ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Другие примеры разделения веществ с разными размерами молекул из "Молекулярные сита и их применение" Область применения цеолитов в качестве молекулярных сит для разделения веществ, различающихся размерами и формой молекул, не ограничивается углеводородами. [c.118] В табл. 34 приведены многочисленные примеры разделения смесей при помощи шабазита, которому соответствует искусственный цеолит СаА. Смеси, содержащие спирты, альдегиды, кетоны, аминопроизводные и галоидонроизводные углеводороды, сернистые соединения, могут быть разделены при применении цеолита причем разделение осуществляется как в жидкой, так и в паровой фазах. Для разделения применяют в основном две основные методики. [c.118] На степень разделения влияют не только критические размеры молекул разделяемых частиц и избирательность цеолитов, но и также скорость поглощения. Последний фактор может в отдельных случаях играть доминирующую роль. [c.118] Некоторые смеси веществ являются азеотропными и для их разделения обычные методы ректификации не могут быть применены. К таким смесям относятся, в частности, смеси метилового спирта и ацетона, сероуглерода и ацетона. Молекулярно-ситовые свойства цеолитов позволяют просто разрешить проблему разделения таких азеотропных смесей молекулы метилового спирта и сероуглерода легко проникают во внутреннюю структуру пор шабазита и поглощаются, тогда как более крупные молекулы ацетона остаются не поглощенными. [c.118] ЩО + С(СНз)зОН Н2О В жидком виде при 20° С. [c.120] НС1 + H I3 НС1 В жидком виде при 20° С. [c.120] Как уже упоминалось выше, размер отверстий, соединяющий полости, неодинаков у разных цеолитов. Даже весьма небольшое различие в размерах отверстий сказывается на характере адсорбции. [c.121] Из табл. 34 видно, что шабазит способен адсорбировать как метиловый, так и этиловый спирты Ка-морденит адсорбирует метиловый спирт, но не адсорбирует этиловый, поскольку размер отверстий у Na-мoдepнитa меньше, чем у шабазита Ка-морденит адсорбирует также воду и аммиак Са- и Ва-морденит имеют еще более мелкие отверстия, чем Ка-морденит, так как ионы кальция и бария в большей степени блокируют входные окна в мордените, чем ионы натрия. В связи с этим Са- и Ва-мордениты уже не могут поглощать не только этиловый, но даже и метиловый спирт. Они могут адсорбировать молекулы воды и аммиака, имеющие меньшие размеры. Применяя молекулярные сита разных типов, можно разделить таким образом разнообразные смеси веществ. Если применить несколько колонок с различными молекулярными ситами, располагая их в порядке уменьшения размеров отверстий, то можно разделять сложные смеси веществ. [c.121] В связи с этим большой интерес представляет возможность изменить размер отверстий, соединяющих полости цеолита. [c.121] Такой способ изменения размера отверстий заключается в проведении ионного обмена. Для этой цели натриевый цеолит помещается в раствор хлористого кальция, в результате чего ионы натрия в цеолите заменяются ионами кальция. Возможна и противоположная операция кальциевый цеолнт помещается в раствор хлористого натрия и в результате ионы кальция в цеолите заменяются ионами натрия. Разработаны специальные методы ионного обмена, позволяющие получить таким путем разнообразные модификации молекулярных сит. [c.121] Если взять, например, Ка-шабазит и путем тонкого обмена вместо натрия ввести кальций, то окна расширяются. Однако у некоторых цеолитов замена натрия кальцием уменьшает размер отверстия. Все зависит не от размеров ионов натрия и кальция, а главным образом от положения этих ионов относительно окон, через которые молекулы адсорбируемых веществ проникают внутрь полостей. Если ион расположен возле самого окна, то он может блокировать вход многих веществ, молекулы которых недостаточно малы. Если же ионы располагаются внутри адсорбционных полостей, то они не изменяют размер отверстий и не препятствуют прохождению через них молекул тех веществ, которые адсорбировались до помещения иона металла внутри полостей. [c.121] Вычисления, проведенные академиком М. М. Дубининым на основании геометрических размеров элементарных ячеек, образующих цеолиты, показывают, что суммарный объем первичных цор составляет для цеолитов 0,30—0,35 см г. [c.122] Эти данные подтверждены экспериментальными данными, вычисленными на основании изотерм адсорбции. [c.122] Вторичные поры имеют суммарный объем, близкий к суммарному объему первичных пор. Однако удельная поверхность крупных вторичных пор, на которой может происходить адсорбция молекул компонентов разделяемой смеси, не превышает 20—ЗОж /г. Это объясняется размерами вторичных пор их средний радиус достигает нескольких тысяч ангстрем, т. е. в 1000 раз и более превышает радиус больших полостей кристаллита. Вследствие этого адсорбция во вторичной пористой структуре, так же как и на внешней поверхности гранул, несоизмеримо мала по сравнению с адсорбцией первичными порами, и существенного влияния на процесс разделения вторичные поры не оказывают. [c.122] Вернуться к основной статье