천연 실리카 알루미나 점토로부터 제올라이트 분자체의 제조 방법 및 특성
Zeolite 분자체는 가스 흡착 분리, 산업 촉매, 중금속 이온 오염 제어 및 기타 분야에서 널리 사용되는 일반 기공 구조를 가진 알루미노 실리케이트 결정의 일종입니다. 전통적인 제올라이트 분자 체의 수열 합성은 종종 실리콘 및 알루미늄 및 유기 템플릿을 원료로 포함하는 화학 제품을 사용하는데, 이는 비쌀뿐만 아니라 환경을 오염시킵니다. 최근 몇 년 동안 "녹색 화학 산업"이라는 개념이 대중화됨에 따라 카올린, 몬모릴로나이트, 렉토라이트 및 일라이트와 같은 천연 실리카 알루미나 점토는 풍부한 매장량과 저렴한 가격의 장점을 가지고 있습니다. 그것은 큰 잠재력을 보여 주었고, 합성 방법은 주로 종자 방법, 증기 보조 고체상 방법 및 무용매 방법을 포함합니다. 1. 종자 방법 Holmes 등은 천연 카올린을 실리콘 소스로, 상업용 분자체를 종자 결정으로 사용하여 고순도 ZSM-5 분자체를 생산한다고 보고했기 때문에 종자 결정 방법은 합성 유도 기간을 크게 단축시키고 헤테로 결정의 형성 및 조절을 억제 할 수 있습니다. 입자 크기와 같은 우수한 효과뿐만 아니라 녹색 합성 공정의 특성, 간단하고 편리한 조작, 합성을위한 유기 주형제 없음 및 생산 비용 크게 절감은 이제 제올라이트 분자 체의 녹색 합성을위한 대표적인 경로 중 하나가되었습니다. 종자 결정에 의해 점토계 제올라이트 분자체를 합성하는 메카니즘은 액상 합성 메카니즘, 즉 제올라이트 종자가 결정화의 초기 단계에서 부분적으로 용해되어 제올라이트 분자체의 일차 단위 구조와 함께 작은 단편을 형성하는 경향이 있다; 동시에, 이들은 천연 실리카 알루미나 점토에 의해 활성화되고 생성 된 활성 실리카 알루미나 종은 용해 - 중축합되어 알루미노 실리케이트 겔을 형성하며, 이는 종자 결정 단편을 점차적으로 감싸고, 종자의 구조적 지침에 따라 결정화되어 종결정을 코어로 한 쉘 구조를 형성합니다. 결정화 시간이 길어짐에 따라, 비정질 알루미네이트 겔은 응축 중합을 통해 쉘에서 코어로 증착되는 일차 분자 체 구조 단위를 점차적으로 생성하고, 최종적으로 점토 탈중합에 의해 형성된 활성 지오미네랄 폴리머를 변환시킨다. 제올라이트 분자 체가 되십시오. 2. 고상 합성법 이 기술의 특징은 제올라이트 분자체를 합성하기 위한 원료가 스페이서를 이용하여 결정화 합성을 위한 반응 용매와 구조 지향제의 증기상에 배치된다는 것이다. 전통적인 수열 합성 공정과 비교할 때, 고상 합성 시스템은 최근 몇 년 동안 연구진에 의해 널리 사용되어 왔으며 SSZ-13 및 SAPO-34와 같은 제올라이트의 합성에서 ZSM-5에 대해 널리 사용되었습니다. 고상 합성 기술로 제조된 천연 실리카 알루미나 점토계 제올라이트 분자체의 결정화 과정은 고상합성과 액상 합성 사이의 이중상 결정화 메커니즘과 더욱 일치한다. 즉, 고상 합성 제올라이트 분자체의 결정화 초기 단계에서, 천연 실리카-알루미나 점토는 고체 원료의 표면에 부착된 수증기와 강알칼리성 수산화 이온의 이중 작용 하에 용해되고, 활성 실리콘 및 알루미늄 종이 생성된다. , 제올라이트 분자체 결정체로의 결정화에 앞장섰다. 결정화 시간이 길어짐에 따라 제올라이트 결정자는 주변에서 더 많은 활성 실리콘 및 알루미늄 종을 흡수하고 Na + 및 구조 지시제의 작용하에 오스왈드 메커니즘에 따라 점차 성장합니다. 증기 환경에서 결정 핵의 주변 환경에서 활성 실리콘 및 알루미늄 종의 질량 전달 및 열 전달이 크게 증가하여 지오 폴리머 표면의 활성을 감소시킬뿐만 아니라 유기 주형을 고체 원료의 표면에 쉽게 부착 할 수 있습니다. 또한 지오미네랄 폴리머의 추가적인 탈중합 및 재배열을 촉진하여 결정의 성장 속도를 가속화합니다. 고상 합성 기술에 의한 점토 기반 제올라이트 분자 체를 제조하는 것은 다량의 합성 용매의 녹색 합성 특성을 극복하지만 실제 합성 작업이 너무 번거롭고 결정화 중에 시스템의 압력이 너무 커서 합성 생성물이 혼합됩니다. 일련의 실질적인 문제는 여전히 산업적으로 적용될 수 없습니다. 3. 무용제 방법 환경을 오염시키는 다량의 알칼리성 용액 배출의 문제점을 극복하기 위하여, 주전자당 수율이 낮고 제올라이트 분자체의 전통적인 합성에 용매 물을 사용하기 때문에 합성 시스템의 고압, 점토계 제올라이트 분자체의 무용매 합성 기술이 생겨나게 되었다. 제올라이트 분자체의 무용매 합성은 고체와 고체 상태의 상호 작용에 속하기 때문에 합성 과정에서 용매가 첨가되지 않으므로 제올라이트 생산으로 인한 용매 배출 및 합성 압력의 문제가 완전히 제거됩니다. 현재, 점토계 제올라이트 분자체의 무용매 합성은 고상 전이 메커니즘을 따르는 것으로 여겨진다. 즉, 제올라이트 결정화 과정에서 확산, 반응, 핵 형성 및 성장의 네 단계를 거칩니다. 수열 종자 결정 합성과 증기 보조 고상 합성의 차이점은 제올라이트 분자체의 무용매 합성 과정에서 고상 원료의 용해 나 분자체 핵 형성 및 결정 성장에 액상의 직접적인 개입이 없다는 것입니다. 제올라이트 합성 과정에서 분쇄 시간을 연장하고 분쇄 강도를 높이면 분자의 자발적 확산에 도움이되는 분자 간 접촉의 기회를 증가시킬 수있을뿐만 아니라 반응 성분의 표면 자유 에너지를 증가시켜 제올라이트 합성의 총 자유 에너지를 증가시킵니다. 목적. 결정화 과정 동안, 상 계면 사이의 풍부한 공극 및 농도 구배 차이에 따라, 천연 실리코알루미나 점토의 활성화 및 탈중합에 의해 생성된 활성 실리콘 및 알루미늄 종은 중합되어 점차적으로 일차 "결정 핵"을 형성한 다음, 연속적으로 중축합, 응축 형태 및 최종적으로 분자체 단결정으로 결합한다.
탄소 분자 체 막을 이용한 유기 액체 분자의 역삼투 분리
분리 및 정제는 생산과 삶에서 매우 중요합니다. 생산 공정에서 에너지의 약 40-60 %가 분리 및 정제에 사용됩니다. 유사한 물리적 성질을 갖는 물질의 분리는 또한 이성질체들 사이의 분리와 같이 매우 어렵다. 멤브레인 기반 분리 방법은, 분리 효율이 향상될 수 있다면, 에너지 소비를 크게 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 유기 용액 나노 여과막은 고부가가치 생성물의 정제에 사용되지만 분자 특이성이 불충분하기 때문에 유사한 분자 크기의 분자를 효과적으로 분리 할 수 없습니다. 더 나은 분리 및 정제 방법을 얻고 에너지 소비를 효과적으로 줄이며 분리 효율을 향상시키기 위해 연구자들은 여전히 연구를 계속해야합니다. 결과 소개 8 월 19 일, 미국 조지아 공과 대학 (Georgia Institute of Technology)의 화학 및 생체 분자 공학 학교 인 Ryan P. Lively는 잠재적 인 유기 용매 역삼투 기술 (OSRO)으로 자연의 비대칭 탄소 분자체 (CMS) 중공 섬유 막을보고했다. 재료. 탄소 분자체를 이용한 유기 용매 역삼투 기술은 유기물의 위상을 변경할 필요가 없을 뿐만 아니라, 분리 과정에서 에너지 손실을 감소시킬 뿐만 아니라, 유사한 분자 크기로 유기물을 효과적으로 분리한다. 저자들은 CMS의 투과 성능을 반영하기 위해 CMS 필름에서 파라 자일렌 및 오르토 자일렌의 투과성 변화를 사용했습니다. 탄소 분자체 멤브레인을 사용하여 유기 액체 분자의 역삼투 분리를 달성 할 수 있으며 위상 형태를 변경하고 에너지 소비를 줄이지 않고도 분리를 효율적으로 완료 할 수 있습니다. 전망 분리막의 저온 및 고압 하에서 투석 분리 기술을 사용하면 에너지 소비를 크게 줄일 수 있지만 분리 효율과 분리 선택성은 여전히 큰 과제이며 대다수의 연구자의 지속적인 노력이 여전히 필요합니다.
수소 분리를 위한 셀룰로스 탄소 분자체
탄소 분자 체 천연 가스로부터의 수소 (H2) 생산은 미래에 저탄소 에너지와 온실 가스 배출을 줄이기위한 가장 잠재적 인 기술 중 하나로 간주됩니다. 기존의 H 정제 기술과 비교할 때, 막 기반 분리 기술은 높은 에너지 효율과 환경 친화성으로 인해 광범위한 주목을 받았습니다. 그러나 현재 일반적으로 사용되는 H2 및 CO2 분리막은 일반적으로 고온 및 고압에서 낮은 분리 성능, 높은 비용 및 낮은 안정성으로 어려움을 겪습니다. 따라서, 상업적으로 실행 가능한 H2 정제막을 제조하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 탄소 분자체 (CMS) 멤브레인은 고온에서 폴리머 전구체의 탄화를 제어하여 만들어지며 단단한 기공 구조를 가지고 있습니다. 상기 CMS 멤브레인이 멤브레인 모듈에 적합한 중공사로 제조되는 경우, 고온 및 고압 저항의 특성을 가질 것으로 기대된다. 셀룰로오스는 강한 사슬 간 및 사슬 내 수소 결합을 가지고있어 N- 메틸 모르폴린 - N- 옥사이드 (NMMO), 이온성 액체 및 무기 염과 같은 몇 가지 용매만으로 대부분의 용매에 잘 용해되지 않아 수소 결합 네트워크를 효과적으로 방해 할 수 있습니다. 그러나 정확한 셀룰로오스 / 용매 / 비 용매 삼원 위상도를 얻는 것은이 시스템의 거대한 점도로 인해 여전히 어렵습니다. 이를 바탕으로 노르웨이 공과 대학 (Norwegian University of Technology)의 Xuezhong He 등은 셀룰로오스 / 이온 액체 / 물 시스템의 응고 온도와 최종 탄화 온도를 조정하여 탄소 중공 섬유 멤브레인 (CHFM)을 준비하고 H2 분리에 사용했습니다. 연구진은 건식 및 습식 방사 공정을 통해 비대칭 셀룰로오스 중공사 전구체를 제조한 후 물과 교환하여 원래 용매인 EmimAc과 DMSO를 제거하고, 최종적으로 고온 탄화를 통해 상응하는 미세다공성 구조를 얻었다. SEM 이미지로부터, 상이한 탄화 온도가 사용될 때 외부 선택성 층 및 약 3 μm의 다공성 내부 지지층의 비대칭 구조가 여전히 유지된다는 것을 알 수 있다. 가장 낮은 탄화 온도에서 CHFM-550은 가장 낮은 경도와 영 계수를 갖는다. 탄화 온도가 증가함에 따라 경도와 영 계수가 점차 증가합니다. 경도 및 모듈러스의 증가는 탄화 온도의 증가로 인한 내부 구조 변화에 기인 할 수 있습니다. 동시에 탄화 온도의 증가에 따라 기공 피크 >5 Å가 약화되는 반면, 기공 피크 800 및 H2 / CH4의 선택성은 >5700이므로 일부 공정에서 H2 정제 가능성을 제공합니다. 요약하면,이 작업은 미결정 셀룰로오스와 EmimAc을 방사하여 비대칭 셀룰로오스 중공사 재료를 생산했습니다. 얻어진 셀룰로오스 중공사는 고온에서 탄화되어 미세 다공성 구조가 다른 가스로부터 H2를 분리하는 데 도움이되는 비대칭 중공 섬유 멤브레인을 얻습니다.
4A 분자 체, 13x 분자 체의 역할
분자체 3A 분자체 4A 분자체 5A 분자체 13X 분자체 탄소 분자 체 3A 분자 체는 주로 다음과 같이 사용됩니다. 화학, 석유, 제약, 절연 유리 및 기타 산업 용 건조제. 그것은 금이 간 가스, 부타디엔, 프로필렌, 아세틸렌 등과 같은 불포화 탄화수소 물질의 산업 탈수에 사용됩니다. 또한 가스, 극성 액체 및 천연 가스의 건조에도 사용할 수 있습니다. 3A 분자 체의 작은 기공 크기로 인해 다른 분자의 공동 흡착은 흡착 과정에서 효과적으로 제어 될 수 있습니다. 4A 분자 체는 주로 다음과 같이 사용됩니다. 폐쇄 가스 또는 액체 시스템에서 정적 탈수. 가정용 냉동 시스템, 제약 포장, 자동차 에어컨, 전자 부품, 부패하기 쉬운 화학 물질 또는 코팅 플라스틱 시스템의 탈수제의 정적 건조제. 또한 업계에서 포화 탄화수소 물질의 건조에 사용할 수 있으며 메탄올, 에탄올, 황화수소, 이산화탄소 등을 흡착 할 수 있습니다. R-12 및 R-22 시스템에서 사용할 수 있습니다. 또한 아르곤의 정제, 시약 무수 에탄올의 제조 등과 같은 기체 및 액체 성분의 분리 및 정제에도 사용될 수 있습니다. 3A 분자체에 의해 흡착될 수 있는 분자 4A 분자체는 흡착될 수 있다. 5A 분자 체는 주로 다음과 같이 사용됩니다. n- 이소파라핀의 분리, 산소와 질소의 분리, 화학, 석유 및 천연 가스, 암모니아 분해 가스 및 기타 산업 가스 및 액체의 건조 및 정제. 13X 분자 체는 주로 다음과 같이 사용됩니다. 13X 분자체의 기공 크기는 10A이고, 임의의 분자의 흡착은 10A 미만이다. 촉매 공호담체, 물과 이산화탄소의 공흡착, 물과 황화수소 가스의 공흡착에 사용될 수 있다. 그것은 주로 의학 및 공기 압축 시스템의 건조에 사용됩니다. 전문적인 다양성. 탄소 분자 체는 주로 다음과 같이 사용됩니다 : 탄소 분자체는 PSA 질소 발생기의 흡착제입니다. 그것은 공기에서 질소를 분리하기 위하여 압력 그네 흡착 (PSA)의 원리를 채택합니다.
4a 분자 체가 아세토 니트릴을 치료하는 데 얼마나 걸립니까?
활성화 된 4a 분자 체가 아세토 니트릴을 탈수 처리하는 과정에서 혼탁 해지면 먼저 물로 씻은 다음 활성화를 위해 머플 퍼니스에 넣은 다음 탁도가 처리되지 않도록 사용할 수 있습니다. 4a형 분자체에 의한 아세토니트릴 처리용 수분제거방법 1. 오산화인을 넣고 오산화인이 노랗게 변하지 않을 때까지 환류시키고 질소 보호하에 증기를 내십시오. 2. 여섯 여덟 시간 동안 칼슘 수소화물과 환류를 추가하고 질소 보호하에 증기를 빼내십시오. 3. 물을 제거하는 분자 체, 약 300 °에서 6-8 시간 동안 4A 분자체를 건조시키고 질소 보호하에 실온으로 식히고 질소 보호하에 아세토 니트릴에 첨가하거나 건조한 환경에서 12 시간 이상 방치하십시오. 4. 실리카 겔 또는 4A 분자체를 추가하여 아세토 니트릴에서 물을 제거한 다음 칼슘 하이드라이드를 넣고 수소가 더 이상 방출되지 않을 때까지 저어 아세트산을 제거하여 소량의 물 만 남깁니다. 그런 다음 높은 환류율로 증류하여 습기가 들어 가지 않도록주의하십시오. 이러한 이유로, 칼슘 하이드라이드에 환류하거나, 증류 플라스크에 0.5%-1% 오산화인을 첨가하여 남아있는 물의 대부분을 제거한다. 오산화인은 오렌지색 폴리머를 형성하기 때문에 과도하게 피해야합니다. 5. (1) 예비 수분 제거 아세토니트릴을 용기에 넣고 4A 분자체 (건조 분자 체)에 넣고 12 시간 동안 밀봉 된 용기에 넣습니다. (2) 정류. 예비 수분 제거 후 용액을 둥근 바닥 플라스크에 붓고 적절한 양의 오산화인을 첨가하고 자기 교반 로터를 사용합니다. 오산화인이 더 이상 색이 어두워지지 않을 때까지 증류하십시오 (보통 5 ~ 6 시간). 디스펜서 내의 용액이 방출되었다 (용액이 들어있는 병을 세척하고 헤어 드라이어로 건조하는 데 사용됨). 그 후, 용액을 함유하는 병을 밀봉하고 디스펜서의 하단에 연결하고, 가열을 계속하여 나머지 용액을 증류하여 약 100ml를 남겼다. 참고 : 용액은 과정 내내 끓는 상태를 유지해야합니다. (3) 보존 : 정류 된 용액을 건조한 분자체에 넣고 빛으로부터 멀리 떨어진 밀폐 된 장소에 보관하십시오. 6. 아세토니트릴은 물과 알코올과 무한히 섞일 수 있으며 물로 이진 공비 로프를 형성 할 수 있습니다. 그것의 구성과 공비 로프는 다음과 같습니다 : 공비 로프 : 섭씨 77도 (101.33kpa), 아세토 니트릴 함량 77 % (W) 아세토 니트릴 탈수, 아세토 니트릴과 물로 인해 무한히 혼화성이며 아세토 니트릴은 탈수하기가 어렵습니다. 아세토니트릴과 물은 공비 밧줄을 형성 할 수 있지만 물은 분리 될 수 없습니다. 추가 정제를 위해, 무수 염화칼슘으로 건조시키고, 0.5-1% 오산화인(P2O5)을 가하여 여과하고, 상압 증류 후 환류시킬 수 있다. 오산화인(P2O5)이 더 이상 착색되지 않을 때까지 이 작업을 반복한 다음 새로 녹인 무수 탄산칼륨(K2CO3)을 증류에 첨가하여 미량의 오산화인(P2O5)을 제거합니다. 7. 아세토니트릴에 오산화인 (5-10g / V)을 넣고 2-3 일 동안 환류 한 다음 증기를 내밀어 대부분의 물을 제거 할 수 있습니다. 염화칼슘 건조 튜브는 환류 중에 응축기 튜브에 첨가해야합니다. 오산화인의 과도한 첨가는 오렌지색 중합체가 형성 될 수 있으므로 피해야합니다. 소량의 탄산칼륨을 재증류를 위해 증류된 아세토니트릴에 첨가하여 미량의 오산화인을 제거할 수 있으며, 최종적으로 분별을 위해 분별탑을 사용한다. 그것은 매우 번거롭지 만, 그것을 꺼내는 것이 더 깨끗합니다. 8. KMnO4 및 K2CO3로 8 시간 동안 환류 한 다음 P2O5가있는 둥근 바닥 플라스크에 증기를 공급하십시오. 추가로 5시간 동안 환류시킨 다음, 증발시켰다.
4A 분자체의 벌크 밀도는 얼마입니까?
흡착 건조제로서 4A 분자체가 더 자주 사용됩니다. 4A 분자체의 벌크 밀도는 얼마입니까? 4A 분자 체 구상체와 막대. 4a 분자체 스트립은 직경 1.5-1.7mm, 벌크 밀도 ≥0.66g / ml, 직경 3.0-3.3mm 및 벌크 밀도 ≥0.66g / ml; 4a 분자체 구형 직경 1.7-2.5mm, 벌크 밀도 ≥0.7g / ml, 직경 3.0-3.3mm, 벌크 밀도 ≥0.7g / ml; 매개 변수는 또한 입자 크기 자격, 마모 속도, 압축 강도, 정적 물 흡착 속도, 포름 알데히드 흡착 속도, 포장 수분 함량 등을 포함합니다. 4a 분자체는 물, 메탄올, 에탄올, 황화수소, 이산화황, 이산화탄소, 에틸렌, 프로필렌 등을 흡착 할 수 있으며 직경이 4A (프로판 포함)보다 큰 분자를 흡착하지 않으며 물에 대한 흡착 성능이 다른 분자체 보다 우수합니다. 그것은 더 큰 복용량을 가진 산업 분자 체 품종입니다. 110 ° C는 대기 중 물의 증발에 적합하지만 분자체 내의 물은 배출 될 수 없습니다. 따라서 실험실에서는 머플 퍼니스에서 건조하여 활성화 및 탈수 할 수 있습니다. 온도는 350°C입니다. 상압에서 8 시간 동안 건조하십시오 (진공 펌프가있는 경우 공기 추출로 150 ° C에서 건조 할 수 있음). 활성화 된 분자체는 공기 중 약 200 ° C (약 2 분)로 냉각되며, 즉, 즉시 건조한 장소에 보관해야합니다. 가능한 경우 사용 후 장치를 보호하기 위해 건조한 질소를 사용하여 오염 물질이 공기 중에 다시 나타나지 않도록하십시오. 활성화 된 4a 분자 체는 공기 중에서 약 200 ° C (약 2 분)로 냉각되어야하며, 즉, 즉시 저장되어야합니다. . 분자체 Si/Al 비율의 영향 100 미만은 실리콘 대 알루미늄 비율이 낮고, 100-200은 중간 실리콘 대 알루미늄 비율입니다. 200 개 이상의 높은 실리콘입니다. 실리콘과 알루미늄의 비율이 높을수록 열적 안정성과 열전도율이 좋아지고 산도가 약해진다. 알루미늄 함유 분자체는 표면 산도를 갖는다. 그 산성도의 이유는 Al이 삼가인 반면, Si는 사분면이기 때문입니다. 예, 분자 체의 L 산의 원천 인 세 개의 배위 된 알루미늄에는 한 쌍의 전하가 있습니다. 전하의 균형을 맞추기 위해 히드록실 기가 알루미늄에 부착되면 이는 B 산의 공급원이됩니다. 분자 체의 실리카 알루미나 비율은 산 특성, 즉 산 함량 및 산 강도에 강하게 영향을 줄 수 있습니다. 실리콘과 알루미늄의 비율이 증가하면 실리콘이 많아지고 산의 양이 줄어들고 동시에 산 강도가 증가합니다. 분자체는 합성 과정에서 나트륨염을 사용하므로 형성된 분자체는 Na형이 먼저이고 H형은 NH4+ 이온 교환 및 로스팅 후에 얻을 수 있다. H형 분자체는 다량의 B산을 가지고 있다. 따라서 Si / Al 비율은 산 촉매 반응에 결정적인 영향을 미칩니다.