زئولیتها

زئولیتها :

دسته ای از مواد  متخلخل معروف به زئولیت ها هستند که معمولا حفراتی کوچکتر (nm2> ) از آئروژل ها یا سیلیکون متخلخل دارند. زئولیت ها نه فقط حفراتی با اندازه یکنواخت دارند بلکه بصورت تناوبی آرایش می یابند تا نظم دور برد داشته باشند . این مواد بلورین هستند . برخی از زئولیت بصورت طبیعی وجود دارند . با وجود این ؛ بعلت اهمیت صنعتی آنها بعنوان کاتالیزور ها و بعنوان مواد بسیار جاذب ؛ آنها در مقیاس زیاد نیز سنتز می شوند. .

کلمه زئولیت از " زئو " و " لیتوس " به ترتیب به معنای " جوشیدن " و " سنگ " نشات می گیرد . به بیرون جوشیدن آب از برخی مواد آن ها را به زئولیت های متخلخل تبدیل می کند . آن ها ساختار های بلورینی با نظم دور برد برای هر یک سلول های واحدشان در سه بعد دارند . سلول واحد خودش غالبا نتیجه ای از برخی زیر واحد های کاملا پیچیده است . متداول ترین زئولیت ها همراه با واحد های سازنده ای از واحد های چهار وجهی از (  Si ) و ( Al  ) هستند که توسط پیوند هایی از نوع Si-O-Al  به هم متصلند . پیوند های Si-O-Si  نیز میتوانند در زئولیت ها وجود داشته باشند ولی هیچ پیوند Al-O-Al  وجود ندارد . این نشان که همیشه تعداد اتم های سیلیکون با Al  برابر یا بیشتر است .

ظرفیت سیلیکون 4 و ظرفیت آلومینیوم 3 است . این بدین معناست که با جایگزینی Al ؛ بار منفی اضافی روی شبکه وجود دارد که نیاز است متعادل گردد این کار با افزایش چند کاتیون یا پذیرنده های الکترونی در این مواد انجام میشود . پس یک فرمول عمومی برای زئولیت را می توان بصورت زیر نوشت :

Z H2O [ Alx SiyO2(x+y) ]Mx

این مواد به آلومینوسیلیکات نیز معروفند . علاوه بر این ؛ برخی واحد های چهاروجهی دیگر مانند ( GeO4 ) ؛   ( ZnO4 ) ؛ ( PO4) و غیره نیز می توانند وجود داشته باشند که می توانند به جای Al  یا علاوه بر آن بکار روند . در حدود 40 زئولیت طبیعی وجود دارند و تعداد خیلی بیشتری را می توان سنتز کرد .

سنتز زئولیت ها :

با وجود این ؛ سنتز زئولیت ها کاملا تعادلی بین مواد افزودنی و شرایط فرایند است . اغلب افزودنی های آلی آمونیومی یا آمین ها باید با مقادیر مناسبی افزوده شوند . عقیده بر این است که کاتیون های فلزی و افزودنی های آلی هر دو بعنوان قالب ها یی برای ساختن ساختارهای مختلف عمل می کنند . تغییر Si/Al ؛ Si/H2O ؛ Si/کاتیون و افزودنیهای آلی می توانند زئولیت های زیادی را بیشتر از تعداد زئولیت های طبیعی تولید کنند . برخی از گونه های شیمیایی مسئول دستیابی به ساختار ویژه ای در زئولیت ها هستند. چنین گونه های شیمیایی نقش قالب های مولکولی معروف را ایفا می کنند . با وجود این با استفاده از بیش از یک مولکول آلی ساختار ویژه ای را می توان بدست آورد و یک مولکول می تواند ساختارهای مختلفی را برای پشرو های مختلفی که زئولیت ها را تشکیل می دهند ایجاد کند . محلول های سیلیکا وآلومینیوم پیشرو هیدرولیز شده و شبیه به فرایند سل ژل  ؛ چند تراکمی روی می دهد . واکنشگرهای آلی و معدنی اضافه شده و ژلی که به ترتیب تشکیل می گردد در یک اتوکلاو در فشار ( چند ده میلی بار ) و دمای بالا ( معمولا c 100 تا 350 ) هیدرولیز می شوند . قطر حفرات را می توان با توزیع اندازه باریکی در محدوده اندازه nm 3/0 تا 0/2 کنترل کرد . حفرات میتوانند بصورت D-1 ؛ D-2 یا D-3 به هم متصل شوند . چنین مواد متخلخلی کاربرد های زیادی پیدا میکنند. ساختار یک زئولیت ZSM-5  که بسیار پرکاربرد است ؛ در شکل 1 نشان داده می شود .

 111

شکل 1 زئولیت ZSM-5

خواص زئولیت ها :

زئولیت ها موادی بلورین و شدیدا متخلخل منظم هستند . اندازه حفرات را می توان دقیقا کنترل کرد . زیر واحدهای زیادی می توانند وجود داشته باشند که زئولیت ها با واحد های سازنده مختلف را تشکیل می دهند . حفرات در زئولیت ها برای انجام واکنش های مختلف مفیدند . زئولیت ها ؛ کاتالیزور ها یا مواد جاذب مفیدی هستند . با کنترل اندازه حفرات تا اندازه دلخواه ؛ سنتز و سازماندهی نانو ذرات درون زئولیت ها امکان پذیر است.

 

 1111

شکل 2- زیر واحد های ساختاری در زئولیت ها

 

 

 

 

آدرس تهران:

              طرشت، میدان شهید تیموری، خیابان لطفعلی خانی

              انتهای خیابان پارس، خیابان ذوقی، پلاک 22، واحد 2

  کد پستی:

                                                       1459873176                        

تلفن تماس:

                                02166553834   02166519666

                                                       0912-2199232

 

فکس:

                                                     02166553834