Care este raportul de silice alumină a sită moleculară zeolită

Care este raportul de silice alumină a sitei moleculare zeolitice?

Raportul de silice alumină (SiO₂/AlO₃raportul molar) este un parametru cheie de reglementare pentru performanța de bază a sitelor moleculare zeolitice, influențând direct stabilitatea cadrului lor, distribuția situsului acid și topologia porilor. Să învățăm despre tipul-caracteristicile, structura-relațiile de performanță ale sitelor moleculare de zeolit ​​cu diferite rapoarte de siliciu-aluminiu, precum și compatibilitatea lor cu aplicarea în petrochimie, protecția mediului etc.

Definiția raportului de silice alumină

• Raportul silice-alumină se referă la raportul molar sau raportul atomic (Si/Al) al tetraedrului de siliciu-oxigen (SiO₄) la tetraedrul de oxigen-aluminiu (AlO₄) în cadrul sitei moleculare. Și valoarea sa determină densitatea de încărcare a cadrului și modul de compensare a cationilor.
• Sita moleculară cu raport scăzut de silice alumină are o densitate mare de sarcină negativă în cadru și necesită o cantitate mare de compensare cationică. Cadrul sitei moleculare cu un raport ridicat de silice alumină este dominat de legături puternice Si-O{-Si, iar structura sa topologică este foarte stabilă termic. Raportul de silice alumină reglează rezistența acidului, distribuția mărimii porilor și hidrofobicitatea sitei moleculare, făcând-o potrivită pentru diferite scenarii industriale.

Clasificarea sită moleculară zeolită

Mecanismul de reglare a raportului de silice alumină

• Reglarea acidității: Atomii de aluminiu sunt sursa situsurilor de acid Brønsted, iar raportul de silice alumină afectează în mod direct densitatea și rezistența acidului: Când raportul de silice alumină crește de la 20 la 150, cantitatea totală de situsuri acide slabe (desorbție la 120 de grade) și locurile de acid puternic (desorbție la 120 de grade) și de acizi puternici (desorbție HZ0-5) scade cu 40 grade HZ0-5 40%. Proporția de situsuri acide puternice în raportul ridicat de silice alumină (cum ar fi ZSM-5-300) scade, inhibând reacția secundară de transfer de hidrogen, iar selectivitatea propilenei crește la 81,5%.
• Structura porilor și performanța de adsorbție: Când raportul de silice alumină al sitei moleculare ZSM-22 crește de la 40 la 130, volumul porilor crește mai întâi la 0,25 cm³/g și apoi se micșorează la 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 are o capacitate de adsorbție de 41 mg/g pentru toluen, care este cu 70% mai mare decât cea a ZSM-5 cu un raport de silice alumină de 38, deoarece hidrofobicitatea sporită reduce adsorbția competitivă a moleculelor de apă.
• Stabilitate termică și durabilitate hidrotermală: tip -siliciu Y- scăzut (SiO₂/Al₂O₃=2) suferă prăbușirea scheletului la 660 de grade , în timp ce -siliciu ridicat ZSM-5 (SiO₂/Al₂O₃>30) poate rezista la temperaturi de până la 900 de grade. Când raportul de silice alumină în catalizatorul Cu/SSZ-13 crește de la 6 la 16, rata de reținere a activității SCR crește de la 45% la 85% după tratarea hidrotermală la 800 grade/16 h, datorită scăderii ratei de dealuminare.

Strategia de adaptare a raportului de silice alumină în aplicații industriale

• Cracare catalitică fluidă (FCC): Când raportul de silice alumină al sitei moleculare USY este de 6-8, selectivitatea cocsului scade cu 2,5 puncte procentuale, iar randamentul în ulei ușor crește cu 3%.
• Metanol la olefine (MTO): Când raportul de silice alumină al sitei moleculare SAPO-34 este de 0,3-0,5, selectivitatea etilenă/propilenă atinge 80%. Raportul prea mare de silice alumină accelerează depunerea de carbon a hidrocarburilor aromatice policiclice și provoacă dezactivarea.
• Adsorbția COV: Capacitatea de adsorbție a sitei moleculare ZSM-5 cu un raport de silice alumină de 300 pentru seria de benzen este de 120 mg/g, iar timpul de penetrare este extins la 66 min, ceea ce este mai bun decât 40 mg/g de cărbune activat.
• Eliminarea NOx: Când raportul de silice alumină al catalizatorului Cu/LTA este 16-23, rata de conversie a NOx rămâne la 90% după îmbătrânirea hidrotermală la 600 de grade, care are atât activitate ridicată, cât și durabilitate.
• Eliberare controlată a medicamentului: Sita moleculară cu zeolit ​​de tip A cu raport scăzut de silice alumină (1,5~2,0) realizează eliberarea susținută de ibuprofen prin reglarea dimensiunii porilor, cu o rată de eliberare de 24 de ore de 95%.
• CO₂captare: Sita moleculară cu zeolit ​​de tip X funcționalizat cu amină-(raportul de silice alumină 2,5) menține un CO₂capacitate de adsorbție de 12% în greutate în condiții umede, iar rezistența la apă este mărită de 3 ori.