沸石介紹

沸石是一種具有規則孔道結構的晶體,而且耐高溫、抗化學和生物腐蝕、機械強度高,所以在分離、催化等方面具有很好的發展前景. 而將沸石制備成厚度為微米級的薄膜可以實現分子的分離，即根據分子大小的不同實現分離。對于沸點接近或具有共沸點的混合物的分離,傳統的精餾、萃取等技術能耗較大,且操作復雜. 而沸石由于孔道大小與大多數分子的大小接近,可以利用分子篩分的原理分離上述的混合物體系.比如說有研究者利用無模板劑法合成了Silicalite - 1 沸石膜,并將其應用于分離摩爾比為1∶1 的對二甲苯和鄰二甲苯混合物,50 ℃下其分離系數達50 ～ 60. 而日本Mit sui Engineering andShipbuilding Co. Ltd. 公司則將NaA 型沸石膜應用于醇/ 水混合物的分離并實現了工業化生產。2100433B

沸石分子篩是一類具有規則微孔結構的硅鋁酸鹽晶體，其不僅具有一般無機膜材料的固有的物理化學特性，更為優異的是，其均一的規則的、具有特定的空間走向的結晶孔道系統以及可調變的骨架Si/Al比等特性賦予沸石分子篩膜擁有篩分、擇形功能特性和可調變的膜的表面特性，使其成為實現分子水平上高效分離及膜催化反應一體化的優良多孔膜材料，是最具潛力最有前途的膜材料之一。自20世紀90年代，沸石分子篩膜的制備和應用研究在國際上得到了高速發展，沸石膜研究成為膜科學與技術的研究熱點和前沿。

沸石分子篩膜中的傳質機理主要是表面擴散和活性化擴散。表面擴散包括吸附和擴散過程，即首先分子從分離體相進入沸石分子孔表面，吸附在表面上和孔中，吸附在表面和孔中的分子在化學勢的梯度下，從一個吸附點躍遷至空位或另一個吸附點，在膜的透過側脫附擴散進入滲透相。活性化擴散是分子與膜材料表面的吸附作用弱，體相分子進入孔后，直接在孔中擴散的過程。因此，沸石分子篩膜分離選擇性由于分子吸附和擴散的差異而導致不同，沸石膜材料的表面特性、孔道結構與分子的特性如大小與極性是 決 定 了 膜 的 分 離 性 能。另 一 方面，支撐沸石膜的有效分離層由一多晶沸石層構成的，由于是多晶層，因此多晶層的厚度、連續性、多晶間隙、取向等微觀結構是決定沸石膜的分離效果的根本因素。與其它膜材料同樣，高性能沸石膜開發的關鍵任務在于依據分離體系的分子特性進行膜材料的設計和膜的微觀結構的調控。