沸石分子筛的吸附扩散及应用

沸石分子筛在分离技术方面有广泛的应用。选择性吸附脱硫技术与芳烃、烷烃的分离技术是沸石分子筛非常重要的两个应用。沸石分子筛的吸附扩散性能对于吸附分离至关重要，吸附质在孔道里的扩散速度往往是吸附分离的控制步骤。 对于选择性吸附脱硫，从目前的研究成果来看，阳离子交换的Y型分子筛具有最好的效果和应用前景，但是对于硫化物、芳烃、烯烃在Y型分子筛吸附扩散的机理研究甚少，而且对于选择性吸附脱硫机理尚存很大争议。对于芳烃、烷烃在Silicalite-1上的吸附和扩散虽然有研究，但对于吸附、扩散机理的解释还存在很大的差异。本文首次关联吸附等温线、吸附热力学、吸附动力学、分子模拟和程序升温脱附（Temperature Programmed Desorption，TPD）方法，针对上述应用做了两个方面的工作： 1) 首先用二次交换二次焙烧的离子交换方法对Y型分子筛进行了改性，并对其进行了表征，然后分别选取了噻吩、苯、正辛烷、1-辛烯作为汽油、柴油中含硫化合物、芳烃、烷烃和烯烃的模型化合物，利用智能重量分析仪（Intelligent Gravimetric Analyser，IGA）和分子模拟的方法测定和模拟了其在Y型及其改性分子筛上的吸附等温线，计算了吸附热力学、吸附动力学，并关联TPD对其在Y型及其改性分子筛上的吸附扩散机理进行了研究。 2) 利用IGA测定了苯、环戊烷、环己烷、对二甲苯在Silicalite-1上的吸附等温线，计算了吸附热力学和动力学，并关联TPD探讨了其吸附扩散机理。 各温度下噻吩、苯、正辛烷在NaY、CeY、AgY和CuY上的吸附等温线都能被Langmuir方程很好的拟合。1-辛烯除了低温时在CeY上的吸附等温线不能被Langmuir方程拟合外，其余吸附等温线均能被很好拟合，这是由于1-辛烯在吸附过程中与Ce4+形成σ-π配键络合更强。随着温度的降低，环戊烷、对二甲苯和苯在Silicalite-1的的吸附等温线都由第Ⅰ类型过渡到Ⅳ类型。高温下吸附等温线符合Langmuir方程，而在低温下吸附等温线出现阶梯，不能被Langmuir方程拟合。 对于CeY的选择性吸附脱硫，影响最大的是烯烃（1-辛烯），次之是芳烃（苯），然后是烷烃（正辛烷）。CuY和AgY的选择性吸附脱硫，影响最大的都是芳烃（苯），次之是烯烃（1-辛烯），然后是烷烃（正辛烷）。 对于噻吩的程序升温脱附，脱附峰温度范围CeY＞AgY≈CuY＞NaY，即使