อัตราส่วนซิลิกาอลูมินาของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์คืออะไร

อัตราส่วนซิลิกาอลูมินาของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์คืออะไร?

อัตราส่วนซิลิกาอลูมินา (SiO)₂/อัล2O₃อัตราส่วนโมลาร์) เป็นพารามิเตอร์หลักด้านกฎระเบียบสำหรับประสิทธิภาพหลักของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของเฟรมเวิร์ก การกระจายตัวของตำแหน่งที่เป็นกรด และโทโพโลยีของรูพรุน มาเรียนรู้เกี่ยวกับประเภท-ลักษณะเฉพาะ โครงสร้าง-ความสัมพันธ์ด้านประสิทธิภาพของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์กับอัตราส่วนอะลูมิเนียม-ซิลิคอนที่แตกต่างกัน รวมถึงความเข้ากันได้ในการใช้งานในปิโตรเคมี การปกป้องสิ่งแวดล้อม ฯลฯ

คำจำกัดความของอัตราส่วนซิลิกาอลูมินา

• อัตราส่วนซิลิกาอลูมินาหมายถึงอัตราส่วนโมลาร์หรืออัตราส่วนอะตอม (Si/Al) ของซิลิคอน-ออกซิเจนจัตุรมุข (SiO₄) ไปจนถึงอะลูมิเนียม-ออกซิเจนจัตุรมุข (AlO₄) ในกรอบตะแกรงโมเลกุล และค่าของมันจะกำหนดความหนาแน่นประจุของเฟรมเวิร์ก และวิธีการชดเชยไอออนบวก
• ตะแกรงโมเลกุลที่มีอัตราส่วนซิลิกาอลูมินาต่ำมีความหนาแน่นประจุลบสูงในเฟรมเวิร์ก และต้องการการชดเชยไอออนบวกจำนวนมาก กรอบของตะแกรงโมเลกุลที่มีอัตราส่วนซิลิกาอลูมินาสูงถูกครอบงำด้วยพันธะ Si-O-Si ที่แข็งแกร่ง และโครงสร้างโทโพโลยีของมันมีความเสถียรทางความร้อนสูง อัตราส่วนซิลิกาอลูมินาควบคุมความแข็งแรงของกรด การกระจายขนาดรูพรุน และความไม่ชอบน้ำของตะแกรงโมเลกุล ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ทางอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน

การจำแนกประเภทของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์

กลไกการควบคุมอัตราส่วนซิลิกาอลูมินา

• การควบคุมความเป็นกรด: อะตอมของอะลูมิเนียมเป็นแหล่งที่มาของบริเวณที่เป็นกรด Brønsted และอัตราส่วนซิลิกาอลูมินาส่งผลโดยตรงต่อความหนาแน่นและความแข็งแรงของกรด: เมื่ออัตราส่วนซิลิกาอลูมินาเพิ่มขึ้นจาก 20 เป็น 150 จำนวนรวมของบริเวณที่เป็นกรดอ่อน (การดูดซับที่ 120 องศา ) และบริเวณที่เป็นกรดแก่ (การดูดซับที่ 400 องศา ) ของ HZSM-5 จะลดลง 40% สัดส่วนของตำแหน่งที่เป็นกรดแก่ในอัตราส่วนซิลิกาอลูมินาสูง (เช่น ZSM-5-300) จะลดลง ยับยั้งปฏิกิริยาข้างเคียงของการถ่ายโอนไฮโดรเจน และการเลือกโพรพิลีนเพิ่มขึ้นเป็น 81.5%
• โครงสร้างรูพรุนและประสิทธิภาพการดูดซับ: เมื่ออัตราส่วนซิลิกาอลูมินาของตะแกรงโมเลกุล ZSM-22 เพิ่มขึ้นจาก 40 เป็น 130 ปริมาตรรูพรุนจะเพิ่มเป็น 0.25 ซม. ก่อน³/g แล้วหดเหลือ 0.18 ซม³/g, because the framework shrinkage is aggravated under high silicon conditions. ZSM-5 molecular sieve with a silica alumina ratio of >100 มีความสามารถในการดูดซับโทลูอีนอยู่ที่ 41 มก./กรัม ซึ่งสูงกว่า ZSM-5 ถึง 70% โดยมีอัตราส่วนซิลิกาอลูมินาเท่ากับ 38 เนื่องจากการไฮโดรโฟบิซิตี้ที่เพิ่มขึ้นช่วยลดการดูดซับเชิงแข่งขันของโมเลกุลน้ำ
• ความคงตัวทางความร้อนและความทนทานต่อความร้อนใต้พิภพ: ประเภท-ซิลิคอน Y- ต่ำ (SiO₂/อัล₂O₃=2) ผ่านการยุบตัวของโครงกระดูกที่ 660 องศา ขณะที่ซิลิคอน ZSM-5 (SiO) สูง-₂/อัล₂O₃>30) สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 900 องศา . เมื่ออัตราส่วนซิลิกาอลูมินาในตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/SSZ-13 เพิ่มขึ้นจาก 6 เป็น 16 อัตราการเก็บรักษากิจกรรมของ SCR จะเพิ่มขึ้นจาก 45% เป็น 85% หลังการบำบัดด้วยความร้อนที่ 800 องศา /16 ชม. เนื่องจากอัตราการกำจัดที่ลดลง

กลยุทธ์การปรับอัตราส่วนซิลิกาอลูมินาในการใช้งานทางอุตสาหกรรม

• การแตกตัวเร่งปฏิกิริยาของไหล (FCC): เมื่ออัตราส่วนซิลิกาอลูมินาของตะแกรงโมเลกุล USY อยู่ที่ 6-8 การเลือกโค้กจะลดลง 2.5 เปอร์เซ็นต์และผลผลิตน้ำมันเบาจะเพิ่มขึ้น 3%
• เมทานอลต่อโอเลฟินส์ (MTO): เมื่ออัตราส่วนซิลิกาอลูมินาของตะแกรงโมเลกุล SAPO-34 อยู่ที่ 0.3-0.5 ความสามารถในการเลือกเอทิลีน/โพรพิลีนจะสูงถึง 80% อัตราส่วนซิลิกาอลูมินาที่สูงเกินไปจะเร่งการสะสมคาร์บอนของโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนและทำให้เกิดการหยุดทำงาน
• การดูดซับ VOCs: ความสามารถในการดูดซับของตะแกรงโมเลกุล ZSM-5 ที่มีอัตราส่วนซิลิกาอลูมินา 300 สำหรับซีรีย์เบนซีนคือ 120 มก./กรัม และเวลาในการเจาะขยายเป็น 66 นาที ซึ่งดีกว่าถ่านกัมมันต์ 40 มก./กรัม
• การกำจัด NOx: เมื่ออัตราส่วนซิลิกาอลูมินาของตัวเร่งปฏิกิริยา Cu/LTA อยู่ที่ 16-23 อัตราการแปลง NOx ยังคงอยู่ที่ 90% หลังจากการบ่มด้วยความร้อนใต้พิภพที่ 600 องศา ซึ่งมีทั้งกิจกรรมและความทนทานสูง
• การปลดปล่อยยาแบบควบคุม: อัตราส่วนซิลิกาอลูมินาต่ำ (1.5~2.0) ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ประเภท A สามารถปลดปล่อยไอบูโพรเฟนได้อย่างยั่งยืนผ่านการควบคุมขนาดรูพรุน ด้วยอัตราการปลดปล่อย 24 ชั่วโมงที่ 95%
• บจก₂การดักจับ: เอมีน-ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ชนิด X ที่มีฟังก์ชันการทำงาน (อัตราส่วนซิลิกาอลูมินา 2.5) จะรักษา CO₂ความสามารถในการดูดซับ 12 wt% ภายใต้สภาวะชื้น และความสามารถในการกันน้ำเพิ่มขึ้น 3 เท่า