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沸石分子筛的作用有哪些?

发布时间:2019-05-24     浏览次数:1736

分子筛,顾名思义是可以筛分分子的材料。之所以能筛分分子,其主要原因是此类材料具有奇特的孔道结构。沸石分子筛是一类具有规则孔道的微孔硅铝酸盐晶体,具有优异的催化、吸附分离和离子交换性能,已被广泛应用于石油炼制、石油化工、精细化工和日用化工等与能源和环境密切相关的重要领域。

沸石分子筛

20世纪60年代沸石分子筛用于催化裂化过程被认为是催化裂化的一次革命,也是沸石分子筛用于催化工业的重大突破。由于其独特的择形催化特性,沸石分子筛已成为当前化学工业中最为重要的固体催化剂材料。目前,全世界每年需要数百万吨的沸石分子筛用于实际应用,产生的经济效益高达数百亿美元。

自1940年人们利用水热方法实现沸石分子筛的人工合成以来,其生成机制的研究一直备受关注。由于沸石分子筛的合成体系极其复杂,迄今人们对其晶化机理还没有清晰的认识。在沸石分子筛的碱性合成体系中,氢氧根(OH-)通常被认为可以催化Si,Al-O-Si,Al键的断裂而实现硅铝酸盐凝胶的解聚,同时还可以催化Si,Al-O-Si,Al键的生成,从而使得硅铝酸盐阴离子物种围绕水合阳离子重新聚合,形成具有特定规则孔道的微孔晶体。

分子筛转轮

沸石分子筛是一类天然或人工合成的沸石型结晶硅铝酸盐,由硅氧四面体或铝氧四面体通过桥氧键相连而形成。通常,自然界存在的称为沸石(沸石介绍),人工合成的称为分子筛。沸石分子筛具有多孔的骨架结构,在结构中有许多孔径均匀的通道和排列整齐、内表面相当大的空穴,因此具有优异的吸附、分离、离子交换、催化等物理化学性能,这种特性使之被广泛应用于石油化工、农业、医药、机械、电子、水处理等行业。沸石分子筛在制浆和造纸工业中具有潜在的应用,例如作为造纸填料,助留剂以及在白水处理方面具有应用前景。

1、沸石分子筛作为填料

沸石分子筛具有以下潜在应用:

(1)由于分子筛具有较高的白度,可提升纸张光学性能。

(2)可提升纸张松厚度和适印性。

(3)利用分子筛的空旷结构特性,可用于气体过滤纸、防锈纸、光催化纸等特种纸的制备。

(4)可用于低定量新闻纸和书刊纸,可以有效避免油墨透印。

(5)其离子交换性能可避免树脂以及填料沉积。

(6)可用于酚醛纸层压板,提高其在潮湿环境下的耐腐蚀性。酚醛纸层压板作为绝缘体应用于印刷电路板和集成电路,当在湿度较高的环境中会受到电解腐蚀的影响。

(7)和二氧化钛(TiO2)填料混合使用,用于生产高质量白色纸张。

2、沸石分子筛作为微粒助留剂

助留剂在造纸湿部的添加是提高填料留着率最重要的途径,在工业生产中得到十分广泛的应用。有研究报道以斜发沸石(颗粒尺寸为0。5-2微米)作为微粒助留剂与二氧化硅、膨润土微粒助留体系进行助留效果比较。斜发沸石助留剂的助留效果与同等用量的二氧化硅微粒助留体系效果相当,远好于膨润土微粒助留体系。并且以沸石为造纸填料免去了额外的微粒助留剂的使用。还有研究报道光催化纸的制备过程中,使用沸石分子筛作为微粒助留剂,可以显著提高二氧化钛纳米粒子的留着率。

相比淀粉和阳离子聚合物,沸石分子筛微粒助留剂在提高纸料的留着与滤水性能并改善纸张均匀度方面具有更好的效果。沸石微粒助留剂的使用会有效避免纤维之间的絮凝,而有助于形成纤维-微粒-纤维的絮聚颗粒,另外还有担载二氧化钛纳米粒子的作用。

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