Na-X和Na-A分子篩的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用研究文獻(xiàn)綜述1.1Na-X分子篩的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用Na-X分子篩是具有立方晶系的硅酸鹽化合物，具有八面沸石（FAU型）骨架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，其結(jié)構(gòu)包含兩種籠結(jié)構(gòu)：β籠（方鈉石籠）和FAU超籠，內(nèi)徑約為7?的β籠通過(guò)共享雙六元環(huán)排列在外，內(nèi)徑約為8?的12元環(huán)構(gòu)成內(nèi)徑約為13?的FAU超籠位于其中，其晶胞分子式為Na86Al86Si106O384，空間群為Fd-3m，晶格參數(shù)a=b=c=2.5028nm，α=β=γ=90°[1]，其每個(gè)結(jié)構(gòu)單元均由192個(gè)Si(Al)O4四面體結(jié)構(gòu)組成。Na-X分子篩孔徑較大，約為0.74nm，比表面積較大部分分子篩大，約為600m2/g，孔道容量大，孔道中具有很大的內(nèi)比表面積，Na-X分子篩的結(jié)構(gòu)能夠?yàn)槲郊按呋峁└焖俚木?nèi)擴(kuò)散，能夠很好的提高其吸附性能[12,31]，因此廣泛應(yīng)用與氣體和金屬離子的吸附。(a)骨架示意圖[9](b)沿[110]視圖的孔結(jié)構(gòu)[1]圖1X型分子篩模型圖Fig.1-3ModeldiagramofzeoliteX周永賢等人[32]以α-Al2O3陶瓷管為支撐體，3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）作為表面改性劑，采用真空溶膠預(yù)涂覆以及水熱法，在其上負(fù)載13X分子篩，產(chǎn)品可以將氮?dú)饣蛞蚁怏w中痕量的二甲醚、甲醇、丙醛深度脫除，效果良好。張春秀等人[33]在α-Al2O3陶瓷管表面制備了13X分子篩涂層，并且優(yōu)化了合成條件，制得均勻性和交聯(lián)性最佳的13X分子篩涂層來(lái)脫除丹參提取液中的重金屬鉛和鎘，脫除率分別為86.7%和44.2%，并且13X分子篩不吸附丹參提取液中的有效成分，說(shuō)明13X分子篩在脫除重金屬領(lǐng)域有很好的效果。在中國(guó)，大約70%的氯乙烯是在活性炭負(fù)載HgCl2的催化劑上進(jìn)行乙炔鹽酸化生產(chǎn)的，但是催化劑中汞會(huì)大量流失，從而限制這類(lèi)催化劑的使用壽命，更嚴(yán)重的是會(huì)對(duì)人體健康及環(huán)境產(chǎn)生威脅，因此非汞催化劑對(duì)乙炔鹽酸化具有重要意義。Song等人[34]使用13X分子篩在320℃高溫下對(duì)乙炔進(jìn)行鹽酸化使其轉(zhuǎn)化為氯乙烯，乙炔轉(zhuǎn)化率達(dá)98.5%，同時(shí)13X分子篩對(duì)氯乙烯選擇性超過(guò)93.37%，遠(yuǎn)高于ZSM-5、γ-Al2O3和SiO2等催化劑，為乙炔催化轉(zhuǎn)化成氯乙烯提出了新的思路。于元浩[35]使用NaOH、NH3、CH3COOH和HCl浸漬法改性13X分子篩，其中使用6.0mol·L-1HCl浸漬時(shí)間24h改性后的分子篩對(duì)苯乙烯的動(dòng)態(tài)飽和吸附量為57.2mg·g-1，與未改性分子篩（動(dòng)態(tài)飽和吸附量為17.0mg·g-1）相比有很大的提高，可以對(duì)不飽和聚酯生產(chǎn)加工產(chǎn)生的苯乙烯有機(jī)廢物進(jìn)行吸附。張亞光等人[36]使用稀土對(duì)13X進(jìn)行改性，制備的La/Ce13X分子篩能夠?qū)⑵鹗紳舛葹?.2mg/g的模擬油脫除至0.01mg/g，吸附劑經(jīng)過(guò)氮?dú)鈿夥?00℃焙燒2h后，有較好的再生能力。圖1-4常見(jiàn)分子篩的孔道尺寸及常見(jiàn)氣體分子直徑[37]Fig.1-4Theporesizeofcommonmolecularsievesandthediameterofcommongasmolecules1.2Na-A分子篩的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用Na-A分子篩時(shí)具有立方晶系的硅酸鹽化合物，屬于LTA型，其結(jié)構(gòu)如圖1-5所示，其結(jié)構(gòu)包含兩種籠結(jié)構(gòu)：β籠和α籠，其結(jié)構(gòu)由β籠通過(guò)共享雙四元環(huán)連接在外，從而形成了一個(gè)大的α籠在中間，其晶胞通式為Na12[(Al2O3)12(SiO2)12]·27H2O，空間點(diǎn)群為Pm-3m，晶格參數(shù)為a=b=c=11.9190?，α=β=γ=90°[1]。Na-A分子篩具有四面體原子構(gòu)成的孔道，四面體之間以氧原子相連接，其孔道尺寸為4.1?4.1?，故Na-A分子篩也被稱(chēng)為4A分子篩。Na-A分子篩的三維結(jié)構(gòu)中的負(fù)電荷給予了其很多特殊性質(zhì)，如一些分子可以在巨大的內(nèi)部孔道中被吸附，并且其較高的比表面積使得其與陽(yáng)離子有更多的接觸空間[18]，所以被廣泛的應(yīng)用于洗滌劑和吸附劑。(a)骨架示意圖(b)沿[100]視圖的孔結(jié)構(gòu)圖1-5A型分子篩模型圖[1]Fig.1-5ModeldiagramofzeoliteANa-A型分子篩已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我們的生活中，在商業(yè)中，Na-A型分子篩主要用作洗衣粉的添加劑，氣體的吸附劑，除此之外，還在工業(yè)上用于石油精煉、乙醇脫水、催化等領(lǐng)域[38]。由于Na-A分子篩具有均勻的孔徑和高的陽(yáng)離子交換容量，使其能廣泛用于工業(yè)吸附領(lǐng)域，作吸附劑可以用來(lái)去除污水中的NH4+、PO43-、有機(jī)污染物和部分重金屬離子，也用作催化領(lǐng)域、作催化劑載體和陽(yáng)離子交換材料等[39]。Khodadadi等[40]制備出一種新型的磁性Na-A型分子篩，并研究了其在水溶液中對(duì)重金屬Pb2+離子和Cu2+離子的吸附能力，探究了Na-A分子篩吸附重金屬離子的最佳條件，并通過(guò)模擬預(yù)測(cè)吸附試驗(yàn)主要的影響因素及這些因素之間的相互作用。Zhang等[41]通過(guò)逐步氧化還原法來(lái)制備出負(fù)載K2O的Na-A型分子篩，用它來(lái)充當(dāng)乙醇和丙烯酸乙酯之間邁克爾加成反應(yīng)的固體催化劑。與其他催化劑相比，制備出的K2O/Na-A型分子篩固體催化劑在邁克爾加成反應(yīng)中顯現(xiàn)出了更高的催化活性，在四個(gè)催化周期內(nèi)是可用的，且沒(méi)有明顯的活性損失。參考文獻(xiàn) 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