水處理沸石的特性意味著它可以作為新的吸附分離材料、催化材料或陶瓷材料等,具有廣闊的應(yīng)用前景。用納米硅沸石在載體表面生長(zhǎng)成亞微米厚的膜在1996年已有報(bào)道。這種膜是一種理想的吸附分離材料,能高選擇性地從氮?dú)庵蟹蛛x出H2和O2。水處理沸石作為催化劑的反應(yīng)目前有加氫裂化、流化催化裂化(FCC)、苯的化、制、羥基化、的合成等,而且有以下特點(diǎn)。
水處理沸石反應(yīng)活性高。水處理沸石的比表面積大于普通沸石,表面原子數(shù)目多,而且因?yàn)槠渲車(chē)鄙傧噜彽脑佣哂性S多未飽和鍵,易于吸附其他原子或分子,從而具有高催化活性。在同一溫度下的加氫裂化過(guò)程中,沸石超細(xì)化之后的原料轉(zhuǎn)化率能提高25%以上。凡是對(duì)于受擴(kuò)散限制的反應(yīng)以及直徑大于沸石孔徑的大分子烴類(lèi)裂化等反應(yīng),使用水處理沸石催化都會(huì)提高反應(yīng)活性。
在一般情況下水處理沸石結(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?15A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(lèi)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5A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(5A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。