не адсорбирует пары относительно тяжелых веществ.
Слово происходит от греческих корней «цео» — кипящий и «литое» — камень. Это название было введено около 200 лет тому назад шведским минералогом Кронстедом.
Механизм и особенности адсорбции на цеолитах прежде всего определяются строением их кристаллов. В двуокиси кремния и в силикатах каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода, расположенными в вершинах тетраэдра. Атомы через кислородный мостик образуют сложный анион в виде длинной цепочки или цикла. В алюмосиликатах трехзарядные ионы AL замещают четырехзарядные ионы Si. Компенсация лишнего заряда происходит за счет эквивалентного по заряду иона металла. В природных цеолитах ионы Na легко обмениваются на ионы Са:
4Nа+ → 2Са++
Особенностью строения кристаллов является то, что тетраэдры образуют сотообразную структуру с относительно близкими по форме к шарообразной полостями молекулярных размеров, сообщающимися узкими отверстиями («окнами»). Стенки полостей образованы ионами кремния и других элементов. Полости занимают половину объема всего кристалла. Каждая из них по трем взаимно перпендикулярным направлениям сообщается с соседними через «окна».
Внутренняя поверхность цеолита огромна, ее размеры во многом определяют адсорбционные свойства. Например, каждая полость предварительно обезвоженного шабазита в водной среде или в условиях влажного воздуха поглощает 24 молекулы воды.
Молекулы воды и способные к обмену ионы находятся внутри полостей, а не в узлах кристаллической решетки, и могут проходить через отверстия. Такая структура обеспечивает протекание обратимых процессов гидратации, дегидратации и ионного обмена. Вследствие жесткого алюмосиликатного скелета цеолита его активация, связанная с удалением кристаллизационной воды, не влечет за собой разрушения кристаллической решетки. Теряя воду, цеолит способен вновь адсорбировать ее или вместо нее молекулы других веществ. Жесткий алюмосиликатный скелет обусловливает к тому же ненабухаемость цеолитов в различных жидкостных средах, что является преимуществом перед другими ионообменными веществами.
Кислотные центры, находящиеся на поверхности цеолита, обусловливают его каталитические свойства. Эти свойства усиливаются добавкой глины в качестве связующего материала.
Адсорбция на молекулярных ситах — явление физическое. В настоящее, время доказана идеальная обратимость этого процесса. Известно, что в результате различий по размерам и форме кристаллов каждый цеолит способен поглощать лишь определенные группы компонентов. В природе же встречаются лишь смеси цеолитов. В промышленности в настоящее время определенные типы цеолитов в основном получают путем синтеза.
Кристаллические цеолиты, полученные синтетическими методами, отличаются идеальной однородностью. размеров пор, неизменяющихся даже в узких пределах. Этим цеолитам присущи
- три специфических свойства:
- высокая избирательная способность;
- повышенное сродство к полярным, ароматическим и непредельным углеводородам благодаря ярко выраженному гетероионному характеру внутренней поверхности;
- большая адсорбционная емкость и способность полностью извлекать адсорбат из данной системы.
