ما هي نسبة ألومينا السيليكا في المنخل الجزيئي للزيوليت

ما هي نسبة ألومينا السيليكا في المنخل الجزيئي للزيوليت؟

نسبة ألومينا السيليكا (SiO₂/ آل O₃تعتبر النسبة المولية) معلمة تنظيمية رئيسية للأداء الأساسي للمناخل الجزيئية للزيوليت، مما يؤثر بشكل مباشر على استقرار إطارها، وتوزيع موقع الحمض، وطوبولوجيا المسام. هيا نتعرف على نوع-الخصائص وعلاقات الأداء الهيكلية- للمناخل الجزيئية للزيوليت مع نسب-الألومنيوم المختلفة للسيليكون، بالإضافة إلى توافقها مع التطبيقات في مجال البتروكيماويات وحماية البيئة وما إلى ذلك.

تعريف نسبة السيليكا الألومينا

• تشير نسبة ألومينا السيليكا إلى النسبة المولية أو النسبة الذرية (Si/Al) للسيليكون- رباعي وجوه الأكسجين (SiO)₄) إلى الألومنيوم-رباعي السطوح الأكسجين (AlO₄) في إطار المنخل الجزيئي. وقيمتها تحدد كثافة الشحنة للإطار، وطريقة تعويض الكاتيون.
• يمتلك المنخل الجزيئي ذو نسبة الألومينا السيليكا المنخفضة كثافة شحنة سالبة عالية في الإطار، ويتطلب كمية كبيرة من تعويض الكاتيون. هيكل المنخل الجزيئي ذو نسبة الألومينا العالية من السيليكا يهيمن عليه روابط Si-O-Si القوية، وبنيته الطوبولوجية مستقرة حراريًا للغاية. تنظم نسبة ألومينا السيليكا قوة الحمض، وتوزيع حجم المسام، وكراهية الماء للمنخل الجزيئي، مما يجعله مناسبًا للسيناريوهات الصناعية المختلفة.

تصنيف المنخل الجزيئي الزيوليت

آلية تنظيم نسبة السيليكا والألومينا

• تنظيم الحموضة: ذرات الألومنيوم هي مصدر مواقع حمض برونستد، وتؤثر نسبة ألومينا السيليكا بشكل مباشر على كثافة الحمض وقوته: عندما تزيد نسبة ألومينا السيليكا من 20 إلى 150، فإن الكمية الإجمالية لمواقع الحمض الضعيف (الامتزاز عند 120 درجة) والمواقع الحمضية القوية (الامتزاز عند 400 درجة) من HZSM-5 تنخفض بنسبة 40٪. تنخفض نسبة المواقع الحمضية القوية التي تحتوي على نسبة عالية من ألومينا السيليكا (مثل ZSM-5-300)، مما يثبط التفاعل الجانبي لنقل الهيدروجين، وتزداد انتقائية البروبيلين إلى 81.5%.
• بنية المسام وأداء الامتزاز: عندما تزيد نسبة ألومينا السيليكا في المنخل الجزيئي ZSM-22 من 40 إلى 130، يزداد حجم المسام أولاً إلى 0.25 سم³/g ثم ينكمش إلى 0.18 سم³/g, because the framework shrinkage is aggravated under high silicon conditions. ZSM-5 molecular sieve with a silica alumina ratio of >100 لديه قدرة امتصاص تبلغ 41 مجم/جم من التولوين، وهو أعلى بنسبة 70% من ZSM-5 مع نسبة ألومينا السيليكا تبلغ 38، لأن الكارهة للماء المعززة تقلل من الامتصاص التنافسي لجزيئات الماء.
• الاستقرار الحراري والمتانة الحرارية المائية: نوع -سيليكون Y-منخفض (SiO₂/آل₂O₃=2) يتعرض لانهيار الهيكل العظمي عند 660 درجة، في حين أن السيليكون العالي - ZSM-5 (SiO₂/آل₂O₃>30) يتحمل درجات حرارة تصل إلى 900 درجة . عندما تزيد نسبة ألومينا السيليكا في المحفز Cu/SSZ-13 من 6 إلى 16، يزداد معدل الاحتفاظ بنشاط SCR من 45% إلى 85% بعد المعالجة الحرارية المائية عند 800 درجة / 16 ساعة، نتيجة لانخفاض معدل إزالة الألمنيوم.

استراتيجية التكيف مع نسبة الألومينا السيليكا في التطبيقات الصناعية

• التكسير التحفيزي للسوائل (FCC): عندما تكون نسبة ألومينا السيليكا في المنخل الجزيئي USY هي 6-8، فإن انتقائية فحم الكوك تنخفض بمقدار 2.5 نقطة مئوية ويزيد إنتاج الزيت الخفيف بنسبة 3%.
• الميثانول إلى الأوليفينات (MTO): عندما تكون نسبة ألومينا السيليكا في المنخل الجزيئي SAPO-34 هي 0.3-0.5، فإن انتقائية الإيثيلين/البروبيلين تصل إلى 80%. تعمل نسبة ألومينا السيليكا العالية جدًا على تسريع ترسيب الكربون للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات وتسبب التعطيل.
• امتصاص المركبات العضوية المتطايرة: قدرة الامتزاز للمنخل الجزيئي ZSM-5 مع نسبة ألومينا السيليكا 300 لسلسلة البنزين تبلغ 120 ملجم/جم، وزمن الاختراق ممتد إلى 66 دقيقة، وهو أفضل من 40 ملجم/جم من الكربون المنشط.
• إزالة أكاسيد النيتروجين: عندما تكون نسبة ألومينا السيليكا في محفز Cu/LTA هي 16-23، يظل معدل تحويل أكاسيد النيتروجين عند 90% بعد التعتيق الحراري المائي عند 600 درجة، والذي يتميز بالنشاط العالي والمتانة.
• إطلاق الدواء الخاضع للرقابة: نسبة ألومينا السيليكا المنخفضة (1.5 ~ 2.0) من النوع A يحقق المنخل الجزيئي للزيوليت إطلاقًا مستدامًا للإيبوبروفين من خلال تنظيم حجم المسام، بمعدل إطلاق على مدار 24 ساعة يبلغ 95٪.
• شركة₂الالتقاط: يحافظ المنخل الجزيئي للزيوليت الأميني -من النوع X (نسبة ألومينا السيليكا 2.5) على ثاني أكسيد الكربون₂قدرة امتصاص تبلغ 12% بالوزن في الظروف الرطبة، وتزداد مقاومته للماء بمقدار 3 مرات.