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沸石的吸附性質(zhì)
信息來(lái)源：濰坊沸石生物技術(shù)開(kāi)發(fā)中心 作者：
一切固體物質(zhì)表面的原子或分子和固體內(nèi)部的原子或分子所處的狀態(tài)是不同的。在固體內(nèi)部原子或分子所受的吸引力是對(duì)稱(chēng)的，它均勻地分布在周?chē)脑踊蚍肿由希幵诹?chǎng)飽和的平衡狀態(tài)；而表面的原子或分子所受的力則是不對(duì)稱(chēng)的，也就是說(shuō)固體表面有過(guò)剩的表面自由能，即表面有吸附力場(chǎng)存在，這種吸附力稱(chēng)為 色散力，是固體表面對(duì)氣體或液體具有吸附作用的原因。當(dāng)氣體或液體進(jìn)入吸附力 場(chǎng)作用范圍時(shí)，就會(huì)被吸附，從而降低固體表面的自由能。這種不飽和力場(chǎng)的作用范圍，大約相當(dāng)于分子直徑的大小，也就是幾埃左右。
從上述情況可知，一切固體物質(zhì)的表面都有吸附作用。實(shí)際上，只有多孔物質(zhì) 或磨得很細(xì)的物質(zhì)，由于具有很大的表面積，才有明顯的吸附作用，被稱(chēng)為吸附劑。如活性炭、硅膠、活性氧化鋁和沸石等。
1896年發(fā)現(xiàn)脫水的沸石能吸留酒精、苯等液體。1909年發(fā)現(xiàn)脫水的菱沸石能吸附氨、硫化氫等氣體。至20世紀(jì)20年代開(kāi)始對(duì)沸石的吸附性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
依據(jù)沸石的吸附機(jī)理，人們對(duì)沸石改性處理，獲得了對(duì)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物更好的吸附性能。同其他吸附劑相比，沸石的吸附有它自己的特點(diǎn)。
沸石不同于一般常用的固體吸附劑(硅膠,性炭等) 其具有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：沸石的選擇性吸附和高效率吸附。
在一般情況下,沸石結(jié)構(gòu)中的孔道和孔穴都充滿(mǎn)了水分子,分子圍繞著可交換的陽(yáng)離子形成水化球,常在350℃或 400℃下加熱數(shù)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間沸石將會(huì)失去水分子。
這時(shí),些有效直徑小到足,通過(guò)孔道的分子將易于被沸石吸附在脫水孔道和孔穴中，直徑過(guò)大無(wú)法進(jìn)入孔道的分子將被排斥，這就是人們熟悉的沸石的選擇性吸附。
選擇性吸附1925年發(fā)現(xiàn)脫水菱沸石能強(qiáng)烈地吸附水、甲醇、乙醇，而完全不能吸附乙烷、丙酮和苯，即具有選擇性吸附的特性。如上所述，沸石晶體內(nèi)部存在很多孔穴和孔道，它們的體積占沸石晶體總體積的50%以上，而且孔穴、孔道大小均勻、固定，和普通分子的大小相當(dāng)。一般孔穴直徑在6?15A之間，孔道直徑約在3?10A之間。表2-8是沸石、硅膠和活性炭對(duì)直鏈烴選擇吸附的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從表中數(shù)據(jù)可以看出，活性炭對(duì)各種烴類(lèi)的吸附量都很高，而硅膠在室溫下對(duì)揮發(fā)性丁烷-正丁烷和異丁烷的吸附量則很低，說(shuō)明它們的吸附作用是沒(méi)有選擇性的。只有5A分子篩具有選擇性吸附作用，很明顯只有那些直徑比較小的分子，才能通過(guò)沸石孔道（5A分子篩的孔徑為5人）被吸附，而直徑大的分子，由于不能進(jìn)入沸石孔穴，則不能被沸石吸附，因此沸石的選擇吸附、篩分分子性能決定于沸石的孔徑和被吸附分子的大小。
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