¿Cuáles son los métodos para sintetizar tamices moleculares de zeolita?

Los materiales de tamiz molecular de zeolita desempeñan un papel muy importante en la química fina del petróleo y la gobernanza ambiental. Por lo general, la mayoría de los tamices moleculares de zeolita deben sintetizarse con la participación de plantillas orgánicas. Sin embargo, la mayoría de los agentes de plantilla utilizados son tóxicos, lo que tiene un fuerte impacto en la producción y aplicación real de zeolitas. Las rutas de síntesis ecológica se refieren al uso de materias primas más ecológicas para sintetizar productos objetivo y a reducir o incluso eliminar los impactos negativos en el medio ambiente, reducir las emisiones de desechos y mejorar la eficiencia durante el proceso de síntesis.

Primero, después de mezclar las materias primas necesarias para el tamiz molecular de zeolita, las principales especies de silicato y aluminato se polimerizan para formar un gel de aluminosilicato inicial. Este gel de aluminosilicato se forma rápidamente en condiciones de alta concentración y por lo tanto tiene un alto grado de desorden. Sin embargo, este gel de aluminosilicato puede contener ciertas unidades estructurales primarias, tales como: anillos de cuatro miembros, anillos de seis miembros, etc. Al mismo tiempo se establece un equilibrio de disolución entre este gel y la fase líquida. Además, el producto de solubilidad de los iones de aluminosilicato está estrechamente relacionado con la estructura y la temperatura del gel. A medida que cambia la temperatura de cristalización, se establece un nuevo equilibrio entre el gel y la fase líquida entre el gel y la solución. En segundo lugar, el aumento de la concentración de polisilicato y aluminato en la fase líquida conduce a la formación de núcleos cristalinos y luego al crecimiento de cristales de tamiz molecular de zeolita. Durante el proceso de nucleación y crecimiento de cristales de los tamices moleculares de zeolita, los iones de polisilicato y aluminato en la fase líquida se consumen, provocando la disolución continua del gel de sílice-alúmina. Dado que la solubilidad de los cristales de zeolita es menor que la del gel amorfo, el resultado final es la disolución completa del gel y el crecimiento completo de los cristales de tamiz molecular de zeolita.

Para la síntesis de tamices moleculares de zeolita, la temperatura es un factor muy importante. Los cambios de temperatura afectarán los cambios en la presión del agua en el reactor, el estado de polimerización y la reacción de polimerización de los aluminosilicatos, la formación, disolución y transformación de geles, la nucleación y crecimiento de tamices moleculares y la cristalización entre fases metaestables. El mismo sistema puede obtener fases completamente diferentes a diferentes temperaturas. Cuanto mayor es la temperatura, menor es el tamaño y el volumen de poros de la zeolita obtenida, y la densidad del esqueleto cristalino aumenta en consecuencia. En términos generales, por debajo de 150 °C, la estructura primaria suele ser un anillo de cuatro o seis miembros, mientras que cuando la temperatura es superior a 150 °C, suele ser la unidad estructural primaria de un anillo de cinco miembros. Se puede observar que en condiciones hidrotermales de alta temperatura, existe una estrecha relación entre las reglas de formación de poros de sustancias inorgánicas (principalmente especies de aluminosilicato) y la temperatura de cristalización y la presión del vapor de agua.

Para superar problemas como la descarga de aguas residuales que contienen álcali debido a la introducción de agua disolvente durante la síntesis hidrotermal convencional de tamices moleculares de zeolita, la presión del sistema de síntesis es demasiado alta y la El rendimiento de un solo reactor es demasiado bajo, la gente ha desarrollado un nuevo método de síntesis del tamiz molecular de zeolita verde mediante el método del solvente. A través de la caracterización de los productos cristalizados durante el proceso de cristalización, se encontró que la síntesis de tamices moleculares de zeolita por el método libre de solventes pasa por el siguiente proceso: en la etapa inicial de cristalización, las materias primas en fase sólida se difunden gradualmente en forma amorfa. sílice, acompañada de la polimerización de especies de silicio. A medida que aumenta el tiempo de cristalización, la sílice amorfa se transforma gradualmente en cristal; En general, el proceso de reacción de síntesis en fase sólida ha pasado por la mezcla y difusión de las materias primas iniciales, la condensación continua de grupos silanol, etc., y finalmente las materias primas de la reacción se convierten en un tamiz molecular de zeolita silicalita-1 en el sólido. -estado de fase.