javadaria61
عضو جدید
زئوليت ها[1]
زئوليت ها از گروهي از اکسيدها تشکيل شده است که، داراي حفره هاي ريز کريستال هاي آلو ميناسيليکات مي باشد. در واقع زئوليتها، سيليکات هاي آبداري مي باشند که پيوند آبدار در آنها بسيار سست است، بطوري که در دماي پايين، آب خود رااز دست مي‌دهند. اين مواد در صنايع مختلف از اهميت ويژه اي برخوردار بوده و به عنوان رزين هاي تبادل يون[2]، غربال هاي مولکولي[3]، کاتاليزور و پايه هاي کاتاليستي مورد استفاده قرار مي گيرند. زئوليتها هم به روش طبيعي و همبه روش سنتزي تشکيل مي‌گردند. زئوليتها به روش طبيعي دردرياچه‌هاي (قليايينمکي)، آلتراسيون توفها، سيستم بازآبهايزيرزميني، خاکهاي محيط قليايي و رسوبات عميق دريا تشکيلمي‌شوند [105].
ساختار زئوليت ها بسيار باز بوده و داراي شيارها و حفره هاي بزرگي مي باشدکه آب و ساير مولکول هاي جذب شده مي توانند در آن مستقر شده و واکنش بدهند. از زئوليت ها بخاطر خاصيت جذب فوق العاده شان، در شوينده ها[4]، خميردندان ها وجاذب ها، و به خاطر اسيديته بالاي شان بعنوان کاتاليزور استفاده مي شود [105].
زئوليت اولين بار در سال 1756 توسط معدن شناس سوئدي، Axel Fredrick که توانست Stilbite که در اثر حرارت مقدار زيادي آب از دست داده بود را پيدا کند،کشف شد. زئوليت يک کلمه يوناني و به معني سنگ جوشان مي باشد. در حدود 2 قرن پيش زئوليت توجه شيميدان ها را بخود جلب کرد. در سال 1930 Richard Barer سنتز زئوليت هاي مصنوعي را آغاز کرد و در سال 1948 توانست براي اولين با زئوليت را بصورت مصنوعي و بودن همکاري مواد طبيعي سنتز کند. در حال حاضر زئوليت هاي متفاوتي در آزمايشگاه سنتز مي شوند [105].
زئوليت ها بطور گسترده اي در شوينده ها، خشک کننده ها[5] و به عنوان کاتاليزور بکار مي روند. در اوسط سال 1960، Rabo، نشان داد که زئوليت فوجاسيت[6] را مي توان بعنوان يک کاتاليزور جامد اسيدي بسيار فعال مورد استفاده قرار داد. از آن پس واکنش هاي هيدروکربني زيادي که با زئوليت کاتاليز شدند، کشف گرديده اند. از مزاياي کاتاليزور هاي زئوليتي مي توان به ساختار کريستالي و سايت هاي فعال مشخص آنها اشاره کرد. در حقيقت، زئوليت ها مواد متخلخلي هستند که نقاط فعال کاتاليزوري در آنها به گونه اي قرار گرفته که شباهت زيادي به آنزيم ها پيدا مي کنند [105].
نامگذاري زئوليت هاي طبيعي يا بر اساس نام معدني آنها (موردنيت[7]، فوجاسيت فريريت[8]، سيليکاليت[9]) يا برخي اوقات بر اساس نام کاشف آنها (بارريت[10] به نام پرفسور Barrer)، يا به نام جايي که در آنجا کشف شده اند، بيکيتايت[11] که در بيکيتا کشف گرديد، صورت مي گيرد. ولي کاتاليزور هاي سنتزي معمولاً بر اساس نام دانشگاه يا مرکز صنعتي که در آنجا سنتز شده اند نامگذاري مي شوند؛ VPI از نام Virginia Polytechnic Institute، و نام ZSM از Zeolite Socony Mobile گرفته شده است. بخاطر وجود بيش از 600 نوع زئوليت شناخته شده و کشف هر ساله گونه هاي جديد، زئوليت ها را در يک طبقه بندي کلي و براساس آيوپاک نامگذاري کردند. در اين سيستم هر ساختار با يک کد سه حرفي مشخص مي شود. براي مثال FAU براي فوجاسيت، MFI براي ZSM-5 و MOR براي موردنيت انتخاب شده اند[105].
اساساً زئوليت ها شامل SiO4 و AlO4 چهار وجهي مي باشند، که مي توانند به طرق مختلف و با اشتراک گذاشتن اتم هاي اکسيژن موجود در گوشه ها، يک شبکه کريستالي تشکيل بدهند. SiO4 هاي چهار وجهي مي توانند به صورت چندين واحد سيليکاتي مختلف نظير واحدهاي مربعي، حلقه هاي شش يا هشت عضوي، که به جزء سازنده ثانويه معروف اند، مرتب شوند. سپس ساختار هاي زئوليتي از اتصال متناوب جزء سازنده با يکديگر تشکيل مي شود.
برخي از ساختار هاي تناوبي نيز مي توانند از تناوب AlO4 و PO4 چهار وجهي تشکيل شوند؛ اما ترکيب جزء سازنده آلومينا فسفات ها با يکديگر زئوليت نيستند.
زئوليت ها داراي حفره هاي متنوعي مي باشند. مثلاً زئوليت L(LTL) شيار هاي يک بعدي موازي مي باشد، موردنيت (MOR) دو شيار موازي يک بعدي متفاوت دارد [105، 110].
زئوليت هاي پيچيده تر نظير ZSM-5(MFI) داراي دو شيار دو بعدي عمود بر هم مي باشد که يکي از شيار هاي آن مستقيم و ديگري سينوسي مي باشد [105، 111].
زئوليت A(LTA) همانند يک جعبه داراي پنجره مي باشد، در حاليکه فوجاسيت (FAU) نوع X و Y يک سيستم چهاروجهي منظمي از جعبه هاي بهم پيوسته مي باشد که شيار هاي آن در سه جهت قرار دارند[105، 111].
زئوليتهايي ZSM-5، ZSM-22، VPI-5 و موردنيت يا فوجاسيت در واکنش هاي صنعتي نقش کاتاليستي خاصي رابرعهده دارند. بهترين کاربرد صنعتي زئوليت ها در صنايع نفتي عبارت است از واکنش هاي کراکينگ (شکسته شدن هيدروکربن هاي سنگين نفتي)، هيدروکراکينگ (تبديل برش هاي نفتي به نفتا و مشتقات آن ها) ايزومره نمودن زايلن، تفکيک ناهمگن و آلکيل دار کردن (تهيه پارازايلن از تولوئن) مي باشد [105].
زئوليت ها از گروهي از اکسيدها تشکيل شده است که، داراي حفره هاي ريز کريستال هاي آلو ميناسيليکات مي باشد. در واقع زئوليتها، سيليکات هاي آبداري مي باشند که پيوند آبدار در آنها بسيار سست است، بطوري که در دماي پايين، آب خود رااز دست مي‌دهند. اين مواد در صنايع مختلف از اهميت ويژه اي برخوردار بوده و به عنوان رزين هاي تبادل يون[2]، غربال هاي مولکولي[3]، کاتاليزور و پايه هاي کاتاليستي مورد استفاده قرار مي گيرند. زئوليتها هم به روش طبيعي و همبه روش سنتزي تشکيل مي‌گردند. زئوليتها به روش طبيعي دردرياچه‌هاي (قليايينمکي)، آلتراسيون توفها، سيستم بازآبهايزيرزميني، خاکهاي محيط قليايي و رسوبات عميق دريا تشکيلمي‌شوند [105].
ساختار زئوليت ها بسيار باز بوده و داراي شيارها و حفره هاي بزرگي مي باشدکه آب و ساير مولکول هاي جذب شده مي توانند در آن مستقر شده و واکنش بدهند. از زئوليت ها بخاطر خاصيت جذب فوق العاده شان، در شوينده ها[4]، خميردندان ها وجاذب ها، و به خاطر اسيديته بالاي شان بعنوان کاتاليزور استفاده مي شود [105].
زئوليت اولين بار در سال 1756 توسط معدن شناس سوئدي، Axel Fredrick که توانست Stilbite که در اثر حرارت مقدار زيادي آب از دست داده بود را پيدا کند،کشف شد. زئوليت يک کلمه يوناني و به معني سنگ جوشان مي باشد. در حدود 2 قرن پيش زئوليت توجه شيميدان ها را بخود جلب کرد. در سال 1930 Richard Barer سنتز زئوليت هاي مصنوعي را آغاز کرد و در سال 1948 توانست براي اولين با زئوليت را بصورت مصنوعي و بودن همکاري مواد طبيعي سنتز کند. در حال حاضر زئوليت هاي متفاوتي در آزمايشگاه سنتز مي شوند [105].
زئوليت ها بطور گسترده اي در شوينده ها، خشک کننده ها[5] و به عنوان کاتاليزور بکار مي روند. در اوسط سال 1960، Rabo، نشان داد که زئوليت فوجاسيت[6] را مي توان بعنوان يک کاتاليزور جامد اسيدي بسيار فعال مورد استفاده قرار داد. از آن پس واکنش هاي هيدروکربني زيادي که با زئوليت کاتاليز شدند، کشف گرديده اند. از مزاياي کاتاليزور هاي زئوليتي مي توان به ساختار کريستالي و سايت هاي فعال مشخص آنها اشاره کرد. در حقيقت، زئوليت ها مواد متخلخلي هستند که نقاط فعال کاتاليزوري در آنها به گونه اي قرار گرفته که شباهت زيادي به آنزيم ها پيدا مي کنند [105].
نامگذاري زئوليت هاي طبيعي يا بر اساس نام معدني آنها (موردنيت[7]، فوجاسيت فريريت[8]، سيليکاليت[9]) يا برخي اوقات بر اساس نام کاشف آنها (بارريت[10] به نام پرفسور Barrer)، يا به نام جايي که در آنجا کشف شده اند، بيکيتايت[11] که در بيکيتا کشف گرديد، صورت مي گيرد. ولي کاتاليزور هاي سنتزي معمولاً بر اساس نام دانشگاه يا مرکز صنعتي که در آنجا سنتز شده اند نامگذاري مي شوند؛ VPI از نام Virginia Polytechnic Institute، و نام ZSM از Zeolite Socony Mobile گرفته شده است. بخاطر وجود بيش از 600 نوع زئوليت شناخته شده و کشف هر ساله گونه هاي جديد، زئوليت ها را در يک طبقه بندي کلي و براساس آيوپاک نامگذاري کردند. در اين سيستم هر ساختار با يک کد سه حرفي مشخص مي شود. براي مثال FAU براي فوجاسيت، MFI براي ZSM-5 و MOR براي موردنيت انتخاب شده اند[105].
اساساً زئوليت ها شامل SiO4 و AlO4 چهار وجهي مي باشند، که مي توانند به طرق مختلف و با اشتراک گذاشتن اتم هاي اکسيژن موجود در گوشه ها، يک شبکه کريستالي تشکيل بدهند. SiO4 هاي چهار وجهي مي توانند به صورت چندين واحد سيليکاتي مختلف نظير واحدهاي مربعي، حلقه هاي شش يا هشت عضوي، که به جزء سازنده ثانويه معروف اند، مرتب شوند. سپس ساختار هاي زئوليتي از اتصال متناوب جزء سازنده با يکديگر تشکيل مي شود.
برخي از ساختار هاي تناوبي نيز مي توانند از تناوب AlO4 و PO4 چهار وجهي تشکيل شوند؛ اما ترکيب جزء سازنده آلومينا فسفات ها با يکديگر زئوليت نيستند.
زئوليت ها داراي حفره هاي متنوعي مي باشند. مثلاً زئوليت L(LTL) شيار هاي يک بعدي موازي مي باشد، موردنيت (MOR) دو شيار موازي يک بعدي متفاوت دارد [105، 110].
زئوليت هاي پيچيده تر نظير ZSM-5(MFI) داراي دو شيار دو بعدي عمود بر هم مي باشد که يکي از شيار هاي آن مستقيم و ديگري سينوسي مي باشد [105، 111].
زئوليت A(LTA) همانند يک جعبه داراي پنجره مي باشد، در حاليکه فوجاسيت (FAU) نوع X و Y يک سيستم چهاروجهي منظمي از جعبه هاي بهم پيوسته مي باشد که شيار هاي آن در سه جهت قرار دارند[105، 111].
زئوليتهايي ZSM-5، ZSM-22، VPI-5 و موردنيت يا فوجاسيت در واکنش هاي صنعتي نقش کاتاليستي خاصي رابرعهده دارند. بهترين کاربرد صنعتي زئوليت ها در صنايع نفتي عبارت است از واکنش هاي کراکينگ (شکسته شدن هيدروکربن هاي سنگين نفتي)، هيدروکراکينگ (تبديل برش هاي نفتي به نفتا و مشتقات آن ها) ايزومره نمودن زايلن، تفکيک ناهمگن و آلکيل دار کردن (تهيه پارازايلن از تولوئن) مي باشد [105].
[FONT="][1][/FONT] -Zeolites
[FONT="][2][/FONT] -Ion Exchangers
[FONT="][3][/FONT] - Molecular Sieve
[FONT="][4][/FONT] -Detergents
[FONT="][5][/FONT] -Desiccants
[FONT="][6][/FONT] - Faujasite
[FONT="][7][/FONT] -Mordenite
[FONT="][8][/FONT] -Ferrierite
[FONT="][9][/FONT] -Silicalite
[FONT="][10][/FONT] -Barrerite
[FONT="][11][/FONT] -Bikitaite
