Tỷ lệ Silica Alumina của sàng phân tử Zeolite là gì

Tỷ lệ Silica Alumina của sàng phân tử Zeolite là gì?

Tỷ lệ silica alumina (SiO₂/AlO₃tỷ lệ mol) là thông số điều chỉnh quan trọng đối với hiệu suất cốt lõi của sàng phân tử zeolit, ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định khung của chúng, sự phân bố vị trí axit và cấu trúc liên kết lỗ rỗng. Hãy cùng tìm hiểu về các loại-đặc điểm, mối quan hệ hiệu suất-của sàng phân tử zeolit ​​với các tỷ lệ nhôm-silicon khác nhau, cũng như khả năng tương thích ứng dụng của chúng trong hóa dầu, bảo vệ môi trường, v.v.

Định nghĩa tỷ lệ Silica Alumina

• Tỷ lệ silica alumina đề cập đến tỷ lệ mol hoặc tỷ lệ nguyên tử (Si/Al) của tứ diện silicon{0}}oxy (SiO₄) thành tứ diện nhôm{0}}oxy (AlO₄) trong khung sàng phân tử. Và giá trị của nó quyết định mật độ điện tích của khung cũng như cách bù cation.
• Sàng phân tử có tỷ lệ silica alumina thấp có mật độ điện tích âm cao trong khung và cần một lượng bù cation lớn. Khung sàng phân tử có tỷ lệ silica alumina cao bị chi phối bởi các liên kết Si{1}}O-Si mạnh và cấu trúc tôpô của nó có độ ổn định nhiệt cao. Tỷ lệ silica alumina điều chỉnh cường độ axit, phân bố kích thước lỗ rỗng và tính kỵ nước của sàng phân tử, khiến nó phù hợp với các tình huống công nghiệp khác nhau.

Phân loại sàng phân tử Zeolite

Cơ chế điều chỉnh tỷ lệ Silica Alumina

• Điều chỉnh độ axit: Các nguyên tử nhôm là nguồn gốc của các tâm axit Brønsted và tỷ lệ alumina silic ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ và cường độ axit: Khi tỷ lệ alumina silic tăng từ 20 lên 150, tổng lượng tâm axit yếu (khử hấp phụ ở 120 độ) và tâm axit mạnh (giải hấp phụ ở 400 độ) của HZSM-5 giảm 40%. Tỷ lệ các vị trí axit mạnh trong tỷ lệ silica alumina cao (như ZSM-5-300) giảm, ức chế phản ứng chuyển hydro và độ chọn lọc propylene tăng lên 81,5%.
• Cấu trúc lỗ rỗng và hiệu suất hấp phụ: Khi tỷ lệ silica alumina của sàng phân tử ZSM-22 tăng từ 40 lên 130, thể tích lỗ rỗng đầu tiên tăng lên 0,25 cm³/g rồi co lại còn 0,18 cm³/g, because the framework shrinkage is aggravated under high silicon conditions. ZSM-5 molecular sieve with a silica alumina ratio of >100 có khả năng hấp phụ 41 mg/g đối với toluene, cao hơn 70% so với ZSM-5 với tỷ lệ silica alumina là 38, vì tính kỵ nước tăng cường làm giảm khả năng hấp phụ cạnh tranh của các phân tử nước.
• Độ ổn định nhiệt và độ bền thủy nhiệt: Loại -silic Y-thấp (SiO₂/Al₂O₃=2) trải qua quá trình xẹp khung xương ở góc 660 độ , trong khi-silic cao ZSM-5 (SiO₂/Al₂O₃>30) có thể chịu được nhiệt độ lên tới 900 độ. Khi tỷ lệ silica alumina trong chất xúc tác Cu/SSZ-13 tăng từ 6 lên 16, tốc độ duy trì hoạt tính SCR tăng từ 45% lên 85% sau khi xử lý thủy nhiệt ở 800 độ/16h, do tốc độ khử nhôm giảm.

Chiến lược thích ứng tỷ lệ Silica Alumina trong các ứng dụng công nghiệp

• Cracking xúc tác chất lỏng (FCC): Khi tỷ lệ silica alumina của rây phân tử USY là 6-8, độ chọn lọc than cốc giảm 2,5 điểm phần trăm và hiệu suất dầu nhẹ tăng 3%.
• Metanol và olefin (MTO): Khi tỷ lệ silica alumina của rây phân tử SAPO-34 là 0,3-0,5 thì độ chọn lọc ethylene/propylene đạt 80%. Tỷ lệ silica alumina quá cao sẽ đẩy nhanh quá trình lắng đọng cacbon của các hydrocacbon thơm đa vòng và gây ra hiện tượng mất hoạt tính.
• Hấp phụ VOC: Khả năng hấp phụ của rây phân tử ZSM-5 với tỷ lệ silica alumina 300 đối với dòng benzen là 120 mg/g và thời gian thẩm thấu kéo dài đến 66 phút, tốt hơn so với 40 mg/g than hoạt tính.
• Loại bỏ NOx: Khi tỷ lệ silica alumina của chất xúc tác Cu/LTA là 16-23, tỷ lệ chuyển đổi NOx duy trì ở mức 90% sau quá trình lão hóa thủy nhiệt ở 600 độ, vừa có hoạt tính vừa có độ bền cao.
• Kiểm soát giải phóng thuốc: Tỷ lệ silica alumina thấp (1,5 ~ 2,0) rây phân tử zeolite loại A đạt được sự giải phóng ibuprofen bền vững thông qua quy định kích thước lỗ chân lông, với tỷ lệ giải phóng 24 giờ là 95%.
• CO₂thu giữ: Amin-sàng phân tử zeolit ​​loại X có chức năng (tỷ lệ silic alumina 2,5) duy trì lượng CO₂khả năng hấp phụ 12% trọng lượng trong điều kiện ẩm ướt và khả năng chống nước tăng gấp 3 lần.