Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства цеолитов. (физхимия)

Название: Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства цеолитов. (физхимия)
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Добавлен 01:37:12 10 марта 2007 Похожие работы
Просмотров: 2233 Комментариев: 2 Оценило: 1 человек Средний балл: 5 Оценка: неизвестно     Скачать

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Пермский государственный технический университет

Химико-технологический факультет

Курсовая работа

по курсу дополнительных глав физхимии на тему:

Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование

и адсорбционные свойства цеолитов.

Выполнил:

студент группы МАГ-V

Нагорный О.В.

Проверил:

д.т.н. Кетов А.А.

Пермь,1999
Содержание

Введение................................................................................................... 2

Структура цеолитов........................................................................................ 5

Кристаллизация цеолитов из щелочных силикаалюмогелей...................... 11

Направленный синтез цеолитов.................................................................... 13

Варьирование адсорбционных свойств цеолитов....................................... 19

Список использованной литературы.................................................... 22


Введение

После открытия в конце 50-х гг. каталитических свойств цеолитов начались интенсивные исследования их структуры, свойств и методов получения.

В природе цеолиты образуются в результате гидротермального синтеза. Эффективных способов обогащения пород не существует, поэтому на практике используют только богатые залежи цеолитов.

В промышленных масштабах главным образом используют синтетические цеолиты. Хотя в настоящее время известно свыше 30 природных цеолитов, но только 8 из них (анальцим, шабазит, клиноптилолит, эрионит, феррьерит, ломонтит, морденит и филлипсит), встречающихся в основном в осадочных породах, могут иметь промышленное значение. Трудности связаны с разведкой, изучением и разработкой месторождений. Вообще, во всем мире потенциальный запас пригодных для использования цеолитов достаточно велик.

Уровень современного промышленного производства синтетических цеолитов достигает нескольких сотен тысяч тонн в год и определяется главным образом, потребностями нефтехимической промышленности, где синтетические цеолиты некоторых структурных типов находят широкое применение в качестве катализаторов или их носителей. Также цеолиты широко применяются при сушке, очистке и разделении веществ, а также в качестве ионообменников.

Вместе с тем цеолиты сами по себе являются интересными объектами для научных исследований: они представляют собой пористые тела, характеризующиеся определенной структурой скелета и регулярной геометрией пор (внутрикристаллических полостей и каналов). Важной особенностью цеолитов является возможность варьирования химического состава кристаллов и геометрических параметров (формы и размеров) внутрикристаллических пор, т.е. возможность их структурного и химического модифицирования, что можно осуществлять либо варьируя условия прямого синтеза цеолитов, либо изменяя химический состав кристаллов цеолитов одного и того же структурного типа.

Благодаря сравнительной легкости химического модифицирования цеолитов появляются широкие возможности для осуществления контролируемых изменений структуры и свойств кристаллов. Это обстоятельство делает цеолиты весьма удобными объектами для исследования адсорбционных равновесий, природы адсорбционных взаимодействий, механизма и кинетики каталитических реакций, молекулярно-ситовых эффектов, диффузии молекул в тонких порах контролируемых размеров.

О перспективах все большего практического использования цеолитов говорит обширная патентная и научная литература. По данным [1] число патентов на синтез и применение цеолитов только в США, уже по состоянию на 1973 г., составляло более 2000, а число научных статей по цеолитам, опубликованных к этому же времени, - свыше 7000

Структура цеолитов

При рассмотрении химических и каталитических свойств цеолитов часто достаточно феноменологического описания, однако по-настоящему понять эти явления можно, только детально изучив кристаллическую структуру цеолитов.

Из-за сложности физических свойств цеолитов им трудно дать точное определение. Так один из авторов [2] предлагает называть цеолитами “алюмосиликаты с каркасной структурой, в которой имеются полости, занятые большими ионами и молекулами воды, причем и те и другие характеризуются значительной подвижностью, что обеспечивает возможность ионного обмена и обратимой дегидратации”. Каркасная структура построена из соединенных вершинами тетраэдров, в которых малые атомы (называемые Т-атомами) лежат в центрах тетраэдров и атомы кислорода - в их вершинах. Положения Т в природных цеолитах заняты преимущественно атомами Al и Si, но в синтетических цеолитах их можно заменить на близкие по природе атомы Ga, Ge и P. Роль больших ионов в полостях природных цеолитов выполняют одно- и двухзарядные катионы Na, Сa, K, Mg и Ba, содержание которых зависит от геохимического состава среды минералообразования и распределения элементов между кристаллизующимися минералами. В лабораторных условиях в цеолит можно путем ионного обмена или прямым синтезом ввести широкий набор других катионов. Общая формула цеолита Mp Dq [Alp +2 q Sir O2 p +4 q +2 r ]×sH2 O. Поскольку каждая вершина принадлежит двум тетраэдрам, атомов кислорода в каркасе должно быть вдвое больше, чем T-атомов. Чтобы заряд компенсировался, число трехзарядных ионов Al должно быть равно сумме p (число однозарядных катионов) и 2q (удвоенное число двузарядных катоионов).

В таблице 1 приведены свойства основных цеолитов. Из этой таблицы видно, что топология каркасов синтетических цеолитов X и Y аналогична топологии каркаса фожазита, цеолит W имеет, по-видимому, такой же каркас, как маццит. Природные аналоги цеолитов A,L и ZK-5 пока не найдены

Таблица 1

Свойства некоторых цеолитов

Название Кристаллографические данные Химический состав
A.

Кубическая, a=12,3 Å,

Pm3m(псевдоячейка)

Na12 Al12 Si12 O48 ·27H2 O
Шабазит Ромбоэдрическая, а=9,4 Å, a=94,5°; R`3m (Ca,Na2 )~2 Al4 Si8 O24 *13H2 O
Эрионит

Гексагональная,

а=13,3 Å, с=15,1 Å;

P63 /mmc

(Ca, K2 , Na2 )~4 Al8 Si28 O72 ·27H2 O
Фожазит

Кубическая, а=24,7 Å;

Fd3m

~Na13 Ca11 Mg9 K2 Al55 Si137 O384 ·235H2 O
X Кубическая, а=25,0 Å Na86 Al86 Si106 O384 ·264H2 O
y Кубическая, а=24,7Å Na56 Al56 Si136 O384 ·250H2 O
Гмелинит

Гексагональная,

а=13,7 Å, с=10,0 Å;

P63 /mmc

(Na и др)~ 8 Al8 Si16 O48 ·24H2 O
L

Гексагональная,

а=18,4 Å, с=7,5 Å;

P6/mmm

K2 Al9 Si27 O72 ·22H2 O

Название Кристаллографические данные Химический состав
Маццит

Гексагональная,

a=18,4 Å, c=7,6 Å;

P6/mmc

K2,5 Mg2,1 Ca1,4 Na0,3 Al10 Si26 O72 ·28H2 O

W

То же, но а=18,2 Å (Na и др)8 Al8 Si28 O72 ·21H2 O
Морденит

Ромбическая, а=18,1 Å

b=20,5 Å, c=7,5 Å;

Cmcm

Na8 Al8 Si40 O96 ·24H2 O
Оффретит

Гексагональная,

а=13,3 Å, с=7,6 Å;

P`6m2

KCaMgAl5 Si13 O36 ·15H2 O
ZK-5

Кубическая, а=8,9 Å;

P`43n

Na30 Al30 Si66 O192 ·98H2 O

Все выбранные цеолиты имеют широкие поры, в которых после дегидратации могут проникать молекулы. Обменные катионы и алюмосиликатный каркас можно модифицировать химической обработкой, что позволяет регулировать химические силы, действующие на сорбированные молекулы. При правильном выборе условий модифицирования цеолит действует как катализатор, что приводит к химическому превращению адсорбированных молекул в желаемом направлении.

Топология алюмосиликатного каркаса является, пожалуй единственным признаком, по которому можно точно идентифицировать структуру цеолита. Все остальные признаки, например распределение по кристаллографически идентичным местам, сложны и неопределенны.

Для описания топологии желательно предельно упростить атомную модель. Вместо того чтобы указывать расположение четырех больших ионов кислорода (радиус~1,35 Å), лежащих в вершинах тетраэдра, удобнее рассматривать положение только центра тетраэдра, занятого малым катионом Al или Si.

Рис. на 21 стр в - Рабо Дж. Химия цеолитов и катализ на цеолитах. М.:Мир.1980. Т1. 502с. (Эта книга и др., ниже приведенные, должны быть почти в любой технической библиотеке. Можно отксерить рисунок вклеить в оставленное место над подписью к рисунку и еще раз отксерить целиком страницу. Качество получается такое, как будто весь реферат отпечатан на принтере, включая рисунки.)

Рис.1. Три способа изображения усеченного октаэдра (содалитовой ячейки) в каркасах алюмосиликатов.

Соединенные тетраэдры можно изобразить линией, соединяющей их центры. При этом каркас цеолита будет иметь вид трехмерной сетки, в каждом узле которой соединяются четыре линии. Атомы кислорода лежат вблизи середины каждого отрезка, но не совпадают с ней.

На рис. 1. показаны три способа упрощенного изображения содалитовой ячейки, которая может быть элементом каркаса. На диаграмме а светлыми и темными кружками показаны положения центров атомов кислорода и Т-атомов соответственно. В принятом на рисунке масштабе атомы кислорода имеют в три раза больший размер, чем изображающие их светлые кружки. На диаграмме б такая же ячейка образована алюмосиликатными тетраэдрами, соединенными вершинами. И наконец, на диаграмме в показаны только линии, соединяющие Т-атомы. При таком упрощении ячейка представляет собой усеченный октаэдр, который является одним из архимедовых многогранников.

В настоящее время известны более 100 различных типов синтетических цеолитов и их разновидностей. При сравнительных исследованиях адсорбции на разных цеолитах существенно важными являются геометрия внутрикристаллических каналов и полостей и геометрия “окон”, ведущих в эти полости; для цеолитов одного и того же структурного типа важна природа обменных катионов, их количество и распределение по позициям в кристаллических решетке

В синтетических цеолитах с известной структурой окна, ограничивающие входы во внутрикристаллические полости, образованы 12-, 10-, 8-, 6-членными кольцами из атомов кислорода. Двенадцатичленные кислородные кольца (О12 ) ограничивают входы в большие полости широко известных синтетических цеолитов X и Y решеткой фожазита (рис.2.б ). Такие же кольца ограничивают каналы в мордените, в синтетических цеолитах L и W и в некоторых других цеолитах. Свободный диаметр колец О12 (диаметр апертуры кольца) у разных цеолитов может изменяться, в зависимости от искажения его геометрии и позиций обменных катионов, в пределах 0,7-0,9 нм.

Окна О10 не характерны для структур природных цеолитов, они оказались, однако, типичными для высококремнеземных цеолитов и пористого кристаллического кремнезема-силикалита, объединенных по общим структурным признакам в семейство ”пентасилов”. Десятичленные кислородные кольца могут быть круглыми или эллипсоидными, их диаметры изменяются в пределах 0,6-0,65 нм.

Рис на 11 стр в - Жданов С.П., Хвощев С.С., Самулевич Н.Н. Синтетические цеолиты. М.:Химия. 1981. 264с.

Рис.2. Восьмичленные окна в синтетическом цеолите типа А (а ) и двенадцатичленные окна в фожазите (б ), ограничивающие входы в большие полости.

Среди наиболее известных синтетических и природных цеолитов с восьмичленными кислородными кольцами (О8 ), ограничивающими входы в большие полости их каркасов, можно назвать, например, цеолит Na-A (рис. 2.а ), шабазит, эрионит, ZK-5 и другие. В разных цеолитах окна О8 могут связывать полости, сильно различающиеся по своей геометрии [3].

Типичным примером структуры, в которой окна, ведущие в полости, образованы только кислородными кольцами О6 , является структура содалита. Диаметр апертуры колец О6 в разных цеолитных структурах изменяется от 0,22 нм до 0,26 нм. Однако форма кольца О6 , как можно заключить из рентгеноструктурных исследований [3], далека от идеальной, и указанные размеры в значительной степени условны.

Для оценки возможности попадания молекулы в адсорбционную полость сравнивают диаметр входного окна(d0 ) с критическим диаметром (dкр )самой молекулы (критический диаметр - диаметр по наименьшей оси молекулы). Проникнуть через окно могут только те молекулы, критический диметр которых меньше диаметра входного окна. В таблице 2 приведены основные марки промышленных цеолитов.

Таблица 2

Основные классы промышленных цеолитов

Класс СССР КА NaA CaA CaX NaX
Класс США 3A 4A 5A 10X 13X
d0 , Å 3 4 5 8 9

В таблице 3 показаны критические диметры ряда молекул.

Таблица 3

Критические диаметры некоторых молекул

Молекула H2 O2 N2 H2 O NH3 CH4 С2 H4
dкр, Å 2,4 3,4 3,7 2,7 3,6 3,8 4,07

В связи с тем, что кислородные окна, ведущие во внутрикристаллические полости разных цеолитов, имеют разные размеры, сравнимые с размерами простых молекул, цеолиты обладают резко выраженными молекулярно-ситовыми свойствами.

Кристаллизация цеолитов из щелочных силикаалюмогелей

Природа цеолитов, кристаллизующихся из водных щелочных алюмосиликатных системах (R2 O-SiO2 -Al2 O3 -H2 O) в гидротермальных условиях при заданной температуре, в значительной степени зависит не только от соотношений и концентраций компонентов; на результаты кристаллизации при одинаковом составе системы влияют также природа и состояние реагентов, используемых для составления исходных алюмосиликатных смесей, условия их приготовления, перемешивание, затравки и другие зачастую трудно контролируемые факторы. Это свидетельствует о том, что в подобных случаях состав системы, температура и давление еще не определяют результатов кристаллизации и что такие гетерогенные системы после образования в них первичных кристаллов цеолитов не достигают состояния термодинамического равновесия. Поэтому для понимания механизма кристаллизации цеолитов и определения условий воспроизводимого управляемого синтеза большое значение приобретают исследования не только фазовых диаграмм и полей кристаллизации, но и кинетики кристаллизации.

Если при кристаллизации цеолитов используются не гетерогенные алюмосиликатные смеси, а силикаалюмогели, получаемые путем смешения гомогенных щелочных силикатных и алюминатных растворов, результаты кристаллизации и кинетика процесса для одного и того же геля обычно хорошо воспроизводятся, но являются чувствительными к изменению состава гелей. Поэтому такие силикаалюмогели представляют собой удобные исходные продукты для синтеза кристаллов цеолитов с заданной структурой и составом и для исследования кинетики и механизма кристаллизации.


Кинетика роста массы кристаллов цеолитов

в кристаллизующихся гелях

Кинетические кривые, описывающие рост массы кристаллов во времени, имеют S-образный характер. В начальный период нагревания гелей, продолжительность которого различна в разных случаях, рентгенофазовый анализ не обнаруживает кристаллов цеолитов в гелях. Предполагается, что это свидетельствует о существовании индукционного периода, времени в течение которого зародыши кристаллов вырастают до критических размеров Продолжительность индукционного периода значительно сокращается с ростом температуры при одновременном сокращении продолжительности всего процесса кристаллизации. Но необходимо отметить, что температура не является единственным фактором, определяющим продолжительность кристаллизации цеолитов одного и того же типа.

Как было показано в [4], малые добавки порошков кристаллических цеолитов могут оказывать существенное влияние могут оказывать существенное влияние на процесс гидротермальной кристаллизации алюмосиликатных гелей и способствовать образованию новых кристаллических фаз.

Так например затравки в виде кристаллов цеолита А выполняют роль растущих центров кристаллизации в условиях, когда эти кристаллы омываются щелочным алюмосиликатным раствором. В этих условиях скорость роста кристаллической массы пропорциональна массе кристаллов затравки и зависит от концентрации раствора.

Было установлено [5], что введение добавок кристаллов цеолита А в силикаалюмогидрогель сокращает длительность кристаллизации и продолжительность индукционного периода. Эффект добавок возрастает с ростом массы кристаллов и уменьшением их размеров. Данные приведены на рис.3.

Рисунок на стр 28 в - Жданов С.П., Хвощев С.С., Самулевич Н.Н. Синтетические цеолиты. М.:Химия. 1981. 264с.

Рис.3. Влияние порошкообразных затравок цеолита Na-A на кинетику

кристаллизации геля состава 2,8 Na2 O·Al2 O3 ·1,8 SiO2 ·70H2 O при 60°С [5]:

1-без затравки; 2 и 3 -с разными количествами затравки в виде кристаллов с преобладающим размером 3-4 мкм; затравка с размером кристаллов 1-2 мкм

Авторы [5] считают что наблюдаемый рост кристаллической массы происходит как за счет роста размеров введенных кристаллов, так и за счет зарождения и роста новых кристаллов.

В работе [3] после анализа данных разных авторов по влиянию кристаллических затравок на кинетику кристаллизации были сделаны следующие выводы:

1. 1. Введение в силикаалюмогели в качестве затравок порошков кристаллических цеолитов ускоряет процесс кристаллизации.

2. 2. Ускоряющий эффект затравки выражен тем более, чем больше масса кристаллов затравки ( при одинаковой степени дисперсности кристаллов).

3. 3. При одинаковой массе кристаллов затравки обычно не кристаллизуется или кристаллизуется лишь в виде примесной фазы, может стимулировать образование кристаллов затравки.

4. 4. В отдельных случаях введение затравок порошкообразных цеолитов в гели может не оказывать заметного влияния на кинетику процесса кристаллизации.

Следует отметить, что не тоько кристаллические затравки но и добавки к плохо кристаллизующимся гелям небольших количеств (0,1-10%) силикаалюмогелей другого состава могут значительно ускорять кристаллизацию. Таким путем удается кристаллизовать, например, цеолиты типа Y из гелей, получаемых с использованием растворов силиката натрия, из которых без таких аморфных затравок цеолит Y не кристаллизуется.

Действие аморфных затравок пока еще мало изучено, но исследования в этом направлении весьма важны для пониминия механизма кристаллизации цеолитов, так и для решения конкретных практических задач в области синтеза цеолитов.

Направленный синтез цеолитов

Возможности получения цеолитов с заданной структурой и составом определяются температурой, составом алюмосиликатных систем и особенно природой щелочного компонента. В ряде случаев результаты синтеза зависят также и от состояния исходных реагентов используемых при синтезе. Если синтез цеолитов осуществляется путем нагревания щелочных силикаалюмогелей, предварительно полученных смешением растворов силикатов и алюминатов, то при выбранной температуре природа кристаллизующихся цеолитов и состав кристаллов зависят только от состава гелей. Области кристаллизации цеолитов в системе Na2 O-Al2 O3 --SiO2 -H2 O на треугольной диаграмме составов показаны на рис.4. Состав выражен в % (масс.). Приведенные данные для всех цеолитов, кроме морденита, относятся к 90°С. В пределах своей области каждый цеолит может быть получен в виде чистой или доминирующей фазы

Рисунок на 53 странице в - Жданов С.П., Хвощев С.С., Самулевич Н.Н. Синтетические цеолиты. М.:Химия. 1981. 264с.

Рис.4. Области кристаллизации цеолитов в системе Na2 O-

-Al2 O3 -SiO2 -H2 O на диаграмме составов.

Содержание воды 80-85% (масс.), t=90°с для всех цеолитов кроме морденита. Обозначения: A - Na-A; X - Na-X; В - Na-филипсит; Y - Na-Y; E - Na шабазит; М - Na-морденит; S - основной сосдалит.

Данные рис.4. могут быть использованы для выбора условий воспроизводимого синтеза всех приведенных на этом рисунке Na-цеолитов, несмотря на то, что в большинстве случаев получающиеся цеолиты являются метастабильными фазами.

Однако некоторые Na-цеолиты (например, Na-морденит) не могут быть синтезированы из силикаалюмогелей, получаемых смешением силикатных и алюминатных растворов. Высококремнеземный синтетический фожазит (цеолит Na-Y) в принципе может быть получен из таких силикаалюмогелей, но кристализуется не воспроизводимо и не в виде чистой фазы. Поэтому при синтезе этих высококремнеземных натриевых цеолитов используются другие источники SiO2 (золи SiO2 ). При применении затравок синтез цеолита Na-Y может быть легко осуществлен и из алюмосиликатных гелей. В качестве таких затравок могут быть применены кристаллы цеолита Na-X и даже гели (аморфные затравки)

Состав алюмокислородного каркаса цеолитов одного и того же структурного типа в значительной степени определяет их свойства. Во многих случаях отношение Si/Al в однотипных кристаллах синтетических цеолитов может изменяться в сравнительно широких пределах. Типичными примерами такого рода являются синтетические фожазиты (цеолиты X и Y), синтетические калиевые шабазиты (цеолиты G), синтетические анальцимы.

Таблица 5

Стабильность цеолитов разных типов в кислотах

Цеолит SiO2/Al2O3 Устойчивость к кислотам
NaA 2 Растворяется при pH<5
NaX 2,4-2,7 То же
NaY До 3,5

Разрушается в 3 н. уксусной

кислоте

NaY 4,0-5,9

Мало разрушается в 3 н.

уксусной кислоте

NaЭ 6 То же
NaM 10

Не разрушается в 3 н.

соляной кислоте

Регулирование состава кремнеалюмокислородного каркаса цеолитов одного и того же структурного типа может осуществляться путем изменения состава исходных алюмосиликатных смесей и силикатных и алюминатных растворов в пределах поля кристаллизации данного цеолита.

Чем больше соотношение SiO2 /Al2 O3 в цеолитах, тем он более устойчивее к воздействию кислот. В таблице 5 приведена стабильность цеолитов разных типов по отношению к кислотам.

При обработке цеолитов сильными кислотами образовываются гели. Так , например под действием соляной кислоты цеолиты натриевой формы A и X легко разлагаются, и при этои осаждается светлый гель. Морденит устойчив даже к сильным кислотам, при его обработке удаляются только катионы, образуется водородная форма морденита.

Что касается варьирования дисперсности кристаллов, то это возможно делать в ограниченных пределах путем изменения состава исходных алюмосиликатных смесей или силикаалюмогелей. Повышение щелочности гелей приводит к интенсификации процесса зародышеобразования в гелях и к получению более мелких кристаллов. Однако регулирование размеров кристаллов путем изменения щелочности гелей не всегда применимо, поскольку вместе с изменением содержания щелочи может измениться и сама природа кристализующихся фаз.

Большие возможности для регулирования дисперсности кристаллов имеет метод старения гелей, позволяющий в определенных случаях варьировать размеры кристаллов цеолитов одного и того же структурного типа в широких пределах. При увеличении длительности периода старения одного и того же геля размер кристаллов цеолита уменьшается.

Однако хотя методом старения можно легко регулировать размеры кристаллов цеолитов, кристализующихся из одного и того же геля (что важно для разных целей, в том числе и практических), этот метод не позволяет получать крупные монокристаллы, так как старение всегда приводит лишь к уменьшению размеров кристаллов.

Необходимо иметь ввиду, что в некоторых случаях возникает задача синтеза крупных монокристаллов цеолитов. Значительные успехи были достигнуты в области выращивания кристаллов цеолитов типа содалита [6]. Однако выращивание совершенных и достаточно больших монокристаллов других цеолитов все еще остается не решенной задачей.

Варьирование адсорбционных свойств цеолитов

Подытоживая все вышесказанное перечислим основные способы регулирования избирательной адсорбционной способности цеолитов.

1. Изменение состава в процессе кристаллизации. Из одних и тех же исходных веществ можно получить алюмосиликатные пористые кристаллы, обладающие разными свойствами. Так, например, цеолит типа А образуется из смесей, богатых щелочами и бедных кремнеземом, а цеолит типа Y кристаллизуется в области с наименьшей щелочностью среды и наибольшей концентрацией кремнезема.

2. Способ ионного обмена. Ионным обменом можно регулировать молекулярно-ситовые свойства, особенно типа А. Зная размеры адсорбируемых молекул и окон цеолита, можно подбирать определенную катионообменную форму цеолита для разделения любой смеси газов или растворенных газов. Так, например, цеолит, КА, у которого размер окон равен примерно 3 Å, адсорбирует хорошо воду, воду но не адсорбирует молекулы метанола, двуокиси углерода, критический диаметр молекул которых больше 3 Å. Цеолит NaA у которого рамер окон равен 4 Å, адсорбирует метанол, двуокись углерода и не адсорбтрует молекулы пропана, гексана и другие молекулы, критический диаметр которых выше 4 Å. На цеолите CaX, у которого размер окон равен 8 Å, молекулы 1,3,5-триэтилбензола не адсорбируются, а на цеолите NaX (размер окон 9 Å) они хорошо адсорбируются.

Цеолиты обладают также ионоситовым действием. Так, например, натрий в цеолите типа X нельзя обменять на катионы алкиламония в связи с большим размером последних. Катионно-ситовые эффекты в цеолитах могут быть вызваны и тем, что из-за слишком большого размера катион не может проникать в малые каналы и полости в каркасе цеолита или же, обменные катионы в процессе синтеза некоторых цеолитов локализуются в недоступных для обмена участках и поэтому не замещаются.

3. Введение в кристалл цеолита легко поглощаемых примесей, обычно небольших полярных молекул. Эти модифицирующие молекулы фиксируются прежде всего у входных окон, через которые должны диффундировать молекулы адсорбата, и создают препятствия их продвижению. Так, например, предсорбция небольших количеств паров воды на цеолите типа А резко уменьшает адсорбцию кислорода. Эффективные диаметры окон можно регулировать, образуя металлоорганические комплексы. Так, при обработке пиридином медной формы цеолита X образуется весьма прочный комплекс пиридин катион. Адсорбция молекул газов и паров на таком цеолите указывает на значительное уменьшение размеров пор вследствие их блокирования металлоорганическими комплексами.

4. Особое место среди катионзамещенных цеолитов занимают водородные, или декатионированные, формы цеолитов. Замещение катионов цеолита водородом является одним из способов модифицирования пористых кристаллов. Водородная форма цеолитов в отличие от других форм не может быть получена простой обработкой цеолита кислотами, т.к. последние разрушают кристаллическую решетку, особенно низкокремнеземных цеолитов. Поэтому вначале ионы натрия замещаются на ионы аммония, затем последний термически разлагают, при этом выделяется аммиак и образуется протон, который обеспечивает электронейтральность решетки цеолита.

5. Одним из методов модифицирования цеолитов является деалюминирование. Обработка цеолита кислотами приводит к растворению тетраэдрического алюминия в решетке. В результате увеличивается адсорбционная емкость цеолита. Деалюминирование можно осуществлять также обработкой цеолита веществами, образующими с ионами алюминия комплексные соединения, или обработкой слоя цеолита парами воды при повышенных температурах [7]. Деалюминирование позволяет в определенных пределах варьировать соотношение кремне- и алюмокислородных тетраэдров в цеолите без изменения его кристаллической решетки.

Избирательная адсорбция на цеолитах возможна и тогда, когда молекулы всех компонентов смеси достаточно малы и свободно проникают в адсорбционное пространство. При прочих равных условиях обменные катионы являются адсорбционными центрами и определяют специфику взаимодействия при адсорбции на цеолитах молекул разного строения и электронной структуры. Меняя природу и размер обменного катиона, можно усилить или ослабить вклад специфического взаимодействия в энергию адсорбции. Кроме взаимодействия с положительным зарядом катионов, молекула адсорбата испытывает сильное дисперсионное воздействие со стороны других атомов, образующих стенки каналов цеолита. Один из важных вопросов адсорбционного взаимодействия на цеолитах - выяснение природы активных центров.


Список использованной литературы

1. 1. Брек Д. Цеолитные молекулярные сита. М.:Мир. 1976. 781с.

2. 2. Рабо Дж. Химия цеолитов и катализ на цеолитах. М.:Мир.1980. Т1. 502с.

3. 3. Жданов С.П., Хвощев С.С., Самулевич Н.Н. Синтетические цеолиты. М.:Химия. 1981. 264с.

4. 4. Сендеров Э.Э., Хитаров Н.И. Цеолиты, их синтез и условия образования в природе. М.:Наука. 1970. 395с.

5. 5. Мирский Я. В., Пирожков В.В. Адсорбенты, их получение свойства, и применение. Л.:Наука. 1971. с.26

6. 6. Мельников О.К., Лобачев А.Н. и др. Рост кристаллов из высокотемпературных водных растворов. М.:Наука. 1977. с.5.

7. 7. Неймарк И.Е. Синтетические минеральные адсорбенты и носители катализаторов. Киев: Наук. думка. 1982. 216с.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений22:25:33 18 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
15:09:17 24 ноября 2015

Работы, похожие на Реферат: Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства цеолитов. (физхимия)
Общая и неорганическая химия
Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Порядок заполнения орбиталей электронами Теория строения атома основана на ...
... также для расчета энергии химической связи, энергии кристаллической решетки, энергии межмолекулярного взаимодействия, энтальпии растворения и сольватации (гидратации) и т.д. Закон ...
Электролитической диссоциацией называют также распад на катионы и анионы ионных кристаллов при растворении или расплавлении.
Раздел: Рефераты по химии
Тип: учебное пособие Просмотров: 14353 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Кристаллы и их свойства
ицей современных технологий управления Реферат по физике Кристаллы и их свойства Выполнил: Проверил: Пенза 2001 Введение Кристаллические тела являются ...
При охлаждении магмы сначала в ней образовались кристаллы того вещества, температура кристаллизации которого самая высокая.
Они могут служить затравками для выращивания крупных кристаллов.
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Просмотров: 7559 Комментариев: 10 Похожие работы
Оценило: 16 человек Средний балл: 3.8 Оценка: 4     Скачать
Твердые кристаллы
... И УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: МЕНЕДЖМЕНТ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ: УПРАВЛЕНИЕ ПЕРСОНАЛОМ К У Р С О В А Я Р А Б О Т А НА ТЕМУ: ТВЕРДЫЕ КРИСТАЛЛЫ
Итак, кристаллами называются "все твердые тела, в которых слагающие их частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены строго закономерно наподобие узлов пространственных решеток"[4 ...
Если в кристаллическом агрегате отдельные кристаллы почти не огранены, это может объяснятся тем, что кристаллизация началась одновременно во многих точках вещества и скорость ее ...
Раздел: Рефераты по геологии
Тип: реферат Просмотров: 2483 Комментариев: 9 Похожие работы
Оценило: 6 человек Средний балл: 4.7 Оценка: 5     Скачать
Программа для поступающих в вузы (ответы)
Программа по химии для абитуриентов Предмет химии. Явления химические и физические. Атомно-молекулярное учение. Атомы. Молекулы. Молекулярное и ...
"Электронный газ", заряженный в целом отрицательно, удерживает в кристалле катионы металлов.
В зависимости от условий кристаллизации он выделяется либо в виде мелких кристаллов, либо в виде компактных "сахарных голов", которые распиливают или раскалывают на куски.
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат Просмотров: 7420 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 3 человек Средний балл: 4.7 Оценка: неизвестно     Скачать
Биокерамика на основе фосфатов кальция
Российская академия наук Институт физико-химических проблем керамических материалов С.М. Баринов, В.С. Комлев Биокерамика на основе фосфатов кальция ...
При синтезе частично-замещенных гидроксиапатитов специально вводят в структуру ГА некоторые анионы и катионы с целью либо компенсации заряда (натрий и аммоний вводят при синтезе ...
288] было выявлено, что процесс формирования структуры при схватывании и твердения цемента в системе (70) лимитируется сначала скоростью растворения в воде ДКФ и кристаллизацией ...
Раздел: Рефераты по химии
Тип: книга Просмотров: 5623 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Снижение вязкости растворов мелассы с помощью моноглицеридов ...
Введение Общий рост производства сахара в России обеспечивается за счет переработки сахара сырца, а удельный вес белого сахара, вырабатываемого из ...
Их вводят извне (затравка сахарной пудры) и происходит равномерное нарастание кристаллов без образования новых центров кристаллизации.
В лабильной зоне (Кп>1,2) недостает свободной воды для полной гидратации молекул сахарозы, появляются молекулы с низкой степенью гидратации, т.е. образуются новые центры ...
Раздел: Биология и химия
Тип: дипломная работа Просмотров: 3019 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Кристаллы в природе
Содержание ВВЕДЕНИЕ 3 Тепловые и механические свойства твёрдых тел I. Симметрия кристаллов 1.1 Как растут кристаллы 5 1.2 Идеальная форма кристаллов 7 ...
Чтобы кристаллизация началась, нужно внести в раствор затравку - небольшой кристалл растворённого вещества.
Например, при определённой концентрации таких молекул в воде могут получаться жидкие кристаллы, в которых молекулы не только одинаково ориентируется, но и образуют жесткую ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат Просмотров: 7487 Комментариев: 4 Похожие работы
Оценило: 10 человек Средний балл: 2.9 Оценка: 3     Скачать
Синтетические ювелирные камни
Содержание Введение. 2 Глава 1. Основные методы выращивания синтетических ювелирных камней. 4 Глава 2. Синтетические корунды.. 8 Глава 3 ...
Синтез драгоценных ювелирных и технических камней по способу М.А. Вернейля считается классическим и является первым промышленным методом выращивания кристаллов корунда, шпинели и ...
В расплав на вытяжном валу опускают затравку из материала будущего кристалла, и на ней наращивается синтетический материал до нужной толщины.
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат Просмотров: 4334 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Исследование твердых электролитов
Введение Ионика твердого тела как область науки, лежащая на пересечении физики и химии твердого тела, электроники и электрохимии, кристаллографии и ...
Оптимальные условия получения кристаллов определяются, исходя из фазового состава исходного вещества и его вида (порошок, слиток и т.п.), типа кристаллшапионной атмосферы, вида ...
Хорошим примером служит структура модельного кристалла AgI (рис.1). Кристаллический каркас "держат" анионы иода, а два катиона серебра могут размещаться по 12 тетраэдрическим ...
Раздел: Рефераты по химии
Тип: дипломная работа Просмотров: 2745 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 1 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно     Скачать
Конспект лекций по биофизике
Биофизика как наука Биофизика - это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающие в биосистемах на разных уровнях организации ...
В процессе хим синтеза из исходных симметричных молекул хиральное вещество образуется всегда в виде рацимической смеси, которое содержит по 50% молекул D, L - форм хирального ...
K-Na-АТФаза - молекула из двух субъединиц, имеющих внутренние полости: -большая субъединица (полипептид), -малая субъединица (гликопротеид). обладает высоким сродством к Na +, - к ...
Раздел: Рефераты по биологии
Тип: реферат Просмотров: 1104 Комментариев: 2 Похожие работы
Оценило: 2 человек Средний балл: 4 Оценка: неизвестно     Скачать

Все работы, похожие на Реферат: Кристаллизация, структурно-химическое модифицирование и адсорбционные свойства цеолитов. (физхимия) (1606)

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(150696)
Комментарии (1839)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru