главнаяреклама на сайтезаработоксотрудничество Коллекция рефератов Otherreferats
 
 
Сколько стоит заказать работу?   Искать с помощью Google и Яндекса
 


Синтез цеолитов

Понятие и общая характеристика цеолитов, степень их распространения в природе, типы и разновидности, сферы практического применения на сегодня. Кинетические закономерности образования синтетических цеолитов в различных системах, их направленный синтез.

Рубрика: Химия
Вид: реферат
Язык: русский
Дата добавления: 09.12.2010
Размер файла: 23,2 K

Полная информация о работе Полная информация о работе
Скачать работу можно здесь Скачать работу можно здесь

рекомендуем


Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.

Название работы:
E-mail (не обязательно):
Ваше имя или ник:
Файл:


Cтуденты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны

Подобные работы


1. Изучение физико-химических свойств сорбентов на основе природных цеолитов
Модификация природных цеолитов нерастворимыми комплексами и органическими соединениями. Реакции ионного обмена на цеолитах. Определение статической обменной емкости сильнокислого катионита, сорбционной способности ионов при различной кислотности.
курсовая работа [123,4 K], добавлена 15.10.2012

2. Промышленный синтез фенола
Способы получения фенола. Открытие цеолитных катализаторов для окисления бензола закисью азота. Природа каталитической активности цеолитов. Новые пути синтеза фенола. Активное состояние железа в цеолитной матрице. Биомиметические свойства кислорода.
реферат [580,8 K], добавлена 24.04.2010

3. Оксогидроксид марганца (III) MnO(OH) и его синтез
Общая характеристика, основные физические и химические свойства оксогидроксида марганца (III), триоксалатоманганата (III) калия, диоксалатодиакваманганата (III) калия, порядок их образования и сферы применения. Синтез MnO(OH) и других соединений.
практическая работа [20,0 K], добавлена 23.03.2011

4. Оксиды, их применение
Понятие и особенности химической структуры оксидов, их разновидности и отличительные свойства, распространенность в природе и направления практического применения человеком. Оценка полезности различных оксидов в хозяйственной деятельности на сегодня.
презентация [1,6 M], добавлена 13.04.2012

5. Изучение основных свойств адсорбентов
Геометрическая структура адсорбентов. Роль адсорбентов в хроматографии. Свойства адсорбентов, их классификация и селективность. Недостатки цеолитов как адсорбентов. Силикагель и его адсорбционная активность. Природа адсорбента и их модифицирование.
реферат [24,8 K], добавлена 10.02.2010

6. Кобальт и синтез его соли
Общая характеристика кобальта как химического элемента. Определение и исследование физических и химических свойств кобальта. Изучение комплексных соединений кобальта и оценка их практического применения. Проведение химического синтеза соли кобальта.
контрольная работа [544,0 K], добавлена 13.06.2012

7. Синтез бензальацетона
Общая характеристика бензальацетона: его свойства, применение и методика синтеза. Способы получения альдегидов и кетонов. Химические свойства бензальацетона на примере различных реакций образования соединений, конденсации, восстановления и окисления.
курсовая работа [723,0 K], добавлена 09.11.2008

8. Синтез метанола
Товарные и определяющие технологию свойства метанола, области применения в химической технологии. Сырьевые источники получения метанола. Перспективы использования различных видов сырья. Промышленный синтез метилового спирта и его основные стадии.
контрольная работа [42,6 K], добавлена 10.09.2008

9. Определение стабильной и обменной емкости цеолитсодержащей породы Атяшевского проявления
Общие сведения о природных цеолитах. Уникальные полезные свойства пористой открытой микроструктуры цеолитов. Сравнение полной динамической ПДОЕ и динамической обменной емкости ДОЕ. Ионообменная емкость в статическом режиме, определение по магнию.
реферат [48,3 K], добавлена 07.12.2010

10. Развитие химической технологии на основе синтез-газа
Исследование возможности применения синтез–газа в виде альтернативного нефти сырья, его роль в современной химической технологии. Получение метанола, суммарная реакция образования. Продукты синтеза Фишера–Тропша. Механизм гидроформилирования олефинов.
реферат [1,6 M], добавлена 27.02.2014


Другие работы, подобные Синтез цеолитов


Размещено на http://www.allbest.ru/

16

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

на тему:

«Синтез цеолитов»

1. Цеолиты, общие характеристики

Цеолит (от Греческих слов: zeo-кипеть и lithos - камень; из-за способности вспучиваться при нагревании) это алюмосиликаты, кристаллическая структура которых образована тетраэдрами [SiO4]4- и [А1О4]5-, объединёнными общими вершинами в трёхмерный каркас, пронизанный полостями и каналами. В последних находятся молекулы воды и катионы металлов (I и II групп периодической системы Менделеева), а также аммония, гидрония, тетраалкиламмония и др. введённые катионным обменом поливалентные ионы.

Цеолиты встречаются в природе и получены искусственно. Общая формула Ц. Меx/n[А1ХSiУО2(Х+У)] zН2О, где Ме - металл, n - его степень окисления, х - число атомов алюминия, у - число атомов кремния, z - число молекул воды.

Цеолиты природные включают около 30 минералов. К наиболее важным относятся: анальцим, ломонтит Са[А12814О12] zН2О, филлипсит (Ка2, К2, Са) [А12Si2,6-2,8О9,2-17,6] (3,4-6,6) Н2О; натролит, морденит (Ка2, Са, К2) [А12Si9,0-10,6 О22,0-25,2] (6,4-7) Н2О; гейландит (Са, Nа2, К2) [А12Si6,0-7,5O16,0-19,0] (5,5-6,5) Н2О, клиноптилолит (К2, Na2, Са) [А12 Si7,5-11,0 О19,0-26,0] (6-8) H2O, шабазит, эрионит (Ка2, К2, Са) [А12Si5,8-7,6 O15,4-19,2] (4,8-6,8) Н2О, фожазит (Са, На2, Мg, К2) [А12Si4,1-4,6 О12,2-13,2] 4Н2О.

По наличию общих структурных элементов, сходных каналов выделяют 9 кристаллохимических групп Ц. Каркасы цеолитов группы анальцима построены четверными кольцами [Si, АlO4] тетраэдров. Из различных сочетаний четырёхчленных колец построены также каркасы Ц. группы ломонтита и филлипсита. Структуры цеолитов группы натролита образованы из цепочек, которые составлены из четырёхчленных колец, соединённых Друг с другом пятым тетраэдром. Характерные элементы Ц. группы морденита и гейландитаклиноптилолита представлены пятерными петлями тетраэдров [Si, АlO4]. Одиночные шестерные кольца являются основой каркасов Ц. группы эрионита, двойные - шабазита и фожазита.

Природные цеолиты образуют прозрачные бесцветные кристаллы любых кристаллографических систем; размер от нескольких см до нескольких мкм. Твердость по минералогической шкале 3-5; плотность 1800-2250 кг/м3 (у бариевых цеолитов - 2500-2700).

Образуются природные цеолиты в основном в условиях относительно невысоких температур (до 250-300 °С) и давлений (до нескольких тыс. атмосфер) в последней стадии гидротермального процесса и приурочены к вулканогенным толщам базальтового, андезитового, риолитового состава, в которых заполняют пустоты и трещины, или образуют цемент туфов; происхождение Ц. п. связано также с диагенезом осадков морей, щелочных солёных озёр, при взаимодействии туфов с перовыми водами. При этом образуются промышленные скопления, которые разрабатываются как месторождения Ц. С повышением температуры образуются относительно менее гидратированные Ц. Появление ломонтита в подвергающихся погружению осадках характерно для т. н. цеолитовой фации метаморфизма; особое место занимает анальцим, который может кристаллизоваться как позднемагматический минерал при температурах выше 600 °С из бедных кремнезёмом щелочных магм. Месторождения в СССР - в Закавказье, Закарпатье, на Камчатке; за рубежом - в Новой Зеландии, Японии, США, Исландии.

Цеолиты искусственные: Из почти ста искусственных цеолитов на практике широкое применение находят три типа: А - Nа [АlSiO4] (23) Н2О, X - Nа [А1Si1-1,5 О4-5] 34Н2О и У - Nа [А1Si1,5-3О5-8] (34) Н2О.

Цеолит типа А не имеет природных аналогов, X и Y близки к фожазиту. А, X, У синтезируют нагреванием до 100 °С либо гелей, образующихся при смешении растворов алюмината натрия и жидкого стекла или золя кремневой кислоты, либо смеси растворов едкого натра с прокалённым каолином. Полученные кристаллы (размером несколько мкм) подвергают грануляции.

Природные и искусственные цеолитов проявляют ионообменные, а после удаления из их полостей молекул воды (при нагревании) адсорбционные свойства, которые в сочетании с жёстким размером входов в полости и каналы придают свойства молекулярных сит и селективных ионообменников. В случаях, когда катионами служат поливалентные катионы, главным образом Ьа, Се и др. редкоземельные элементы, гидроний или водород, Ц. обнаруживают свойства катализаторов.

Специфика различных цеолитов связана с размером входов в полости (они могут быть от 3 до 10 Аo), объёмом полостей, природой и расположением катионов, химической стойкостью Ц. в различных средах.

Цеолиты используются для выделения и очистки углеводородов нефти и как катализаторы, а также для очистки, осушки и разделения газов (в том числе воздуха), осушки фреонов, извлечения радиоактивных элементов, создания глубокого вакуума и т.д.

2. Направленный синтез цеолитов

Синтез цеолитов в промышленности проводится при умеренных температурах (обычно ниже 200° С), что соответствует условиям их образования в осадочных отложениях. Другими условиями синтеза являются: высокореакционный исходный материал, например алюмосиликат гели; высокое значение рН (до 14), получаемое введением щелочей или других сильных оснований; давление насыщенных паров воды; перенасыщение компонентов геля для получения большого числа кристаллов.

Возможности получения цеолитов с заданной структурой и составом определяются температурой, составом алюмосиликатных систем и особенно природой щелочного компонента. В ряде случаев результаты синтеза зависят также и от состояния исходных реагентов используемых при синтезе. Если синтез цеолитов осуществляется путем нагревания щелочных алюмосиликатных гелей, предварительно полученных смешением растворов силикатов и алюминатов, то при выбранной температуре природа кристаллизующихся цеолитов и состав кристаллов зависят только от состава гелей.

Однако некоторые Nа-цеолиты (например, Nа-морденит) не могут быть синтезированы из силикаалюмогелеи, получаемых смешением силикатных и алюминатных растворов. Высококремнеземный синтетический фожазит (цеолит Ка-У) в принципе может быть получен из таких силикаалюмогелеи, но кристаллизуется не воспроизводимо и не в виде чистой фазы. Поэтому при синтезе этих высококремнеземных натриевых цеолитов используются другие источники SiO2 (золи SiO2). При применении затравок синтез цеолита Nа-Y может быть легко осуществлен и из алюмосиликатных гелей. В качестве таких затравок могут быть применены кристаллы цеолита Nа-Х и даже гели (аморфные затравки).

Малые добавки порошков кристаллических цеолитов могут оказывать существенное влияние могут оказывать существенное влияние на процесс гидротермальной кристаллизации алюмосиликатных гелей и способствовать образованию новых кристаллических фаз.

Так например затравки в виде кристаллов цеолита А выполняют роль растущих центров кристаллизации в условиях, когда эти кристаллы омываются щелочным алюмосиликатным раствором. В этих условиях скорость роста кристаллической массы пропорциональна массе кристаллов затравки и зависит от концентрации раствора.

После анализа данных разных авторов по влиянию кристаллических затравок на кинетику кристаллизации были сделаны следующие выводы:

1. Введение в силикаалюмогелеи в качестве затравок порошков кристаллических цеолитов ускоряет процесс кристаллизации.

2. Ускоряющий эффект затравки выражен тем более, чем больше масса кристаллов затравки (при одинаковой степени дисперсности кристаллов).

3. При одинаковой массе кристаллов затравки обычно не кристаллизуется или кристаллизуется лишь в виде приметной фазы, может стимулировать образование кристаллов затравки.

4. В отдельных случаях введение затравок порошкообразных цеолитов в гели может не оказывать заметного влияния на кинетику процесса кристаллизации.

Состав алюмокислородного каркаса цеолитов одного и того же структурного типа в значительной степени определяет их свойства. Во многих случаях отношение Si/А1 в однотипных кристаллах синтетических цеолитов может изменяться в сравнительно широких пределах. Типичными примерами такого рода являются синтетические фожазиты (цеолиты X и У), синтетические калиевые шабазиты (цеолиты О), синтетические анальцимы.

Регулирование состава кремнеалюмокислородного каркаса цеолитов одного и того же структурного типа может осуществляться путем изменения состава исходных алюмосиликатных смесей и силикатных и алюминатных растворов в пределах поля кристаллизации данного цеолита.

При обработке цеолитов сильными кислотами образовываются гели. Так, например под действием соляной кислоты цеолиты натриевой формы А и X легко разлагаются, и при этом осаждается светлый гель. Морденит устойчив даже к сильным кислотам, при его обработке удаляются только катионы, образуется водородная форма морденита.

Необходимо иметь в виду, что в некоторых случаях возникает задача синтеза крупных монокристаллов цеолитов. Значительные успехи были достигнуты в области выращивания кристаллов цеолитов типа содалита. Однако выращивание совершенных и достаточно больших монокристаллов других цеолитов все еще остается не решенной задачей.

3. Производство цеолитов типа A

Аппаратурное описание:

1- Раствор жидкого стекла Na2SiO3

2- Раствор алюмината натрия NaAlO2

3- Смеситель

4- Кристаллизатор, температура кристаллизатора t=80-90 oC, время 6 часов.

5- Фильтр

6- Сушилка ленточная

7- Смеситель

8- Гранулятор (экстудр)

9- Сушилка ленточная температура 100-250 oС

10- Прокатная печь до температуры 650 oС, время 20-24 часов.

11- Ситор

Синтезы порошкообразных цеолитов различных типов при кристаллизации алюмокремниевых гидрогелей

1. Некоторые общие условия синтеза

Обычно синтез цеолитов проводится в следующих условиях:

- реакционно-способные исходные соединения типа свежеосажденных гелей или аморфных твердых тел;

- относительно высокие рН в результате использования гидроокисей щелочных металлов или других сильных оснований;

- низкотемпературные гидротермальные условия с сопутствующим низким автоклавным давлением, создаваемым насыщенными парами воды;

- высокая степень пересыщения по компонентам геля, ведущая к образованию зародышей большого числа кристаллов.

Используемый гель представляет гидратированный алюмосиликат металла, полученный либо из водных растворов, реакционно-способных твердых тел или коллоидных золей, либо из реакционно-способных алюмосиликатов типа остаточных структур метакаолина (получены из каолина путем дегидроксилирования) или стекол. Получение и свойства аморфных силикатных гелей типа силикагелей были предметом многочисленных исследований в течение ряда лет. Силикагель определяют как «коллоидную систему твердого типа, в которой коллоидные частицы в какой-то степени образуют когерентную структуру, причем эта структура пронизана системой, состоящей из кинетических единиц, меньших, чем коллоидные частицы (обычно жидкостью).

Гели кристаллизуются в закрытых гидротермальных системах, обычно при температурах от комнатной до 175 °С. В некоторых случаях используются и более высокие температуры, до 300 °С. Давление обычно соответствует давлению насыщенных паров воды при данной температуре. Длительность кристаллизации изменяется от нескольких часов до нескольких дней. Полученные алюмосиликатные гели сильно различаются по внешнему виду: это могут быть плотные полупрозрачные вещества, непрозрачные желатинообразные осадки и гетерогенные смеси аморфных твердых тел, диспергированных в водном растворе. Щелочные металлы образуют растворимые гидроокиси, алюминаты и силикаты и поэтому весьма удобны при приготовлении гомогенных смесей.

Получение геля и кристаллизацию в системе Na2O - Al2O3 - SiO2 - Н2O можно представить схематически следующим образом:

NaOH (aq) + NaAl(OH)4 (aq) + Na2SiO3(aq)

v Т1 = 25 °С

[Naa(AlO2)b (SiO2)c· NaOH·H2O] (гель)

v Т2 = 25-175 °С

Nax [(AlO2)b (SiO2)у] mH2O + раствор

Кристаллы цеолита

Легкость, с которой кристаллизуются цеолиты, объясняется высокой реакционной способностью геля, соответствующей концентрацией щелочи и высокой поверхностной активностью, обусловленной небольшими размерами частиц рассматриваемых твердых фаз. Гель, вероятно, образуется вследствие сополимеризации индивидуальных силикатов и алюминатов по механизму конденсационной полимеризации. Состав геля и его структура, по-видимому, определяются размером и структурой полимеризующихся частиц.

2. Кинетические закономерности образования синтетических цеолитов в различных системах

Кинетика кристаллизации описывается S - образными кривыми, точка перегиба которых соответствует максимальной скорости цеолитообразования. На S - образных кривых, описывающих кинетику кристаллизации цеолита, можно выделить следующие основные периоды цеолитообразования:

- индукционный период, в течении которого заметного образования кристаллической фазы не наблюдают, а происходит образование предшественников кристаллов - центров кристаллизации и их рост до критических размеров;

- автокаталитический период - период быстрого роста цеолитных кристаллов, в котором скорость цеолитообразования достигает максимального значения;

- заключительный период, в котором формирование цеолита завершается и который характеризуется значительной продолжительностью из-за снижения скорости цеолитообразования вследствие возникающих транспортных (диффузионных) затруднений подвода компонентов, находящихся в жидкой фазе, к поверхности растущих цеолитных кристаллов.

Одним из основных факторов, влияющих на кинетику кристаллизации цеолитов, является предшествующая собственно кристаллизации низкотемпературная выдержка реакционных смесей. Было установлено, что в гелях, подвергнутых старению при комнатной температуре, скорость цеолитообразования и глубина кристаллизации увеличиваются. В этом случае не только значительно сокращается продолжительность синтеза, но и резко уменьшаются размеры получаемых кристаллов. Ускорение кристаллизации гелей, подвергнутых старению, связано с зародышеобразованием, протекающим в гелях в период старения, и большей интенсивностью этого процесса в начальный период цеолитообразования. Уменьшение размеров кристаллов в конечном продукте вызывается общим сокращением длительности синтеза, а также связано с диспергированием самих гелей. Длительное старение реакционной смеси при комнатной температуре приводило к полной кристаллизации цеолита типа А в течение 3-х месяцев.

Старение реакционных смесей оказывает влияние не только на скорость процесса, но, в некоторых случаях, и на направление кристаллизации.

Таким образом, фактор старения геля создает благоприятные предпосылки для кристаллизации высокосимметричных цеолитных структур. А сам процесс кристаллизации можно рассматривать как двухстадийную реакцию, состоящую из предварительной выдержки реакционных структур при низких температурах - старения и собственно кристаллизации.

Существенное влияние на кинетику кристаллизации оказывает содержание щелочи в реакционных смесях. С увеличением концентрации щелочи, при прочих равных условиях цеолитообразование ускоряется. Увеличение щелочности приводит, с одной стороны, к увеличению линейной скорости роста кристаллов, а с другой стороны - к увеличению общего числа центров кристаллизации. Следствием последнего обстоятельства является образование более высокодисперсного продукта из более щелочных систем. При кристаллизации гелей различного катионного состава цеолитообразование происходит быстрее в тех случаях, когда гели содержат более сильные основания.

Увеличение концентрации щелочи приводит к увеличению рН реакционной смеси. С другой стороны, увеличения рН можно достичь концентрированием геля, т.е. снижением разбавления реакционных смесей. При снижении объема жидкой фазы удлиняется индукционный период, поэтому эффект концентрирования гелей оказывает двойственное влияние на кинетику кристаллизации. Однако основным фактором при этом является все же увеличение концентрации щелочи, что и приводит к ускорению кристаллизации реакционных смесей при их концентрировании.

На скорость и направление кристаллизации цеолитов влияет катионный состав исходных реакционных смесей. Изменение природы щелочного компонента чаще всего приводит к образованию различных цеолитных структур. Направление кристаллизации и скорость цеолитообразования, как правило, различны в моно- и бикатионных системах и зависят не только от общей щелочности реакционных смесей, но и от соотношения щелочных катионов.

Кроме вышеперечисленных факторов на направление и скорость кристаллизации существенно влияют добавки порошкообразных цеолитов. Использование затравочных кристаллов может привести к образованию в гелях цеолита того же структурного типа, что и затравка, даже если из этих реакционных смесей этот тип цеолита обычно не кристаллизуется. Увеличение скорости кристаллизации тем выше, чем больше масса вводимых затравочных кристаллов и выше их дисперсность.

При использовании затравок рост кристаллической фазы происходит за счет роста самих кристаллов затравок и за счет зарождения и роста новых кристаллов. Непосредственные измерения линейной скорости роста затравочных кристаллов и вновь образовавшихся зародышей показали, что они растут с близкими скоростями.

В качестве затравок, значительно ускоряющих кристаллизацию, применяют не только порошкообразные кристаллические добавки цеолитов, но и рентгеноаморфные высокощелочные силикаалюмогидрогели. По химическому составу «аморфные затравки» значительно отличаются от составов реакционных смесей, для ускорения кристаллизации которых они используются. Так, например, в качестве «аморфной затравки» при кристаллизации цеолита типа Y может быть использован гель, который самопроизвольно кристаллизуется только в цеолит типа А.

Основным кинетическим фактором кристаллизации цеолитов является температура, при которой осуществляется синтез. С повышением температуры сокращается индукционный период, а также весь процесс кристаллизации. Температура процесса в ряде случаев определяет также равновесный состав продуктов кристаллизации. Так, при одинаковом химическом составе реакционных смесей температурная последовательность образования цеолитов определяется степенью их гидратации.

Каждый тип цеолита образуется в определенном температурном интервале, причем чувствительность состава продуктов синтеза к изменению температуры процесса весьма высока. В зависимости от природы компонентов, составляющих исходную реакционную смесь, и от структуры кристаллизующихся цеолитов с повышением температуры скорость цеолитообразования возрастает по-разному.

Таким образом, все вышеизложенное позволяет заключить, что кинетические закономерности процесса кристаллизации порошкообразных цеолитов из гидрогелей изучены достаточно подробно.

3. Методика высокопроизводительного синтеза цеолита типа А из растворов алюмината и силиката Na

Химический состав цеолита: Na2O· Al2O3·2 SiO2·4,5 H2O

Состав элементарной ячейки: Na12[(AlO2)12 (SiO2)12] 27 H2O

Пределы изменения Si/Al =0,7/1,2; диаметр входного окна -4,2?

Сущность синтеза мелкокристаллического цеолита типа NaA заключается в кристаллизации аморфного щелочного алюмокремнегеля следующего химического состава:

(2,52,9) Na2O · Al2O3 · (2,12,3) SiО2 · (60120) Н2О

Гидрогели, необходимые для кристаллизации цеолита типа NaA, могут быть приготовлены различными способами:

а) смешением раздельно осажденных кремнегидрогеля и алюмогидрогеля с едким натром;

б) смешением раствора жидкого стекла с алюмогидрогелем и едким натром;

в) осаждение алюмокремниего гидрогеля при смешении растворов сернокислого алюминия и жидкого стекла с последующей промывкой для удаление ионов SO4-2 и введением едкого натра;

г) введением твердого алюмината натрия в раствор жидкого стекла;

д) смешением щелочного раствора алюмината натрия с раствором жидкого стекла при комнатной температуре;

е) смешением щелочного раствора алюмината натрия с раствором жидкого стекла при 100 °С.

Практически удобным способом является смешение щелочного раствора алюмината натрия с раствором жидкого стекла.

Во всех случаях состав гидрогеля должен отвечать молярным соотношениям Na2O /Al2O3 в пределах 1-6, а SiО2/Al2O3 в пределах 0,5-2,5. Оптимальный состав реакционной смеси см. выше.

Для ускорения кристаллизации необходимо вводить в реакционную массу коллоидную затравку и кристаллизацию осуществлять при температуре 60 - 80°С. Результат процесса кристаллизации будет зависеть от свойств исходных реагентов, их концентраций, условий осаждения исходного щелочного алюмокремнегеля и режима кристаллизации. Любые отклонения от заданного тщательно отработанного режима кристаллизации цеолита NaA приводят к ухудшению его качества. Кристаллизацию цеолита NaA осуществляют из щелочного алюмокремнегеля, содержащего избыточное по отношению к составу получаемого цеолита NaA количество Na2O и А12О3.

Как уже отмечалось, получение цеолита NaA связано с введением коллоидной затравки в массу кристаллизуемого алюмокремнегеля с образованием центров кристаллизации (зародышей) цеолита NaA. Химический состав коллоидной затравки: 12,7Na2O · А12О3 · 12SiO2 ·nH2O.

Приготовленная коллоидная затравка должна обладать однородностью и в процессе хранения не должна расслаиваться, что достигается следующими технологическими приемами:

а) выполняется определенный порядок слива исходных растворов: в алюминат натрия сливается щелочь, а затем после перемешивания быстро сливается силикат натрия и тщательно перемешивается;

б) для предотвращения расслаивания затравки температура исходных растворов должна быть не выше 20 °С.

Схема синтеза цеолита типа A приведена на рис. 1.

Подобная методика синтеза цеолита NaA из концентрированных растворов жидкого стекла и алюмината натрия обеспечивает получение цеолита высокого качества с высоким выходом.

Пример расчета требуемого количества исходных веществ для получения суспензии цеолита типа NaA

Состав реакционной смеси равен: 2,5Na2O · Al2O3 · 2,1SiО2 · 60Н2О

Исходные вещества:

раствор силиката натрия Na2SiO3:

Плотность - 1,2 кг/м3; М=2,85; N=2,15

Содержание Na2O - 66,7 г/л;

Содержание SiO2 - 183,8 г/л;

Содержание H2O - 949,5 г/л

раствор алюмината натрия NaAlO2

Плотность - 1,5 кг/м3;

Содержание Na2O - 304 г./л;

Содержание Al2O3 - 282,6 г/л;

Содержание H2O - 913,4 г/л

Способ 1

1) Рассчитываем количество молей Na2O (n Na2O), Al2O3 (n Al2O3) и Н2O (n Н2O) содержащееся в 1 литре раствора алюмината натрия:

n (Na2O) = Содержание Na2O/молек. масса (Na2O) = 304 г./(62 г./моль) = 4,9 моля

n (Al2O3) = Содержание Al2O3/молек. масса (Al2O3) = 282,6 г/(102 г./моль) = 2,7 моля

n (Н2O) = Содержание Н2O/молек. масса (Н2O) = 913,4 г/(18 г./моль) = 50,7 моля

2) Рассчитываем количество молей Na2O (n Na2O), SiO2 (n SiO2) и Н2O (n Н2O) содержащееся в 1 литре раствора силиката натрия:

n (Na2O) = Содержание Na2O/молек. масса (Na2O) = 66,7 г/(62 г./моль) = 1,07 моля

n (SiO2) = Содержание SiO2 /молек. масса (SiO2) = 183,8 г/(60 г./моль) = 3,06 моля

n (Н2O) = Содержание Н2O/молек. масса (Н2O) = 949,5 г/(18 г./моль) = 52,7 моля

3) Расчет ведем, исходя из одного литра алюмината натрия, поэтому состав реакционной смеси умножаем на n (Al2O3) =2,7. Тогда получится следующий состав реакционной смеси:

6,75Na2O · 2,7Al2O3 · 5,67SiО2 · 162Н2О

4) Исходя из полученного в пункте (3) состава нам необходимо, чтобы в реакционной смеси содержалось 6,75 молей Na2O. Так как с 1 литром алюмината натрия добавляем 4,9 молей Na2O, то необходимо добавить: 6,75 - 4,9 = 1,85 молей Na2O.

Недостающее количество Na2O вносим с силикатом натрия. Необходимый для этого объем рассчитываем по следующей пропорции:

в 1 литре Na2SiO3 - 1,07 Na2O

в Х литрах Na2SiO3 - 1,85 молей Na2O.

Х=1,85/1,07=1,72 литра Na2SiO3

5) Рассчитываем количество молей SiО2 в 1,72 литра Na2SiO3.

в 1 литре Na2SiO3 - 3,06 SiО2

в 1,72 литрах Na2SiO3 - Х молей SiО2.

Х=5,26 молей

6) Рассчитываем количество молей Н2O

Н2O =50,7 (с 1 л алюмината) +52,7·1,72 (с 1,72 л силиката) = 141,3 молей

Тогда состав реакционной смеси равен:

6,75Na2O · 2,7Al2O3 · 5,26SiО2 · 141,3Н2О

7) Исходя из нашего расчетного состава реакционной смеси в ней должно содержаться 5,67 молей SiО2, а мы с 1,72 литрами Na2SiO3 вводим 5,26 молей SiО2. Следовательно не хватает 0,41 молей SiО2.

8) Не хватает 0,41 молей SiО2 (25,42 г.) и 20,7 моль Н2O (372,6 г). добавляем белой сажи с содержанием SiО2 83% и влажностью 13%.

0,41 молей SiО2 это 25,42 г - 83%

30,6 г - 100%

30,6 г белой сажи содержит 13% Н2O т.е. 34 г. Н2O.

Значит нужно добавить 372,6 - 4 = 368,6 г Н2O т.е. ~ 369 мл

Конечный состав силикаалюмогидрогеля равен: 2,5Na2O · Al2O3 · 2,1SiО2 · 60Н2О

цеолит синтез направленный кинетический

Список использованной литературы

1. Ахметов С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие. - СПб.: Недра, 2006. - 868 с.

2. Караханов Э.А., Дедов А.Г. Каталитическое гидрирование гетероциклических соединений. - М.: Издательство Московского университета, 1986.

Размещено на Allbest.ru


Скачать работу можно здесь Скачать работу "Синтез цеолитов" можно здесь
Сколько стоит?

Рекомендуем!

база знанийглобальная сеть рефератов