| про HJ Group |
|
 |
| 1-ый завод |
|
|
| Навигация сайта |
|
|
| Интерактив |
|
|
| Поздравления |
|
|
| Форма входа |
|
|
|
Молекулярное сито
Молекулярное сито
– синтетический кристаллический алюмосиликат, изготовленный на основе
природных
и искусственно синтезированных цеолитов (пермутиты) Цеолиты — большая
группа близких по составу и свойствам минералов, водные алюмосиликаты
кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или
перламутровым блеском. Цеолиты способны отдавать и вновь
поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным
свойством цеолитов является способность к ионному обмену, они способны
селективно выделять и вновь
впитывать различные вещества, а также обменивать катионы.
Еще в 1756 году Ф. Кронштедт обнаружил вспучивание (увеличение
объема
образца, сопровождающееся выделением воды) стильбита (минерала семейства
гидратированных силикатов алюминия) при нагревании. Поэтому он и ввел
термин
"цеолит" (в переводе с греческого "кипящий камень"). Оказалось,
что подобным свойством обладают и другие минералы этого семейства:
клиноптилолит, морденит, фожазит, шабазит, которые можно представить как
кристаллический алюмосиликатный анион, заряд которого компенсируется
катионами
натрия, калия, кальция или магния. В отличие от кристаллогидратов, также
выделяющих значительные количества воды при нагреве, цеолиты поглощают и
выделяют не только воду, но и другие различные молекулы и без изменения
кристаллической структуры.
К тому же поглощение цеолитами в
отличие от
координационного связывания в кристаллогидратах связано с явлением
адсорбции -
концентрированием вещества из газовой фазы на поверхности твердого тела
(адсорбента) или в объеме, образуемых его структурой пор. Но
поглотительная
способность природных цеолитов (адсорбционный объем) невелика. Кроме
того, они,
как правило, адсорбируют только малые по размерам молекулы - воду,
кислород,
поэтому их и не использовали как адсорбенты. Не показали они особых
преимуществ
перед аморфными алюмосиликатными катализаторами различных превращений, в
первую
очередь крекинга. Однако присутствие катионов делает цеолиты способными к
ионному обмену в водной среде. Поэтому природные цеолиты долгое время
использовали только для уменьшения жесткости воды.
Синтетические цеолиты обладают уникальными свойствами как
адсорбенты и
катализаторы. Например, аморфные оксиды или алюмосиликаты в большей или
меньшей
степени поглощают все компоненты сложных смесей, а, например, КА (цеолит
A, содержащий катионы калия) или природный содалит из влажной смеси
газов
адсорбирует только воду. Поэтому цеолиты называют молекулярными ситами.
Объем
цеолита пронизан каналами, диаметр входных отверстий которых составляет
0,26
нм, что совпадает с размерами молекулы воды. Напрашивается аналогия с
бытовыми
или лабораторными ситами, но в отличие от них в цеолитах образуется
трехмерная
система однородных отверстий и каналов. Помимо этого изотермы адсорбции
цеолитами (зависимость количества поглощенного вещества от концентрации
его в
газовой или жидкой фазе при постоянной температуре) отличны от
наблюдаемых на
обычных адсорбентах.
Общая величина адсорбции (a) на
силикагеле (аморфном оксиде кремния) может быть даже выше, но цеолит
способен адсорбировать в заметных количествах и при малых давлениях: из
газовой
фазы, парциальное давление паров воды в которой равно 10 мм рт. ст., при
100°С
можно извлечь до 14,5 г воды на 100 г цеолита, а на силикагеле адсорбция
воды
практически не происходит. Это делает цеолиты незаменимыми в системах
глубокой
осушки и автономного жизнеобеспечения. Обычно цеолиты определяют как
трехмерные кристаллические структуры, имеющие
однородные поры (необязательно только одного сечения) молекулярных
размеров.
Поскольку алюминий и кремний могут быть замещены соответственно на бор,
галлий
или германий, фосфор, то можно приготовить композиции разного состава,
обладающие свойствами цеолитов и обозначаемые как цеолитоподобные
структуры.
Изменяя условия синтеза, возможно получать образцы,
отличающиеся
соотношением Si/Al, типом вторичных
структур и образующие разнообразные пространственные решетки. Причем
если
раньше успехи синтеза новых структур определяла интуиция ученого, то
сейчас
синтезу предшествует моделирование на ЭВМ. Это дает в руки исследователя
цеолиты, имеющие разные по размерам поры. Сейчас известно около 600
цеолитов
(около 50 природных), часто не имеющих природных аналогов.
Внешняя поверхность гранулы небольшого размера составляет доли
квадратного
сантиметра, а при оценке площади, занимаемой молекулами в
адсорбированном слое,
исходя из их геометрических размеров, получаем величины в сотни
квадратных
метров на 1 г. Дело в том, что гранула любого адсорбента пронизана
каналами,
диаметр которых в обычных широкопористых адсорбентах (оксиды алюминия
или
кремния) достигает 10 нм и более, а в объеме образуются полости
различной
конфигурации. Совокупность каналов и полостей создает систему пор,
поверхность
которых (внутренняя поверхность адсорбента) и может составлять сотни
квадратных
метров на 1 г.
Очевидно также, что на поверхности любого оксида в
присутствии паров воды концевые атомы замыкаются гидроксильными (OH)
группами. Понятно, что свойства таких
ОН-групп определяются природой атомов, с которыми они соединены.
Из
неорганической химии известно, что ОН-группы в серной кислоте являются
донорами
протонов (кислота по Бренстеду), а в основаниях они взаимодействуют как
ионы
гидроксила. Близкие ситуации реализуются на поверхности твердого тела.
Так,
ОН-группы на поверхности силикагеля не обладают свойствами ни основания,
ни
кислоты. На оксиде алюминия ОН-группы могут быть центрами слабой
кислотности,
то есть они способны отдавать протон только очень сильным основаниям, а
на
поверхности алюмосиликата ОН-группы могут проявлять протонодонорные
свойства.
Различными исследователями было доказано, что превращения углеводородов
на
алюмосиликатах связаны именно с тем, что ОН-группы их поверхности
обладают
свойствами кислоты Бренстеда, то есть способны полностью или частично
передавать протон молекуле углеводорода. Кислотные свойства
характеризуют
числом кислотных центров на единицу поверхности и их силой -
способностью
взаимодействовать с органическими основаниями разной и известной силы
или
аммиаком.
В бездефектной структуре цеолитов, компенсация заряда
кремний-алюмокислородного полианиона в которых обеспечивается
присутствием
катионов I группы, OH-группы отсутствуют. Небольшое количество ОН-групп
может образоваться на
внешней поверхности, а также при гидролизе и аморфизации. Полученные
прямым синтезом обычно из щелочных растворов цеолиты различных
структурных типов редко используются для практических целей. Исключение
составляет, пожалуй, цеолит NaА, являющийся после
дегидратации прокаливанием (150-400°С) эффективным осушителем. Для
задания
определенных свойств проводят различные операции модифицирования. Самым
распространенным способом модифицирования являются ионный обмен в
растворах
солей и декатионирование.
Чаще проводят замену ионов натрия на катионы
кальция, редкоземельных элементов (РЗЭ) или аммоний. Другими способами
могут
быть: деалюминирование - при обработке цеолитов комплексообразователями
(ЭДТА-этилендиаминтетрауксусная кислота, гексафторсиликат аммония) часть
атомов
алюминия извлекается из кристаллической структуры и отношение Si/Al
повышается и обработка различными
веществами (аммиак, сероводород, оксид углерода), изменяющая силу и
число
протонных центров.
Цеолиты, содержащие значительное число катионов, способны эффективно и
селективно извлекать различные ионы из растворов, обеспечивать их
концентрирование. Эти качества определяют широкое использование цеолитов
как
ионообменников, компонентов моющих средств, минеральных удобрений.
Особенности адсорбции
на цеолитах связаны с тем, что ажурность кристаллической структуры
создает
большой адсорбционный объем (до 0,54 см³/г для фожазитов), а его
геометрия
определяет молекулярно-ситовые свойства. Наличие акцепторных центров
(катионы,
центры кислоты Льюиса), прочно удерживающих доноры электронов, или
ОН-групп,
прочно удерживающих основания, обусловливает сильное взаимодействие
адсорбируемых молекул с адсорбентом. Для оценки возможности адсорбции
молекул
цеолитами используют газокинетический диаметр (s), определяемый из
молекулярных свойств веществ. Так, значение s воды равно 0,27,
метана 0,38, а бензола 0,56 нм. Понятно, что цеолит KA будет
адсорбировать
только воду, NaA - воду и метан, а цеолиты типа фожазита -
всю смесь.
Молекулярное сито
в стеклопакете выступает в роли абсорбента, поглотителя влаги накапливающейся в
виде конденсата во внутреннем воздушном пространстве между стеклами. По своим
физическим свойствам молекулярное сито способно впитывать не только молекулы
жидкости, но и другие молекулы, например газов, но в силу своей кристалической
структуры, диаметр микропор сита равен 3-5 Ангстрема, размер
определяется элементарной ячейкой кристалла, которая больше молекулы воды и
позволяет впитывать в себя влагу, но меньше молекулы таких газов как аргон,
криптон, ксенон и др. Поэтому в эти поры не способны адсорбировать молекулы
данных газов, размеры которых превышают диаметр пор.
В отличие от классического силикагеля современные молекулярные сита не
поглощают молекул азота из воздуха, поэтому удается избежать прогиба стекол в пакете
при отрицательных температурах и выгиба стекол при значительных плюсовых
температурах окружающей среды. Это уменьшает внутренние напряжения стекол и
увеличивает срок службы стеклопакета.
Молекулярные сита стандартно производятся в ходе реакции растворов
гидроксида алюминия, каустической соды и силиката натрия, кристаллизуемых затем
до молекулярных сит с определенным размером пор. Кристаллы формируются в
гранулы, высушиваются и кальцинируются. Затем гранулы сортируются в зависимости
от размера частиц и расфасовываются.
Молекулярные сита
обычно используются для производства стеклопакетов с целью предотвращения
конденсации влаги между стеклами. При производстве молекулярного сита используются
специальные растворители, которые вносятся в конструкцию во время изготовления,
а также современные связующие материалы повышающие механическую прочность и
сопротивление к истиранию гранул сита, что в свою очередь, позволяет исключить
пылеобразование. Стандартный диапазон
диаметра молекулярного сита колеблеться от 0,5 до 2,5 мм. Выбор должен
основываться на применяемой Вами дистанционной рамке, т.е. какого размера щели для воздуха используемых дистанционных рамок в
стеклопакете.
Свойства сита:
- имеют низкое первоначальное водопоглощение
- обеспечивают пониженную точку росы
- гарантируют большую продолжительность срока службы
стеклопакета
- совместимость со всеми видами стекла и герметиков
- пониженное пылеобразование, что предотвращает попадание
пыли внутрь стеклопакета и оседание ее на стеклах
- специальное распределение частиц по размерам облегчает
засыпку дистанционных рамок
- размер гранул молекулярного сита соответствует
размеру и форме секции рамки
- гранулы имеют оптимальную прочность, обеспечивающую их
сохранность при транспортировке
- гранулы имеют высокую резистентность к истиранию, это
качество особенно важно при автоматизированной засыпке.
|
Категория: Комплектующие для стеклопакетов | Добавил: Hanjiang (21.05.2010)
| Автор: Андрей Александрович  
|
| Просмотров: 4682
| Рейтинг: 5.0/1 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
|
| про Альянс |
|
|
| Стеклообработка |
|
|
| Камнеобработка | | 
|
| Металлообработка |
|
|
| Разное оборудование |
|
|
| Инструмент и другие товары |
|
|
| Статистика |
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 |
|
|
