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离子交换法 通常在水溶液中将Na-分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛,通式如下: 式中 Z-表示阴离子骨架,Me+表示需交换的阳离子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常为 中空玻璃分子筛氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同,称为分子筛对阳离子的选择顺序,例如:13X型分子筛的选择顺序为Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列参数表示交换结果:交换度,即交换下来的Na+量占分子筛中原有Na+量的百分数;交换容量,为每100克分子筛中交换的阳离子毫克当量数;交换效率,表示溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化剂,有时尚需将交换所得产物与其他组分调配,这些组分可能是其他催化活性组分、助催化剂、稀释剂或粘合剂等,调配好的物料经成型即可进行催化剂的活化。
由于分子筛具有的吸附性能、离子交换性能和催化性能,被广泛用作吸附材料、离子交换材料以及催化材料,其中:吸附材料主要用于工业与环境领域各种气体的分离、净化与干燥,如天然气、石油裂解气等化工原料的脱水干燥、节能型建筑中空玻璃干燥剂、脱二氧化碳和脱硫、正异构烷烃的分离、二甲苯异构体的分离、烯烃分离、氧氮分离、制冷剂干燥等;离子交换材料主要应用于洗涤助剂、放射性废料与废液的处理;催化材料主要应用于石油炼制与加工、石油化工、煤化工与精细化工领域中大量工业催化过程。
我国分子筛行业起步较晚,一直扮演追赶者角色。20世纪50、60年代,我国开始了分子筛研究,合成了A型、X型、Y型等分子筛,开始进行工业生产,随后我国陆续在上海、大连、河南等地建厂,主要用于生产分子筛吸附剂和脱水脱氧用分子筛。20世纪80年代,金陵石化、吉林大学、中科院大连化学物理研究所等单位开始研发和工业化生产分子筛催化剂。
在医疗保健制氧方面:随着分子筛吸附性能的提升,制氧设备开始朝小型化方向发展。分子筛变压吸附制氧法因占地面积小,制氧,开始在医院供氧系统得到应用,未来将向中小医院进一步普及。分子筛式制氧机因制氧浓度高、使用方便、携带安全等特点开始成为家用制氧机的重要品种。未来,随着人民日益关注身体健康,分子筛制氧机作为医疗保健用氧的关键设备将广泛应用于高原和家用制氧人群。
在环境修复方面:近年来,部分科研机构开始尝试运用分子筛对盐碱地进行修复改良,取得了良好的修复效果。未来,利用分子筛治理盐碱地的方法将会在更大范围实验推广。
在特种分子筛方面:近年来,行业内企业正在开发特种气体净化用(如特殊气氛中痕量成分比如氧、氮的极深度去除)的分子筛、扬声器降频分子筛、吸音分子筛、香烟内的香精香味离子交换与吸附分子筛等新兴和特殊需求领域所需的分子筛吸附剂产品,进一步拓宽分子筛吸附剂的应用领域。
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