沸石转轮技术综述 - 图文(7)

沸石的硅铝比不可小于1，但没有上线。高硅铝比沸石具有疏水性，其吸附性质与一般含富铝沸石大不相同，它对水和其他极性分子亲和力很低。因此选择适当硅铝比，孔隙架构和阳离子形式，可制造出各种吸附性质大不相同的沸石。

从结构来看，ZSM-5的硅铝比可由12改变至纯硅的silicalite。硅铝比从1变至∞，热稳定性随之增加，表面性质从亲水性变成疏水性，酸性中心的强度会增加但酸量会减少。

与其它吸附剂比较，沸石因具有晶体结构呈现均一整齐的孔洞直径，且这些孔洞具有很大的内表面积，可大量吸附和储存分子。沸石亦属于一种离子型吸附剂，可根据分子大小和极性不同做选择性吸附。

ZSM型沸石系由一系列含丰富硅质沸石所组成，其结构是以；两个五元环单元形成之单层结构，单层再以不同顺序堆叠，可以得到不同的孔道结构：（1）ZSM-5和（2）ZSM-11.其孔道特征为10个氧环，其自由直径约为6?的沸石。其典型的硅铝比约为30，但可能大幅变化，特征为具有高热稳定性及水热稳定性，并具有许多的触媒特性，另其亦可用来吸附废气或废水中的有机物。

Mobil公司在1972年所开发命名为ZSM-5的人工沸石，一为5.4×5.6?，另一为5.4×5.6?，其硅铝比为10-5000。ZSM-5沸石不仅拥有一般高硅铝比沸石所拥有的特质，还具有亲脂而疏水的特性，这种特质使得ZSM-5沸石比较喜欢吸附非极性的分子物质。

沸石孔径单一均匀，如ZSM-5分子筛孔径约为6 ?，则孔径只能吸附直径6 ?以下的分子，较大分子无法进入孔隙，只能依赖表面吸附，故表现出形状选择性；另一方面，活性炭的孔径相对于沸石而言分布较广，故孔隙内可吸附直径大的分子和直径小的分子

以新沸石浓缩转轮原有组成而言，系含60-70%（wt）之陶瓷纤维（ceramic fiber），为一蜂巢状成形基材（substrate），而另外30-40%（wt）则是沸石粉末长晶附着于基材上，其主要成分为硅及铝。由于沸石转轮包含了大部分具有大量中孔的陶瓷纤维基材故沸石转轮样品对IPA及PGMEA之饱和吸附率并不符合Langmuir等温吸附方程式。

4.5沸石转轮之制作程序

沸石转轮之制作程序如图4.2-1所示，首先，陶瓷纤维纸（Ceramic fiber）经加上粘着剂（Binder）等后透过特殊控温成型滚轮模具加以成形（Corrugation）为蜂巢状（Honeycomb）半成品，此时若欲成型为转轮（Rotor）型式，则将成形之蜂巢状陶瓷纤维滚成圆盘状（Rotor disc type），若欲成型为长方块状（Block type），则将其依次堆叠成型为长方块状即可；接着加以400-500℃之高温烧结数小时，此时半成品中之有机物几乎完全逸散而仅剩陶瓷纤维无机基材，烧结后陶瓷纤维无机基材加以含浸（Impregnation & wash coating）吸附剂粉末，并加以70-250℃之烘干即告完成。图4.2-2所示之粉末状疏水性沸石吸附剂，其中左侧沸石吸附剂之硅铝比较高且适用于无极性或弱极性有机物之吸附，右侧沸石吸附剂之硅铝比则较低而适用于极性有机物之吸附；图4.2-3—4.2-5依序显示转轮陶瓷基材成形后烧结前纵切局部照片、转轮含浸疏水性沸石粉末并烧结后之局部照片以及其局部放大照片。

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