روش و ویژگی های تهیه الک مولکولی زئولیت از خاک رس طبیعی سیلیکومینسنت

الک مولکولی زئولیت نوعی کریستال سیلیکومینات با ساختار منافذ منظم است. به طور گسترده ای در زمینه های جذب و جداسازی گاز، کاتاليز صنعتی، کنترل آلودگی يون فلزات سنگين و مانند آن استفاده می شود. سنتز هیدروترمال سنتی الک مولکولی زئولیت اغلب محصولات شیمیایی حاوی سیلیکون و آلومینیوم و قالب آلی را به عنوان مواد اولیه می گیرد که نه تنها گران است، بلکه محیط زیست را نیز آلوده می کند.
در سال های اخیر با محبوبیت مفهوم «صنعت شیمیایی سبز»، رس های آلومینوسیلیکات طبیعی مانند کائولین، مونتموریلونیت، رکتوریت و بی سواد به دلیل ذخایر غنی و قیمت پایین، پتانسیل زیادی به عنوان مواد اولیه برای سنتز الک های مولکولی زئولیت نشان داده اند. فرایندهای سنتز آن ها عمدتاً شامل روش دانه، روش فاز جامد کمک بخار و روش بدون حلال است.
1. روش دانه
از آنجا که هولمز و همکارانش تولید الک مولکولی ZSM-5 با خلوص بالا را با کائولین طبیعی به عنوان منبع سیلیکون و الک مولکولی تجاری به عنوان دانه کریستال گزارش کردند، روش دانه کریستال هزینه تولید را تا حد زیادی کاهش داده است زیرا می تواند دوره القای سنتز را تا حد زیادی کوتاه کند، مانع تشکیل کریستال های هیبریدی و تنظیم اندازه دانه و همچنین ویژگی های فرایند سنتز سبز شود، عملیات ساده و مناسب و بدون قالب آلی، آن را تبدیل به یکی از مسیرهای نماینده از سبز مصنوعی زئولیت الک مولکولی.
مکانیسم سنتز خاک رس مبتنی بر زئولیت الک مولکولی با روش دانه تمایل به مکانیسم سنتز فاز مایع, است که, دانه زئولیت تا حدی در مرحله اولیه تبلور حل به شکل قطعات کوچک با ساختار واحد اولیه از الک مولکولی زئولیت; در عین حال ژل آلومینوزیلیکات تشکیل شده توسط چند تراکم انحلال گونه آلومینوآلیسیکات فعال تولید شده توسط فعال شدن خاک رس آلومینوآلیسیکات طبیعی به تدریج قطعات دانه را می پیچد و تحت هدایت ساختار دانه متبلور می شود تا ساختار پوسته ای با دانه به عنوان هسته تشکیل شود. با گسترش زمان تبلور، ژل آلومینیومی بی شکل به تدریج واحدهای ساختاری الک مولکولی اولیه را تولید می کند که از پوسته به هسته از طریق پلیمریزاسیون غلظت رسوب می کنند و در نهایت پلیمر فعال زمین شناسی و معدنی تشکیل شده توسط پلیمریزاسیون رسی را به الک مولکولی زئولیت تبدیل می کنند.
2. روش ترکیب فاز شبه جامد
این فناوری در این است که اسپیزر برای تبلور مواد اولیه برای سنتز الک مولکولی زئولیت در فاز بخار حلال واکنش و عامل هدایت ساختار استفاده می شود. در مقایسه با فرایند سنتز هیدروترمال سنتی، سیستم سنتز فاز شبه جامد در سنتز ZSM-5، SSZ-13، SAPO-34 و دیگر زئولیت ها در سال های اخیر به دلیل مزایای آن مانند مقدار کمتر قالب، صرفه جویی در آب و حذف مراحل جداسازی بین محصولات و مشروب مادر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است.
فرایند تبلور زئولیت بر پایه رسی سیلیکا آلومینای طبیعی که توسط فناوری سنتز فاز شبه جامد تهیه می شود، بیشتر در راستای مکانیسم تبلور دو فاز بین سنتز فاز جامد و فاز مایع است. این است که، در مرحله اولیه تبلور الک مولکولی زئولیت مصنوعی فاز جامد، رسی سیلیکالومینسنت طبیعی تحت عمل دوگانه بخار آب و یون های هیدروکسید قلیایی قوی متصل به سطح مواد اولیه جامد حل می شود، گونه های فعال سیلیکون و آلومینیوم را تولید می کند، و منجر به تبلور به میکروکریستال های الک مولکولی زئولیت می شود. با گسترش زمان تبلور، ZEOLITE CRYSTALLITES گونه های سیلیکونی و آلومینیومی فعال تری را از محیط اطراف خود جذب می کند، و به تدریج با توجه به مکانیسم اسوالد تحت عمل Na + و عامل هدایت ساختار رشد می کند. در محیط بخار، انتقال جرم و انتقال حرارت گونه های فعال سیلیکون و آلومینیوم در محیط اطراف هسته کریستال به شدت افزایش می یابد، که نه تنها فعالیت سطح ژئوپلیمر را کاهش می دهد و باعث می شود قالب آلی آسان به سطح مواد اولیه جامد پایبند باشد، بلکه باعث ترویج بیشتر depolymerization و بازآرایی ژئوپلیمر، بنابراین سرعت رشد کریستال را تسریع می کند.
اگرچه تهیه الک مولکولی زئولیت مبتنی بر خاک رس توسط فاز جامد مانند فناوری سنتز بر ویژگی های سنتز سبز تعداد زیادی از حلال های مصنوعی غلبه می کند، اما به دلیل یک سری مشکلات عملی، مانند عملیات سنتز دست و پا گیر، فشار بیش از حد در سیستم در هنگام تبلور و نبوغ محصولات مصنوعی، هنوز قادر به صنعتی شدن نیست.
3. حلال روش آزاد
به منظور غلبه بر مشکلات تخلیه بزرگ محلول قلیایی، آلودگی محیط زیست، عملکرد کم تک کتری و فشار بالای سیستم سنتز ناشی از استفاده از آب حلال در سنتز سنتی الک مولکولی زئولیت، فناوری سنتز بدون حلال الک مولکولی زئولیت مبتنی بر رس به وجود آمد. از آنجا که سنتز بدون حلال الک مولکولی زئولیت متعلق به برهم کنش بین حالت جامد و جامد است، و هیچ اضافه حلالی در فرایند سنتز آن وجود ندارد، مشکلات انتشار حلال و فشار سنتز ناشی از تولید زئولیت به طور کامل از بین می رود.
در حال حاضر در نظر گرفته می شود که سنتز بدون حلال الک مولکولی زئولیت مبتنی بر رس از مکانیسم تبدیل حالت جامد پیروی می کند. این است که تشکیل تبلور زئولیت باید چهار مرحله را پشت سر می برد: انتشار، واکنش، هسته سازی و رشد. متفاوت از سنتز دانه هیدروترمال و سنتز فاز جامد کمک بخار، نه انحلال مواد اولیه فاز جامد وجود دارد و نه درگیری مستقیم فاز مایع در هسته سازی و رشد کریستال زئولیت در فرایند سنتز بدون حلال. در فرایند سنتز زئولیت، طولانی کردن زمان سنگ زنی و تقویت نیروی سنگ زنی نه تنها می تواند فرصت تماس بین مولکولی را افزایش دهد و انتشار خودبه خودی مولکول ها را تسهیل کند، بلکه انرژی آزاد سطحی اجزای واکنش را نیز افزایش دهد، به طوری که انرژی آزاد کل سنتز زئولیت ها را افزایش دهد. در فرایند تبلور، بسته به خلاء های غنی و اختلاف گرادیان غلظت بین رابط های فاز، گونه های فعال سیلیکون و آلومینیوم تولید شده توسط فعال سازی و depolymerization پلیمریزه رسی سیلیکوآلومینسنت طبیعی و به تدریج تشکیل یک "هسته کریستال" اولیه، و سپس آنها ادامه خواهد داد چند متراکم، متراکم و در نهایت به مولکولی الک تک کریستال متصل شده است.

دسته