天然シリカアルミナ粘土からのゼオライトモレキュラーシーブの調製方法及び特性
ゼオライトモレキュラーシーブは、ガス吸着分離、工業触媒、重金属イオン汚染制御および他の分野で広く使用されている規則的な細孔構造を有するアルミノシリケート結晶の一種である。従来のゼオライトモレキュラーシーブの水熱合成では、シリコンとアルミニウムを含む化学製品と有機テンプレートを原料として使用することが多く、これは高価であるだけでなく、環境を汚染します。 近年、「グリーン化学工業」の概念の普及に伴い、カオリン、モンモリロナイト、レクトライト、イライトなどの天然シリカアルミナ粘土は、豊富な埋蔵量と低価格の利点を持っています。それは大きな可能性を示しており、その合成方法は主にシード法、蒸気アシスト固相法および無溶媒法を含む。 1. シード法 Holmesらは、天然カオリンをケイ素源とし、市販のモレキュラーシーブを種結晶として用いた高純度ZSM-5モレキュラーシーブの製造を報告したので、種結晶法は合成誘導期間を大幅に短縮し、ヘテロ結晶の形成および調節を阻害することができる。粒径などの優れた効果、ならびに緑色合成プロセスの特性、簡単で便利な操作、合成のための有機テンプレート剤がなく、生産コストを大幅に削減することは、現在、ゼオライトモレキュラーシーブの緑色合成の代表的な経路の1つとなっている。 種結晶によって粘土系ゼオライトモレキュラーシーブを合成するメカニズムは、液相合成メカニズム、すなわち、ゼオライト種子が結晶化の初期段階で部分的に溶解し、ゼオライトモレキュラーシーブの一次単位構造を有する小さな断片を形成する傾向がある。同時に、それらは天然シリカ - アルミナ粘土によって活性化される 生成された活性シリカ - アルミナ種は溶解 - 重縮合してアルミノシリケートゲルを形成し、これは徐々に種結晶断片を包み込み、種結晶の構造的指導の下で結晶化し、種結晶をコアとするシェル構造を形成する。結晶化時間の延長に伴い、非晶質アルミン酸塩ゲルは、縮合重合によってシェルからコアに堆積される一次分子篩構造単位を徐々に生成し、最終的に粘土解重合によって形成された活性ジオミネラルポリマーに変換する。ゼオライトモレキュラーシーブとなる。 固相合成法 この技術の特徴は、ゼオライト合成原料をモレキュラーシーブの反応溶媒の気相に置き、スペーサーを用いて結晶化合成用の構造規定剤とすることにある。従来の水熱合成プロセスと比較して、固相合成システムは、SSZ-13およびSAPO-34などのゼオライトの合成において、ZSM-5のために近年研究者によって広く使用されている。 固相合成技術によって調製された天然シリカ - アルミナ粘土系ゼオライトモレキュラーシーブの結晶化プロセスは、固相合成と液相合成の間の二重相結晶化メカニズムとより一致している。すなわち、固相合成ゼオライトモレキュラーシーブの結晶化の初期段階では、固体原料の表面に付着した水蒸気と強アルカリ水酸化物イオンの二重作用により天然シリカアルミナクレーが溶解し、活性ケイ素種やアルミニウム種が生成される。、結晶子をゼオライトモレキュラーシーブに結晶化させる上でリードをとった。結晶化時間の延長に伴い、ゼオライト微結晶は周囲からより活性なシリコンおよびアルミニウム種を吸収し、Na+および構造指向剤の作用下でオズワルド機構に従って徐々に成長する。蒸気環境では、結晶核の周囲環境における活性ケイ素およびアルミニウム種の物質移動および熱伝達が大幅に増加し、ジオポリマーの表面の活性を低下させるだけでなく、有機テンプレートを固体原料の表面に付着させやすくする。また、ジオミネラルポリマーのさらなる解重合および再配列を促進し、それによって結晶の成長速度を加速する。 固相合成技術による粘土系ゼオライトモレキュラーシーブの調製は、多量の合成溶媒の緑色合成特性を克服しているが、実際の合成操作は煩雑すぎたり、結晶化時に系内の圧力が大きすぎたり、合成生成物が混入したりする。一連の実際的な問題は、いまだに工業的に適用することができない。 3. 無溶剤方式 従来のゼオライトモレキュラーシーブの合成において、大量のアルカリ溶液排出が環境を汚染し、釜当たりの収率が低く、合成系が高圧であるという問題を克服するために、粘土系ゼオライトモレキュラーシーブの無溶媒合成技術が誕生した。ゼオライトモレキュラーシーブの無溶媒合成は固体と固体の相互作用に属するため、合成過程で溶媒を添加しないため、ゼオライト製造に伴う溶媒排出や合成圧力の問題を完全に解消します。 現在、粘土系ゼオライトモレキュラーシーブの無溶媒合成は固相転移機構に従っていると考えられている。つまり、ゼオライトの結晶化の過程では、拡散、反応、核生成、成長の4段階を経ます。水熱種結晶合成および水蒸気支援固相合成との違いは、ゼオライトモレキュラーシーブの無溶媒合成の過程で、固相原料の溶解も、モレキュラーシーブ核生成および結晶成長における液相の直接関与もないことである。ゼオライト合成の過程において、粉砕時間を延長し、粉砕強度を増加させることは、分子の自発的拡散を助長する分子間接触の機会を増加させるだけでなく、反応成分の表面自由エネルギーを増加させ、それによってゼオライト合成の総自由エネルギーを増加させる。目的。結晶化プロセスの間、相界面間の豊富な空隙および濃度勾配の違いに応じて、天然のシリコアルミナ粘土の活性化および解重合によって生成された活性ケイ素およびアルミニウム種が重合し、徐々に一次「結晶核」を形成し、次いで連続的に重縮合、縮合を形成し、そして最終的にモレキュラーシーブ単結晶に結合する。
カーボンモレキュラーシーブ膜を用いた有機液体分子の逆浸透分離
分離と精製は、生産と生活において非常に重要です。生産プロセスのエネルギーの約40〜60%が分離精製に使用されます。異性体間の分離など、類似の物理的性質を有する物質の分離も非常に困難である。膜系分離法は、分離効率を向上させることができれば、エネルギー消費を大幅に削減できる。例えば、有機溶液ナノ濾過膜は、価値の高い製品の精製に使用されるが、分子特異性が不十分であるため、同様の分子サイズの分子を効果的に分離することができない。より良い分離精製方法を得て、エネルギー消費を効果的に削減し、分離効率を向上させるためには、研究者は依然として研究を続ける必要があります。 成果紹介 8月19日、米国ジョージア工科大学化学・生体分子工学部のライアン・P・リブリー(Ryan P. Lively)は、潜在的な有機溶媒逆浸透技術(OSRO)として、Natureの不斉炭素分子篩(CMS)中空糸膜を報告した。材料。炭素モレキュラーシーブを用いた有機溶媒逆浸透技術は、有機物の相を変化させる必要がないだけでなく、分離プロセスにおけるエネルギー損失を低減するだけでなく、同様の分子サイズの有機物を効果的に分離する。著者らは、CMSフィルム中のパラキシレンおよびオルトキシレンの透過性の変化を用いて、CMSの透過性能を反映した。 カーボンモレキュラーシーブ膜を用いることで、有機液体分子の逆浸透分離が可能となり、相形態を変えてエネルギー消費を低減することなく、効率的に分離を完了させることができる。 前途 分離膜の低温高圧下での透析分離技術を用いることで、エネルギー消費を大幅に削減することができますが、分離効率や分離選択性は依然として大きな課題であり、大多数の研究者の継続的な努力が依然として必要とされています。
水素分離用セルロースカーボンモレキュラーシーブ
炭素分子ふるい 天然ガスからの水素(H2)製造は、将来の低炭素エネルギーと温室効果ガスの排出削減のための最も有望な技術の1つと考えられています。従来のH精製技術と比較して、膜ベースの分離技術は、エネルギー効率が高く、環境にやさしいことから、大きな注目を集めています。しかしながら、現在一般的に使用されているH2およびCO2分離膜は、通常、低い分離性能、高いコスト、および高温高圧下での安定性が低いことに悩まされる。したがって、商業的に実行可能なH2精製膜を調製することは依然として困難である。カーボンモレキュラーシーブ(CMS)膜は、高温でのポリマー前駆体の制御された炭化によって作られ、剛直な孔構造を有する。CMSメンブレンを膜モジュールに適した中空糸状にすると、高温高圧の特性を有することが期待される。 セルロースは強い鎖間および鎖内水素結合を有し、これはほとんどの溶媒に難溶性であり、N-メチルモルホリン-N-オキシド(NMMO)、イオン液体および無機塩のような少数の溶媒のみで、それらの水素結合ネットワークを効果的に破壊することができる。しかし、正確なセルロース/溶媒/非溶媒三元相図を得ることは、このシステムの巨大な粘度のために依然として困難である。 これに基づき、ノルウェー工科大学のXuezhong Heらは、セルロース/イオン液体/水系の凝固温度と最終炭化温度を調整して炭素中空糸膜(CHFM)を作製し、H2分離に利用した。 研究者らは、乾式および湿式紡糸プロセスを通じて不斉セルロース中空糸前駆体を調製し、次いで水と交換して元の溶媒EmimAcおよびDMSOを除去し、最後に高温炭素化によって対応する微多孔構造を得た。SEM画像から、異なる炭化温度を用いても、約3μmの外側選択層と多孔質内側支持層の非対称構造が依然として維持されていることがわかる。最低炭化温度でのCHFM-550は、最も低い硬度およびヤング率を有する。炭化温度の上昇に伴い、硬度およびヤング率は徐々に増加する。硬度および弾性率の増加は、炭化温度の上昇によって引き起こされる内部構造変化に起因する可能性がある。同時に、炭化温度の上昇に伴い、細孔ピーク>5Å弱まり、細孔ピーク 800およびH2/CH4の選択率は>5700であり、一部のプロセスでH2精製の可能性を提供する。 要約すると、この研究は、微結晶セルロースとEmimAcを紡糸することによって不斉セルロース中空糸材料を作製した。得られたセルロース中空糸を高温で炭化して、微多孔構造がH2を他のガスから分離するのに役立つ不斉中空糸膜を得る。
4Aモレキュラーシーブス、13xモレキュラーシーブの役割
モレキュラーシーブ 3Aモレキュラーシーブ 4Aモレキュラーシーブ 5Aモレキュラーシーブ 13Xモレキュラーシーブ カーボンモレキュラーシーブ 3Aモレキュラーシーブは主に以下で使用されます。 化学、石油、製薬、絶縁ガラスおよび他の産業のための乾燥剤。これは、分解ガス、ブタジエン、プロピレン、アセチレンなどの不飽和炭化水素材料の工業用脱水に使用されます。また、ガス、極性液体、天然ガスの乾燥にも使用できます。 3Aモレキュラーシーブの細孔径が小さいため、吸着プロセス中に他の分子の共吸着を効果的に制御できます。 4Aモレキュラーシーブは主に以下で使用されます。 閉鎖ガスまたは液体システムにおける静的脱水。 家庭用冷凍システム、医薬品包装、カーエアコン、電子部品、生鮮化学物質の静的乾燥剤として、またはコーティングプラスチックシステムの脱水剤として。 また、工業における飽和炭化水素材料の乾燥に使用することができ、メタノール、エタノール、硫化水素、二酸化炭素などを吸着することができる。R-12 および R-22 システムで利用できます。 また、アルゴンの精製、試薬無水エタノールの調製などの気体および液体成分の分離精製にも使用できます。 3Aモレキュラーシーブスにより吸着できるモレキュラーシーブに4A分子が吸着できる。 5Aモレキュラーシーブは主に以下で使用されます。 n-イソパラフィンの分離、酸素と窒素の分離、化学、石油、天然ガス、アンモニア分解ガス、その他の産業ガスと液体の乾燥と精製。 13Xモレキュラーシーブは主に以下で使用されます。 13Xモレキュラーシーブの孔径は10Aであり、任意の分子の吸着は10A未満である。触媒共担体、水と二酸化炭素の共吸着、水と硫化水素ガスの共吸着に用いることができる。主に薬や空気圧縮システムの乾燥に使用されます。プロフェッショナルな多様性。 カーボンモレキュラーシーブは、主に以下で使用されます。 炭素モレキュラーシーブは、PSA窒素発生装置上の吸着剤である。圧力スイング吸着(PSA)の原理を採用して、空気から窒素を分離します。
4aモレキュラーシーブがアセトニトリルを処理するのにどれくらいの時間がかかりますか?
活性化された4aモレキュラーシーブがアセトニトリル脱水の過程で濁った場合、それは最初に水で洗浄され、次に活性化のためにマッフル炉に入れられ、次いで使用されるので、濁りは対処されない。 4a型モレキュラーシーブにより処理されたアセトニトリルの水分除去方法 1.五酸化リンを加え、五酸化リンが黄色に変わらなくなるまで還流し、窒素保護下で蒸散させる。 2.水素化カルシウムを加えて6〜8時間還流し、窒素保護下で蒸散する。 3.モレキュラーシーブで水を除去し、4Aモレキュラーシーブを約300°で6〜8時間乾燥させ、窒素保護下で室温まで冷却し、窒素保護下でアセトニトリルに追加するか、乾燥環境で12時間以上放置する。 4.シリカゲルまたは4Aモレキュラーシーブを加えてアセトニトリル中の水を除去し、水素化カルシウムを加えて水素が放出されなくなるまで攪拌し、酢酸を除去して少量の水のみを残す。その後、高い還流比で蒸留し、水分が入らないように注意してください。このため、水素化カルシウムを還流するか、蒸留フラスコに0.5%~1%の五酸化リンを加えて、残りの水分の大部分を除去する。五酸化リンは、オレンジ色のポリマーを形成するため、過剰には避けるべきです。 5. (1)予備水分除去 容器にアセトニトリルを入れ、4Aモレキュラーシーブ(乾燥モレキュラーシーブ)に入れ、密閉容器に12時間入れる。 (2) 訂正予備水分除去後の溶液をナスフラスコに投入し、適量の五酸化リンを添加し、磁気攪拌ローターを用いる。五酸化リンの色が暗くならなくなるまで蒸留する(通常5〜6時間)。ディスペンサー内の溶液を放出した(溶液を入れたボトルを洗浄するために使用し、ヘアドライヤーで乾燥した)。その後、溶液を入れたボトルを密閉し、ディスペンサーの下端に接続し、加熱を続けて残りの溶液を留出させ、約100mlの蒸気を残した。注:溶液はプロセス全体を通して沸騰したままでなければなりません。 (3)保存:乾燥モレキュラーシーブに整流液を加え、光から離れた密閉した場所に保管する。 6.アセトニトリルは水およびアルコールと無限に混和性であり、水と二元共沸混合物を形成することができる。その組成および共沸混合物は以下の通りである:共沸混合物:摂氏77度(101.33kpa)、アセトニトリル含量77%(W)アセトニトリル脱水、アセトニトリルおよび水のために無限に混和性であり、アセトニトリルは脱水が困難である。アセトニトリルと水は共沸混合物を形成することができるが、水は分離できない。さらなる精製のために、無水塩化カルシウムで乾燥し、濾過し、0.5〜1%の5酸化リン(P2O5)を加えて還流し、次いで常圧下で蒸留することができる。五酸化リン(P2O5)が着色しなくなるまでこの操作を繰り返し、新たに溶融した無水炭酸カリウム(K2CO3)を蒸留用に加え、微量の五酸化リン(P2O5)を除去します。 7.アセトニトリルに五酸化リン(5-10g / V)を加え、2〜3日間還流してから蒸し出すと、ほとんどの水を取り除くことができます。塩化カルシウム乾燥管は、還流中に凝縮管に追加する必要があることに注意してください。五酸化リンの過剰添加は、オレンジ色のポリマーが形成される可能性があるため避けるべきである。蒸留アセトニトリルに少量の炭酸カリウムを加えて再蒸留し、微量の五酸化リンを除去し、最後に分画カラムで分画します。それは非常に面倒ですが、それを取り除く方が純粋です。 8. KMnO4とK2CO3で8時間還流し、その後、P2O5を入れた丸底フラスコに蒸します。さらに5時間還流し、その後蒸発させた。
4Aモレキュラーシーブの嵩密度はどのくらいですか?
吸着乾燥剤として、4Aモレキュラーシーブがより頻繁に使用される。4Aモレキュラーシーブの嵩密度はどのくらいですか?4A分子篩回転楕円体および棒。 4aモレキュラーシーブストリップは、直径1.5〜1.7mm、嵩密度≥0.66g / ml、直径3.0〜3.3mm、嵩密度≥0.66g / mlを有する。 4aモレキュラーシーブ球状直径1.7〜2.5mm、嵩密度≥0.7g / ml、直径3.0〜3.3mm、嵩密度≥0.7g / ml; パラメータには、粒径の認定、摩耗速度、圧縮強度、静的水吸着率、ホルムアルデヒド吸着率、包装含水率なども含まれます。 4aモレキュラーシーブは、水、メタノール、エタノール、硫化水素、二酸化硫黄、二酸化炭素、エチレン、プロピレンなどを吸着することができ、4Aを超える直径の分子(プロパンを含む)を吸着せず、水に対する吸着性能は他のモレキュラーシーブよりも優れています。これは、より大きな投与量を有する工業用モレキュラーシーブ品種である。大気中の水分の蒸発には110°Cで問題ありませんが、モレキュラーシーブ内の水分は排出できません。そのため、実験室では、マッフル炉で乾燥させることにより活性化・脱水することができる。気温は350°C。 常圧下で8時間乾燥させる(真空ポンプがある場合は、空気抽出で150°Cで乾燥させることができます)。活性化されたモレキュラーシーブは、空気中で約200°C(約2分間)に冷却される、すなわち、直ちに乾燥した場所に保管されるべきである。可能であれば、乾燥窒素を使用して使用後に装置を保護し、汚染物質が空気中に再び現れるのを防ぎます。活性化された4aモレキュラーシーブは、空気中で約200°C(約2分)に冷却する必要があります。. モレキュラーシーブのSi/Al比の影響 100未満はシリコン対アルミニウム比が低く、100〜200は中シリコン対アルミニウム比である。200個以上は高シリコンである。ケイ素とアルミニウムの比率が高いほど、熱安定性と熱伝導率が向上し、酸性度が弱くなります。アルミニウム含有モレキュラーシーブは、表面酸性を有する。その酸性度の理由は、Alが3価であり、Siが4価であるためである。はい、モレキュラーシーブのL酸の供給源である3配位アルミニウムには一対の電荷があります。電荷のバランスをとるために、アルミニウムに水酸基が結合している場合、これがB酸の供給源となる。 モレキュラーシーブのシリカ - アルミナ比は、その酸特性、すなわち酸含有量および酸強度に強く影響し得る。ケイ素とアルミニウムの比率が高くなると、ケイ素が増え、酸の量が減り、同時に酸強度も高まります。 モレキュラーシーブは合成プロセスでナトリウム塩を使用するので、形成されたモレキュラーシーブは最初にNa型であり、NH4+イオン交換および焙煎後にH型を得ることができる。H型モレキュラーシーブは、多量のB酸を有する。したがって、Si/Al比は酸触媒反応に決定的な影響を与える。