沸石是什么,什么是介孔材料
来源:整理 编辑:五合装修 2023-06-05 19:33:37
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1,什么是介孔材料
有序介孔材料是上世纪90年代迅速兴起的新型纳米结构材料,它一诞生就得到国际物理学、化学与材料学界的高度重视,并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。有序介孔材料是以表面活性剂形成的超分子结构为模板,利用溶胶—凝胶工艺,通过有机物—无机物界面间的定向作用,组装成孔径在 2~30nm 之间孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料。有序介孔材料引起广大科研人员的注意是在 1992 年 Mobil 公司的科学家们制备出 M41S 系列的有序介孔氧化硅铝材料以后。介孔材料的发展,不仅将分子筛由微孔范围扩展至介孔范围,而且使得大分子吸附、催化反应、药物存储、运输等工业,医药应用得以实现。
事实上,有序介孔材料的合成早在 1971 年就已经开始,只是 1992 年 Mobil 公司的报道才引起人们的注意,并被认为是有序介孔材料合成的开始,科学家们利用表面活性剂作分子模板合成了 M41S 系列的介孔材料,包括 MCM-41 (六方相)、 MCM-48 (立方相)和 MCM-50 (层状机构)。这个成功可以和 Mobil 的科学家们在 20 世纪 70 年代的另一成果, ZSM-5 的成功合成相提并论。这两个例子都是通过控制孔道尺寸和形状来得到有特殊分子筛性质的多孔材料,沸石的微孔将反应物的尺寸限制在约 1nm 以下,即使通过孔道修饰与改性,也受到孔径尺寸的限制,介孔材料的出现为这些问题的解决提供了可能。介孔材料具有规则的介孔孔道( 2~50nm ),较大的比表面积和孔道体积,这是介孔材料的特点与结构优势,另一方面介孔孔道又无定型孔壁构成,因此与微孔分子筛相比,介孔材料由较低的热稳定性和水热稳定性,近年来 SBA-15 、 MAS-7 和 MAS-9 的出现在一定程度上改善了这方面的弱点。但是介孔材料有其特殊的优点,这就是他的骨架原子的限制比沸石的小的多,理论上讲,任何氧化物或氧化物的复合物,无机化合物甚至金属都可以成为介孔材料化合物,事实上,也已经有多种非硅介孔材料被合成出来,如 TiO2 、 ZrO2 、 Al2O3 、 Ga2O3 等。
有序介孔材料虽然目前尚未获得大规模的工业化应用,但它所具有的孔道大小均匀、排列有序、孔径可在2-50nm范围内连续调节等特性,使其在分离提纯、生物材料、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力。
2,沸石是什么
沸石(Zeolite)是碱金属和碱土金属的含水网状铝硅酸盐物质,是沸石族矿物的总称,最早发现于1756年的欧洲。瑞典的矿物学家克朗斯提发现有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为“沸石”,在(希腊文Zeo=Boil=沸,Lite=stone=石)意为沸腾的石头,简称沸石。它包括30多种含沸石水的钙、钠以及钡、钾的铝硅酸盐矿物。常见的矿物有钠沸石、钙沸石、方沸石、束沸石、浊沸石、毛沸石、斜发沸石、丝光沸石等。其化学通式为:MxDy[(Alx+2ysin-(x+2y)O2n)]·mH2O。式中,M是Na、K等碱金属或其它一价阳离子;D是Ca、Sr、Ba、Mg等碱土金属或其它二价阳离子;M、D通称可交换阳离子。其中,x为碱金属离子个数,y为碱土金属离子个数,n表示硅铝离子个数。m表示水分子数。括号中的阳离子(Si,A1)和氧一起构成四面体格架,称为结构阴离子。在这种结构阴离子中,中心是硅(或铝)原子,每个硅(或铝)原子的周围有4个氧原子,各个硅氧四面体通过处于四面体顶点的氧原子互相连接起来,形成许多宽阔的孔穴和空道,这是沸石与其它架状硅酸盐矿物不同之处,因而沸石具有很大的比表面积(400~800㎡/g)。沸石这种格架结构决定了它具有较高的吸附交换性能。沸石这些孔穴和孔道可吸附大量的其他分子或离子,沸石的吸附量远远超过其他物质。沸石的孔穴和孔道大小均匀,直径在0.3~1nm之间,小于这个直径的物质能被吸附,而大于这个直径的物质则被排除在外不被吸附,沸石具有选择吸附的特性。沸石表面还具有很大的色散力和静电力,故其吸附力很大。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。其中在铝氧四面体中由于一个氧原子的价电子没有得到中和,使得整个铝氧四面体带有负电荷,为保持电中性,附近必须有一个带正电荷的金属阳离子(M+)来抵消(通常是碱金属或碱土金属离子),这些阳离子和铝硅酸盐结合相当弱,具有很大的流动性,极易和周围水溶液中的阳离子发生交换作用,交换后的沸石结构不被破坏。沸石的这种结构决定了它具有离子交换性和交换的选择性。而骨架SiO44-被AlO45-同晶交换产生的剩余电荷还使沸石具有催化性能。
3,在科学中硬水和软水分别指什么用什么可以鉴定
硬水含有较多的可溶性钙镁化合物软水含有较少的可溶性钙镁化合物(具体可见楼上)鉴定(加入肥皂水):硬水:较少泡沫,较多浮渣 软水:较多泡沫,较少浮渣 蒸馏水:全是泡沫硬水 含有钙盐和镁盐的天然水。通常,地下水如井水、泉水含盐量较大,地面水如河水、湖水含盐量较小。在硬水中,钙、镁可以以碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物和硝酸盐等形式存在。当硬水中钙和镁主要以碳酸氢盐,如ca(hco3)2、mg(hco3)2形式存在时,称为暂时硬水,当这种硬水加热煮沸时,碳酸氢盐会分解成碳酸盐而沉淀除去如果硬水中钙和镁主要以硫酸盐、硝酸盐和氯化物等形式存在,则称为永久硬水,它们不能用煮沸的方法除去。 硬水中的钙盐和镁盐能与肥皂(硬脂酸钠)作用,生成不溶性的硬脂酸盐,降低肥皂的去污能力。如果锅炉内使用硬水,当加热时钙盐和镁盐会在锅炉内壁上结成水垢。降低锅炉的热导率,增加能耗,甚至缩短锅炉的使用寿命,有时还会堵塞管道。因此,锅炉用水必须经过软化处理(见)。 硬水中含盐量通常以硬度来表示。硬度单位常用“度”表示,1度相当于每升水中含10mg的cao,生活饮用水的总硬度要求小于25度。 2.软水 只含少量可溶性钙盐和镁盐的天然水,或是经过软化处理的硬水。天然软水一般指江水、河水、湖(淡水湖)水。经软化处理的硬水指钙盐和镁盐含量降为 1.0~50 毫克/升后得到的软化水。虽然煮沸就可以将暂时硬水变为软水,但在工业上若采用此法来处理大量用水,则是极不经济的。软化水的方法有:①石灰 -苏打法 。先测定水的硬度,然后加入定量的氢氧化钙和碳酸钠,硬水中的钙、镁离子便沉淀析出: ca(hco3)2+ca(oh)22caco3↓+2h2o mg(hco3)2+2ca(oh)2 mg(oh)2↓+2caco3↓+2h2o caso4+na2co3caco3↓+na2so4②磷酸盐软水法。对于锅炉用水,可以加入亚磷酸钠(napo3)作为软水剂,它与钙、镁离子形成络合物,在水煮沸时钙、镁不会以沉淀形式析出,从而不会形成水垢。此法不适合于饮用水的软化。③离子交换法。沸石和离子交换剂虽然都不溶于水,但其中的钠离子和氢离子可与硬水中的钙、镁离子发生交换反应,使钙、镁离子被沸石、人造沸石、离子交换剂吸附而被除去。长期使用后失效的沸石和离子交换剂可以通过再生而重复使用,故此法是既经济又先进的软水法。o(∩_∩)o 如果我的回答对您有帮助,记得采纳哦,感激不尽。硬水中有较多的钙镁化合物。肥皂水可以区分,将肥皂放入硬水和软水中,有较多浮渣的是硬水。把硬水变软水的方法是煮沸或蒸馏。
4,化学中沸石是什么
【简介】:沸石(zeolite)是一种矿石,最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提(Cronstedt)发现有一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象,因此命名为“沸石”(瑞典文zeolit)。在希腊文中意为“沸腾”(zeo)的“石头”(lithos)。此后,人们对沸石的研究不断深入。【化学式】:沸石的一般化学式为:AmBpO2p·nH2O,结构式为A(x/q) [ (AlO2)x (SiO2)y ] n(H2O) 其中:A为Ca、Na、K、Ba、Sr等阳离子,B为Al和Si,p为阳离子化合价,m为阳离子数,n为水分子数,x为Al原子数,y为Si原子数,(y/x)通常在1~5之间,(x+y)是单位晶胞中四面体的个数。分子 量:218.247238EINECS号 215-283-8【品种】:自然界已发现的沸石有30多种,较常见的有方沸石、菱沸石、钙沸石、片沸石、钠沸石、丝光沸石、辉沸石等,都以含钙、钠为主。它们含水量的多少随外界温度和湿度的变化而变化。晶体所属晶系随矿物种的不同而异,以单斜晶系和正交晶系(斜方晶系)的占多数。方沸石、菱沸石常呈等轴状晶形,片沸石、辉沸石呈板状,毛沸石、丝光沸石呈针状或纤维状,钙十字沸石和辉沸石双晶常见。纯净的各种沸石均为无色或白色,但可因混入杂质而呈各种浅色。玻璃光泽。解理随晶体结构而异。莫氏硬度中等。比重介于2.0~2.3,含钡的则可达 2.5~2.8。沸石主要形成于低温热液阶段,常见于喷出岩气孔中,也见于热液矿床和近代温泉沉积中。沸石可以借水的渗滤作用,以进行阳离子的交换,其成分中的钠、钙离子可与水溶液中的钾、镁等离子交换,工业上用以软化硬水。沸石的晶体结构是由硅(铝)氧四面体连成三维的格架,格架中有各种大小不同的空穴和通道,具有很大的开放性。碱金属或碱土金属离子和水分子均分布在空穴和通道中,与格架的联系较弱。不同的离子交换对沸石结构影响很小,但使沸石的性质发生变化。晶格中存在的大小不同空腔,可以吸取或过滤大小不同的其他物质的分子。工业上常将其作为分子筛,以净化或分离混合成分的物质,如气体分离、石油净化、处理工业污染等。【工业用途】:一、斜发沸石 在岩石致密结构处的斜发沸石,多呈似放射状板片集合体微形态,而在孔隙发育处,可形成具完好或部分完好几何形态的板块晶体,宽可达20mm,厚5mm左右,端部约呈120度角,有的呈菱形板片和板条状。EDX谱为Si、Al、Na、K、Ca。 二、丝光沸石 SEM特征微形态为纤性状,纤丝般细直或稍有弯曲,直径约为0.2mm,长度可达几mm,可为自生矿物,但也见到在蚀变矿物外缘,呈放射状逐渐分开形成纤丝状丝光沸石。此种丝光沸石应为改造型矿物。EDX谱主为Si、Al、Ca、Na。 三、方沸石 SEM特征微形态为四角三八面体和各种形态的聚形,晶面多呈4、6边形,晶粒可大至几十mm,EDX谱特征元素为Si、Al、Na,可以有少量Ca。 四、菱沸石 SEM特征微形态短菱柱形大小可从1m;m到几mm,EDX谱为Si、Al、Ca、可以有K、Na的少量存在。【结构特点】:有很多种,已经发现的就有36种。它们的共同特点就是具有架状结构,就是说在它们的晶体内,分子像搭架子似地连在一起,中间形成很多空腔。因为在这些空腔里还存在很多水分子,因此它们是含水矿物。这些水分在遇到高温时会排出来,比如用火焰去烧时,大多数沸石便会膨胀发泡,像是沸腾一般。沸石的名字就是因此而来。不同的沸石具有不同的形态,如方沸石和菱沸石一般为轴状晶体,片沸石和辉沸石则呈板状,丝光沸石又成了针状或纤维状等等。各种沸石如果内部纯净的话,它们应该是无色或白色,但是如果内部混入了其他杂质,便会显出各种浅浅的颜色来。沸石还具有玻璃样的光泽。我们知道沸石中的水分可以跑出来,但这并不会破坏沸石内部的晶体结构。因此,它还可以再重新吸收水或其他液体。于是,这也成了人们利用沸石的一个特点。我们可以用沸石来分离炼油时产生的一些物质,可以让它使空气变得干燥,可以让它吸附某些污染物,净化和干燥酒精等等。沸石矿物有很广的分布。特别多见于由火山碎屑形成的沉积岩石中,在土壤中也有发现。【防暴沸原理】:先说成因:对过热液体继续加热,会骤然而剧烈地发生沸腾现象,这种现象称为“暴沸”。或叫作“崩沸”。过热是亚稳状态。由于过热液体内部的涨落现象,某些地方具有足够高的能量的分子,可以彼此推开而形成极小的气泡。当过热的液体温度远高于沸点时,小气泡内的饱和蒸气压就比外界的压强高,于是气泡迅速增长而膨胀,以至由于破裂引起工业容器的爆炸。液体之所以发生过热的原因是液体里缺乏形成气泡的核心。为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态,常加沸石,或一端封口的毛细管,因为它们都能防止加热时的暴沸现象,把它们称做止暴剂又叫助沸剂,值得注意的是,不能在液体沸腾时,加入止暴剂,不能用已使用过的止暴剂。简单说就是因为加热时烧杯中的液体会向上冲,从而造成了一个个冒出来的“喷泉”,剧烈时甚至会溅出伤人,而沸石能够有效的阻止液体的向上冲,使加热时液体能够保持平稳。【用途】:吸附剂和干燥剂、催化剂、洗涤剂等。其他用途(污水处理、土壤改良剂、饲料添加剂)天然沸石是一种新兴材料,被广泛应用于工业、农业、国防等部门,并且它的用途还在不断地开拓。沸石被用作离子交换剂、吸附分离剂、干燥剂、催化剂、水泥混合材料。在石油、化学工业中,用作石油炼制的催化裂化、氢化裂化和石油的化学异构化、重整、烷基化、歧化;气、液净化、分离和储存剂;硬水软化、海水淡化剂;特殊干燥剂(干燥空气、氮、烃类等)。在轻工行业用于造纸、合成橡胶、塑料、树脂、涂料充填剂和素质颜色等。在国防、空间技术、超真空技术、开发能源、电子工业等方面,用作吸附分离剂和干燥剂。在建材工业中,用作水泥水硬性活性掺和料,烧制人工轻骨料,制作轻质高强度板材和砖。在农业上用作土壤改良剂,能起保肥、保水、防止病虫害的作用。在禽畜业中,作饲料(猪、鸡)的添加剂和除臭剂等,可促进牲口成长,提高小鸡成活率。在环境保护方面,用来处理废气、废水,从废水废液中脱除或回收金属离子,脱除废水中放射性污染物。在医学上沸石用于血液、尿中氮量的测定。沸石还被开发成为保健用品,用于抗衰老,去除体内积累的重金属。在生产中沸石常用于砂糖的精制。新型墙材(加气混凝土砌块)原料随着实心黏土砖逐步退出舞台,新型墙体材料应用比例目前已达到80%墙体材料生产企业以煤矸石、粉煤灰、陶粒、炉渣、轻质工业废渣、重质建筑垃圾、沸石等为主料,积极开发新型墙体材料。在化学蒸馏或加热实验当中常用来防止暴沸,这是因为沸石的结构当中有大量的小孔,可作为气泡的凝结核,使反应液平稳沸腾。可用敲碎至米粒大小的素烧瓷片代替。参考资料:http://baike.baidu.com/link?url=ZltN-guDhay0hRlqN2D8yiOwY8lv0nrvhQPPvmxaYSXVXByb9iFuy2y2xGHrz2NzaKPHJJgvJAt8QeHp5s0CYK
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