima kubičnu kristalnu strukturu sličnu NaCl. Ako se svi Na+ i Cl- u rešetki NaCl zamijene kavezima, a susjedni kavezi povežu kavezima, može se dobiti kristalna struktura molekularnog sita tipa A. Osam kaveza spojeno je u strukturu sodalita. Ako se kavez koristi kao mostna veza, dobiva se struktura molekularnog sita tipa A. U sredini je veliki kavez. Kanal između kaveza ima osmeročlani prstenasti prozor promjera 4Å, pa se naziva 4A molekularno sito.
Ako se 70% natrijevih iona na molekularnom situ 4A izmijeni Ca2+, osmeročlani prsten može se povećati na 5Å, a odgovarajući zeolit ​​naziva se molekularno sito 5A. Naprotiv, ako se 70% Na+ zamijeni za K+, veličina pora osmeročlanog prstena smanjuje se na 3Å, a odgovarajući zeolit ​​naziva se 3A molekularno sito.
Molekularna sita X-tipa i Y-tipa imaju tijesno zbijenu heksagonalnu kristalnu strukturu sličnu dijamantu. Ako se kavezi koriste kao strukturna jedinica, čvorovi atoma ugljika dijamanta se zamjenjuju, a dva susjedna kaveza se povezuju sa šesterokutnim cilindričnim kavezima, odnosno, 4 heksagonalna cilindrična kaveza koriste se za povezivanje 5 kaveza, a jedan kavez je u središtu , preostala četiri kaveza nalaze se na vrhovima pravilnog tetraedra, tvoreći oktaedarsku kristalnu strukturu zeolita.
Nastavkom povezivanja ove strukture dobivamo X-tip i Y-tip strukture molekularnih sita. U ovoj strukturi, veliki kavez koji čine kavez i heksagonalni kavez stupca je kavez od zeolita faujasite, a prozori povezani između njih su dvanaestočlani prstenovi, a njihova prosječna veličina pora je 0.74 nm. Ovo je veličina pora molekularnog sita X-tipa i Y-tipa. Glavna razlika između ova dva modela je omjer Si/Al, koji je 1~1,5 za X-tip i 1,5~3.0 za Y-tip.
Posljednjih godina zeolitna molekularna sita naširoko su korištena u adsorpcijskoj separaciji, katalizi i drugim poljima zbog svoje strukture i svojstava. Široko se koristi u svakodnevnom životu i industrijskim poljima. Na primjer, u medicinskom polju, zeolitna molekularna sita mogu se koristiti kao ionski adsorbenti i antibakterijski dodaci, nosači lijeka sa sporim/kontroliranim otpuštanjem, simulirani enzimi i biosenzori. U petrokemijskom području, zeolitna molekularna sita mogu se koristiti za odsumporavanje, denitrifikaciju naftnih proizvoda i odvajanje nafte. Stoga su mnogi proizvođači molekularnih sita još uvijek predani istraživanju zeolitnih molekularnih sita. Zeolitna molekularna sita mijenjala su i nastavljaju mijenjati kemijsku industriju i čovječanstvo. život.