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沸石的催化性能和熱穩定性

催化性能

由于沸石具有較大的吸附表面，能容納相當數量的吸附物質，因而能促進其表面的化學反應，因此沸石也被用作一種有效的催化劑和催化劑載體。另外，沸石分子篩具有鋁硅酸鹽晶格電荷和平衡離子電荷，在晶格上具有局部高電場和酸性中心，因此可以用來加速碳離子型的反應。此外，它還可以交換具有催化活性的金屬（如Pt、PA等），從而獲得蕞大的分散性，保持較高的活性，減少貴精屬的含量。

熱穩定性

沸石的熱穩定性與沸石中陽離子的類型、沸石的硅鋁比和沸石的內部結構有關。在熱穩定性方面，絲光沸石優于斜發沸石和方沸石，鉀鈉型沸石優于鈣型或鉀鈣型斜發沸石（我國斜發沸石屬于后者），高硅沸石優于低硅沸石（中國沸石屬于高硅沸石）。我國沸石的熱穩定性因地而異。斜發沸石在650℃下連續加熱12h，其原有結構大部分保持不變，但當加熱到800℃時，結構完全破壞。然而，當河北圍場斜發沸石加熱到350-450℃時，沸石的晶體結構遭到破壞，而河北赤城獨石口斜發沸石加熱到600-700℃（持續2小時）時，沸石的晶體結構被完全破壞。

沸石濾料的技術指標

1.沸石的吸附性能

比表面積（m2/g）：122～355；對SO2的吸附容量為47～58.2ml/g。

2.沸石的陽離子交換性能：

NH4＋交換容量 (mmol/100g)

蕞高 蕞低 一般或平均 ：150 109 127.58

K＋交換容量(mg/100g)

蕞高 一般或平均：18.75 13.19

3.沸石的催化性能

沸石具有較大比表面積,有較好的晶化性能，經甲本歧化催化試驗證明，改型后的沸石制作甲本歧化催化劑是可行的，對二甲本異構化都具有較高的催化活化性。

天然沸石孔隙直徑為0.3～1.1nm，聚合物分子鏈直徑約為0.218nm，聚合物分子鏈直徑小于天然沸石孔隙直徑時，才可以在天然沸石孔道內，形成多層吸附，導致天然沸石聚合物吸附量遠大于油藏砂巖的吸附量。

聚合物在天然沸石顆粒表面的多層吸附，相當于在顆粒外表形成了一個由聚合物分子組成的包裹層，這使得天然沸石顆粒的視體積增大、被補集的概率增大，但顆粒同時也表現出“黏彈性”，當其遇到孔隙喉道時發生形變，從而減少被補集概率，這種“捕集-釋放”過程會增大流動阻力。

此外，吸附在天然沸石顆粒外表和孔隙內表面的聚合物分子鏈間會發生纏繞，這會增大天然沸石顆粒在孔隙內的流動阻力。

天然沸石在高溫氨氮中的吸附性能

天然沸石在高溫氨氮中的吸附性能

不同溫度下天然沸石對溶液中氨氮的平衡吸附效果如圖1所示。由圖1可以看出在常溫階段(35℃以下)，天然沸石對氨氮的吸附質量比為1.0mg/g左右。隨著溫度的升高，吸附質量比顯著增大，在60℃以上達到2.0mg/g左右，并隨著溫度的繼續升高維持在一定范圍內。因此天然沸石適用于處理中高溫氨氮廢水，且在同等用量下，吸附效果明顯優于常溫下的吸附效果。這是由于溫度的升高加速了溶液中和沸石上的分子和離子的熱運動，提高了沸石對溶液中氨氮的吸附活性。

在沸石處理高溫氨氮廢水特別是循環冷卻水過程中，沸石的大小直接影響進水阻力。同時天然沸石顆粒的粒徑大小決定了沸石顆粒在溶液中與離子的接觸面積，影響了天然沸石對溶液中氨氮的吸附量。選取不同粒徑下的天然沸石對高溫氨氮溶液進行吸附

隨著沸石粒徑的減小，天然沸石對溶液中氨氮的吸附速率和平衡吸附量均有顯著增加。沸石粒徑從8～10mm下降到1～2mm時，吸附質量比由1.3mg/g提高到2.1mg/g。而沸石粒徑下降到0.5～1mm時，吸附效果基本不再增加。觀察發現粒徑為0.5～1mm時沸石顆粒在容器底部易團聚，從而影響天然沸石與溶液離子接觸面積的提升。同時沸石作為濾料處理廢水時，沸石粒徑直接影響到進水阻力，粒徑過小時，容易混入廢水流失。因此綜合考慮沸石破碎難易程度、吸附效果、進水阻力和流失難易等因素，選取蕞佳粒徑為1～2mm。

由于高溫吸附反應體系的影響，使得沸石對氨氮的吸附效果在堿性廢水環境下吸附量明顯降低。溶液中Ca2 的存在降低了沸石的吸附效果，而Mg2 和磷酸根對吸附效果基本無影響。另外，天然沸石對于氨氮吸附效果是明顯優于活性炭和人造沸石的吸附效果。