A型Molecular sieve類似于NaCl的立方晶系結(jié)構(gòu)。若將NaCl晶格中的Na+和Cl-全部換成β籠,并將相鄰的β籠用γ籠聯(lián)結(jié)起來就得到A-型分子篩的晶體結(jié)構(gòu)。8個β籠聯(lián)結(jié)后形成一個方鈉石結(jié)構(gòu),如用γ籠做橋聯(lián)結(jié),就得到A-型分子篩結(jié)構(gòu)。中心有一個大的α的籠。α籠之間通道有一個八元環(huán)窗口,其直徑為4?,故稱4A分子篩。
若4A分子篩上70%的鈉離子為Ca2+交換,八元環(huán)可增至5?,對應(yīng)的沸石稱5A分子篩。反之,若70%的Na+為K+交換,八元環(huán)孔徑縮小到3?,對應(yīng)的沸石稱3A分子篩。
X-型和Y-型分子篩?類似金剛石的密堆六方晶系結(jié)構(gòu)。若以β籠為結(jié)構(gòu)單元,取代金剛石的碳原子結(jié)點,且用六方柱籠將相鄰的兩個β籠聯(lián)結(jié),即用4個六方柱籠將5個β籠聯(lián)結(jié)一起,其中一個β籠居中心,其余4個β籠位于正四面體頂點,就形成了八面體沸石型的晶體結(jié)構(gòu)。
用這種結(jié)構(gòu)繼續(xù)連結(jié)下去,就得到X-型和Y型分子篩結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中,由β籠和六方柱籠形成的大籠為八面Zeolite籠,它們相通的窗孔為十二元環(huán),其平均有效孔徑為0.74nm,這就是X-型和Y-型分子篩的孔徑。這兩種型號彼此間的差異主要是Si/Al比不同,X-型為1~1.5;Y型為1.5~3.0。
4A沸石的制備方法:
4A沸石分子篩的制備方法,根據(jù)原料及工藝的不同分成兩種:一是全合成法,另一稱為半合成法。前者全部以化學原料作為原料,按一定的配比在一定的工藝條件下合成出4A沸石分子篩。此法合成出的4A沸石單晶較明顯,且晶體圓滑少棱角,性能較好,質(zhì)量穩(wěn)定,工藝成熟,但成本較高。現(xiàn)在主要說一下半合成法制備4A沸石。
半合成法以天然鋁硅酸鹽礦物巖石原料或工業(yè)廢渣作為原料,經(jīng)過一定的除雜及預(yù)活化處理,加入成份調(diào)節(jié)原料,再進行堿溶,加入晶化導(dǎo)向劑,最后結(jié)晶出4A沸石晶體。
目前最為成熟的工藝,是以高嶺石及膨潤土作為原料來生產(chǎn)4A沸石。
影響4A沸石合成的工藝參數(shù)有:堿度、水鈉比、硅鋁比、晶化時間及條件等。