Цеолиты синтетические гранулированные – это искусственные алюмосиликаты, имеющие каркасную кристаллическую структуру. Она содержит пустоты (поры), придающие данным материалам отличные адсорбционные параметры и способность к ионному обмену.
Благодаря особому строению алюмосиликаты получили название «молекулярные сита», так как они пронизаны полостями размером с молекулу и однородными каналами. Эта продукция имеет ионообменные свойства – она способна выборочно поглощать ионы солей тяжелых металлов из водных сред и заменять их на другие, нетоксичные (хлориды кальция, магния или натрия).
Синтетические цеолиты («молекулярные сита») представляют собой большую группу минералов, близких по составу и содержащих щелочноземельные, щелочные металлы в своей структуре (Na, Ca, Sr, K, Ba). Наиболее востребованными из них являются марки NaX, NaA.
Цеолит синтетический NaX
Сорбент пронизан порами с диаметром, близким к размеру адсорбируемых молекул. Он может обратимо поглощать водяной пар и прочие вещества в газообразном состоянии. Его катионы с легкостью обмениваются на любой другой положительный ион.
Препарат имеет достаточно широкое входное окно, за счет чего способен адсорбировать большинство компонентов сложных смесей:
- органические азотистые, сернистые, кислородные соединения (тиофен, меркаптаны, хинолин, фуран, диоксан, пиридин);
- все виды углеводородов;
- декаборан, пентаборан;
- галогензамещенные углеводороды (четыреххлористый углерод, хлороформ, фреоны).
Препарат химически, термически стабилен, характеризуется низким коэффициентом пыления. Он несовместим с органикой, щелочами, кислотами, так как взаимодействует с ними. При реакции активированного препарата с водой происходит его нагрев до температуры 80°С.
Производство
Получение синтетического цеолита NaX происходит путем смешивания природного глинистого материала, содержащего диоксид кремния и гидроксид алюминия в соотношении 2:1, с двуокисью кремния в количестве, обеспечивающем пропорцию SiO2:Аl2О3 как 3,5:1.
К полученной смеси добавляют 2-8 мас. % технического углерода, обрабатывают 3% раствором натрия хлористого до создания однородной массы и формуют в гранулы. Получившиеся зерна подвергают термической обработке с последующим охлаждением и гидротермальной кристаллизацией в щелочном растворе.
Частицы продукта обрабатывают раствором ортофосфорной кислоты с показателем pH 4-5, после чего сушат при температуре 180-200°С. Такая технология производства, без использования связующих компонентов, позволяет получить стереорегулярное строение кристаллов в грануле. Готовый реагент отличается высокой механической прочностью, сорбционной емкостью.
Цеолит синтетический NaA
Продукт имеет пористое строение, его поры обладают точно заданными параметрами. Характеризуется уникальной способностью к адсорбции, обращаемой в исходное состояние, за счет сложной структуры минерала и значительного размера внутренней поверхности.
Алюмосиликат обладает трехмерным строением, создающим заданную систему каналов. Он производится в виде гранул, соответствует молекулярным ситам 4А. По сравнению с аналогичными реагентами отличается важными преимуществами: может осушать газы с минимальным содержанием влаги, работает в условиях повышенных температур.
Сорбент способен поглощать большую часть компонентов индустриальных газов с критическим размером молекул не более 0,4 нм:
- сероуглерод, сероводород, аммиак, угольный ангидрид;
- низшие ацетиленовые и диеновые углеводороды;
- этилен, этан, пропилен;
- органические соединения с одной метильной группой в молекуле;
- аргон, метан, криптон, неон, ксенон, кислород, оксид углерода, азот (большие количества сорбируются только при низких температурах).
Продукт устойчив к капельной влаге, не разрушается при продолжительном контакте с водными средами. Так же, как и NaX, востребован в различных отраслях промышленности.
Цеолиты синтетические: применение
Благодаря возможности селективно адсорбировать различные вещества в зависимости от критического диаметра их молекул, алюмосиликаты используются в следующих промышленных процессах:
- осушке, регенерации трансформаторных масел;
- очистке газовых потоков: природного, нефтяного попутного газа от сернистых соединений, меркаптанов, угольного ангидрида;
- очищении воздуха от углекислоты перед его разделением на азот и кислород;
- осушении реактивного, дизельного топлива;
- глубокой осушке газовых потоков: нефтяного попутного, природного газов, электрогазовой аппаратуры;
- разделении углеводородных смесей разного строения: олеофильных, парафиновых;
- регенерации, осушении фреономасляных агентов холодильных установок;
- облагораживании топливных фракций (устранении меркаптанов, сероводорода).
Реагенты также применяются в качестве катализаторов многих процессов нефтепереработки, нефтехимии, как гетерогенные катализаторы. Они востребованы в системах жизнеобеспечения космических станций для поглощения углекислоты, выделяемой при дыхании.
Выводы
Синтетические цеолиты – это материалы с уникальными характеристиками. Благодаря своей способности селективно сорбировать вещества они нашли широкое применение в различных технологических процессах.
Комментарии (0)