Zeoliții

Domeniu: Chimie Generală

Conține 1 fișier: doc

Pagini : 103 în total

Cuvinte : 131130

Mărime: 6.64MB (arhivat)

Publicat de: Cosmin Antal

Puncte necesare: 12

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

Cuprins 1
Cap. I. Zeoliţi – Generalităţi 3
I.1. Definiţie, compoziţie, tipuri de reţele zeolitice 3
Cap. II. Sinteza materialelor zeolitice; Aspecte teoretice 10
II.1. Factorii care influenţează sinteza zeoliţilor. 10
Parametrii chimici ai sintezei: 12
II.1.1. Raportul molar SiO2/Al2O3 din amestecul iniţial 12
II.1.2. Alcalinitatea (conţinutul de hidroxid) amestecului de sinteză. 13
II.1.3. Prezenţa altor anioni (F-) 14
II.1.4. Prezenţa cationilor anorganici şi/sau organici 14
II.1.5. Prezenţa altor specii neionice 15
II.1.6. Raportul H2O/SiO2 (diluţia) 16
Parametrii fizici ai sintezei: 16
II.1.7. Temperatura şi presiunea de cristalizare. 16
II.1.8. Durata cristalizării 17
II.1.9. Agitarea în timpul cristalizării. 18
II.2. Sinteza zeoliţilor tip MFI (ZSM-5) 22
Difractograma DRX 23
II.2.1. Mecanismul sintezei zeoliţilor ZSM-5 27
Procesele care au loc în una sau în toate etapele enumerate mai sus sunt: 28
II.2.2. Structura zeoliţilor MFI (ZSM-5) 32
CAP. III. Natura activităţii catalitice a zeoliţilor sintetici 36
Introducere 36
III.1. Aciditatea zeoliţilor 41
III.1.1. Formarea acidităţii Brönsted 41
III.1.2. Formarea acidităţii Lewis în zeoliţi 43
III.2. Determinarea naturii şi tăriei centrelor acide 44
III.3.Selectivitatea catalizatorilor zeolitici 51
Selectivitatea de formă şi concentraţia moleculelor din porii catalizatorilor zeolitici. 58
III.4. Reacţii test pentru caracterizarea spaţiului intern disponibil al zeoliţilor în reacţii catalitice. 62
CAP.V. Conversia catalitică a hidrocarburilor inferioare la hidrocrburi aromatice pe catalizatori zeolitici 77
Introducere 77
V.1. Aromatizarea alcanilor inferiori 77
V.1.1. Conversia etanului pe catalizatori MFI 79
V.1.2. Conversia propanului pe catalizatori MFI 82
V.1.3. Conversia butanilor pe catalizatori MFI 89
V.2.Conversia alchenelor inferioare pe catalizatori MFI 93

Extras din proiect

Capitolul I.

Zeoliţi – Generalităţi

I.1. Definiţie, compoziţie, tipuri de reţele zeolitice

Zeoliţii sunt aluminosilicaţi cristalini microporoşi a căror reţea tridimensională de tetraedre [ TO4 ] (T – Si4+, Al3+ ) unite prin atomi de oxigen formează structuri rigide dar deschise, ce conţin cavităţi şi / sau canale de dimensiuni moleculare.

În condiţii normale cavităţile şi canalele sunt ocupate cu molecule de apă (apă zeolitică) sau alte molecule organice (alcooli, amine) şi cu cationi metalici IA, IIA sau organici (tetraalchilamoniu – Alk4N+ ), necesari pentru compensarea sarcinii negative excedentare a tetraedrelor [ AlO4]-. Atât moleculele de apă şi cele ale unor substanţe organice cât şi cationii compensatori dispun de o considerabilă libertate de mişcare în cadrul structurii poroase, ceea ce permite deshidratarea reversibilă şi schimbul cationic total sau parţial şi reversibil.

Compoziţia chimică a unui zeolit poate fi reprezentată cu ajutorul formulei oxidice molare sau cu ajutorul formulei celulei elementare

Formula oxidică molară :

O. Al2O3 ySiO2 zH2O

n-valenţa cationului schimbabil M ( +1, +2 );

y-raport molar SiO2 / Al2O3 (y = 2 - ∞ ) ;

z-raport molar H2O / Al2O3

Formula celulei elementare a cristalului de zeolit :

[( AlO2)x ( SiO2)y ] wH2O

n-valenţa cationului schimbabil M ( +1, +2 );

x+ y = număr de tetraedre [AlO4]- şi [SiO4] din celula elementară; y/x>1 ;

w = număr de molecule de apă din celula elementară.

Reprezentarea actuală a oricărui zeolit sau material microporos tip zeolit (zeotip) se face conform regulilor stabilite de IUPAC care ţin seama de compoziţia chimică a celulei elementare şi de codul reţelei exprimat prin trei litere care derivă de obicei din numele zeolitului

Ex: | Na+, H2O | [ Al- Si-O] – FAU sau

| Na , (H2O)240 | [ Al58Si134O384] – FAU

specii compoziţia

cationi închise reţelei cod structural

În paranteze sunt specificate speciile mobile (oaspeţi) | | şi speciile ce constituie reţeaua rigidă ( gazda).

Dispunerea tridimensională a tetraedrelor [TO4] conduce la structuri microporoase ce conţin cavităţi cu diametre între 6,4 – 12 Å care comunică între ele prin pori sau ferestre cu diametre între 2,3 – 13,2 Å şi la structuri microporoase ce conţin numai canale liniare sau pseudo - liniare

Dimensiunile porilor şi a canalelor sunt date de numărul şi de dispunerea atomilor T, respectiv de numărul de atomi de oxigen tangenţi (membri), care formează inelele corespunzătoare. În cadrul materialelor zeolitice şi a celor înrudite care posedă o structură microporoasă (pori sub 20 Å ) sunt întâlnite inele de 6-, 8- şi 9- membri în zeoliţii cu pori mici ( ≤ 4,3 Å ), inele de 10- membri în zeoliţii cu pori medii ( ≤ 5,6 Å ), inele de 12- membri în zeoliţii cu pori mari ( ≤ 7,4 Å ) şi inele de 14- 18- şi 20- membri în materialele microporoase de tip zeolitic cu pori extra - largi ( 9-13,2 Å ). Aceste inele pot avea o secţiune circulară, aproape circulară sau elipsoidală şi pot fi plane sau distorsionate, de unde, dimensiuni diferite pentru acelaşi tip de inel şi deci comportări diferite ale structurilor respective în procesele de sorbţie şi separare precum şi în procesele catalitice.