Materiały porowate
Materiały porowate
Materiały porowate
Materiały porowate
Adsorbcja
Adsorbcja
Utworzenie na powierzchni substancji pochłaniającej- adsorbenta ,cienkiej
Utworzenie na powierzchni substancji pochłaniającej- adsorbenta ,cienkiej
przylegającej warstwy substancji pochłanianej – adsorbatu.
przylegającej warstwy substancji pochłanianej – adsorbatu.
Adsorbcja zachodzi szybko, a ilość pochłoniętej substancji zależy od wielkości
Adsorbcja zachodzi szybko, a ilość pochłoniętej substancji zależy od wielkości
i stanu powierzchni substancji pochłaniającej, szczególnie od jej
i stanu powierzchni substancji pochłaniającej, szczególnie od jej
porowatości
porowatości
Podział adsorbentów ze względu na
Podział adsorbentów ze względu na
porowatość:
porowatość:
Adsorbenty nieporowate
Adsorbenty nieporowate
- mają one niewielką powierzchnię
- mają one niewielką powierzchnię
właściwą, rzadko przewyższającą 10 m
właściwą, rzadko przewyższającą 10 m
2
2
/g. Najczęściej powierzchnia
/g. Najczęściej powierzchnia
ta wynosi od 0,1 do 1 m
ta wynosi od 0,1 do 1 m
2
2
/g.
/g.
Należą do nich:
Należą do nich:
sadza grafitowana,
sadza grafitowana,
BaSO
BaSO
4
4
,
,
aerożele krzemionkowe.
aerożele krzemionkowe.
Adsorbenty porowate
Adsorbenty porowate
- ciała stałe o powierzchniach właściwych od
- ciała stałe o powierzchniach właściwych od
setek do tysiąca m
setek do tysiąca m
2
2
/g. Adsorbenty takie stosuje się w postaci
/g. Adsorbenty takie stosuje się w postaci
ziarnistej (tabletki, granulki, kulki) w celu nadania im odpowiedniej
ziarnistej (tabletki, granulki, kulki) w celu nadania im odpowiedniej
wytrzymałości i zmniejszenia oporu w stosunku do strumienia gazu
wytrzymałości i zmniejszenia oporu w stosunku do strumienia gazu
lub cieczy. Rozmiary ziaren wynoszą najczęściej od 0,1 do 2 nm.
lub cieczy. Rozmiary ziaren wynoszą najczęściej od 0,1 do 2 nm.
Wyróżniamy wśród nich:
Wyróżniamy wśród nich:
żele krzemionkowe,
żele krzemionkowe,
uwodniony Al
uwodniony Al
2
2
O
O
3,
3,
węgle aktywne,
węgle aktywne,
sita molekularne (zeolity),
sita molekularne (zeolity),
szkła porowate.
szkła porowate.
Metody otrzymywania adsorbentów
Metody otrzymywania adsorbentów
Adsorbenty nieporowate
Adsorbenty nieporowate
otrzymuje się przez:
otrzymuje się przez:
strącanie krystalicznych osadów, jak np. BaSO
strącanie krystalicznych osadów, jak np. BaSO
4
4
,
,
mielenie szklistych lub krystalicznych ciał stałych,
mielenie szklistych lub krystalicznych ciał stałych,
niepełne spalanie substancji organicznych (tzw. czarne sadze) lub
niepełne spalanie substancji organicznych (tzw. czarne sadze) lub
krzemoorganicznych (tzw. białe sadze),
krzemoorganicznych (tzw. białe sadze),
hydrolizę chlorowcobezwodników kwasu ortokrzemowego np. SiCl
hydrolizę chlorowcobezwodników kwasu ortokrzemowego np. SiCl
4
4
lub SiF
lub SiF
4
4
w silnie przegrzanej parze wodnej, uzyskując tzw. aerozole
w silnie przegrzanej parze wodnej, uzyskując tzw. aerozole
krzemionkowe,
krzemionkowe,
obróbkę zwykłej sadzy polegającą na ogrzewaniu jej w temperaturze
obróbkę zwykłej sadzy polegającą na ogrzewaniu jej w temperaturze
3000°C pod zmniejszonym ciśnieniem, w atmosferze gazu obojętne-
3000°C pod zmniejszonym ciśnieniem, w atmosferze gazu obojętne-
go lub atmosferze redukującej. W temperaturze 3000°C cząsteczki
go lub atmosferze redukującej. W temperaturze 3000°C cząsteczki
sadzy przybierają postać wielościanów, których płaszczyzny
sadzy przybierają postać wielościanów, których płaszczyzny
zbudowane są z grafitu. Otrzymujemy tu sadze grafitowane.
zbudowane są z grafitu. Otrzymujemy tu sadze grafitowane.
Metody otrzymywania adsorbentów
Metody otrzymywania adsorbentów
Wyróżniamy dwie główne metody otrzymywania adsorbentów porowatych:
Wyróżniamy dwie główne metody otrzymywania adsorbentów porowatych:
1.
1.
synteza (aglomeracja)
synteza (aglomeracja)
- która polega na zbudowaniu sztywnego szkieletu
- która polega na zbudowaniu sztywnego szkieletu
adsorbentu z małych cząstek o rozmiarach koloidalnych; cząstki te
adsorbentu z małych cząstek o rozmiarach koloidalnych; cząstki te
(korpuskuły) zlepiają się lub zrastają w miejscach zetknięcia, tworząc
(korpuskuły) zlepiają się lub zrastają w miejscach zetknięcia, tworząc
szkielet o olbrzymiej powierzchni wewnętrznej; w ten sposób otrzymuje się
szkielet o olbrzymiej powierzchni wewnętrznej; w ten sposób otrzymuje się
m.in. żele krzemionkowe, uwodniony Al
m.in. żele krzemionkowe, uwodniony Al
2
2
O
O
3
3
;
;
Metody otrzymywania adsorbentów
Metody otrzymywania adsorbentów
2
2
.
.
wywarzanie porów w litym materiale wyjściowym
wywarzanie porów w litym materiale wyjściowym
- polega na
- polega na
działaniu na porowate lub nieporowate ciała (koks, szkło),
działaniu na porowate lub nieporowate ciała (koks, szkło),
aktywnymi gazami lub cieczami.
aktywnymi gazami lub cieczami.
Przykłady:
Przykłady:
szkła porowate
szkła porowate
- otrzymuje się działając kwasami na szkło sodowo –
- otrzymuje się działając kwasami na szkło sodowo –
borowe. Rozmiary porów zależą od obróbki cieplnej szkła i końcowego
borowe. Rozmiary porów zależą od obróbki cieplnej szkła i końcowego
przemywania roztworami NaOH lub KOH;
przemywania roztworami NaOH lub KOH;
metale porowate
metale porowate
, jak np. nikiel Raney’a otrzymuje się poprzez
, jak np. nikiel Raney’a otrzymuje się poprzez
wyługowanie NaOH stopu Ni z Al; w stopie tym podczas krzepnięcia
wyługowanie NaOH stopu Ni z Al; w stopie tym podczas krzepnięcia
wydzielają się obydwa metale jako oddzielne fazy; po rozpuszczeniu
wydzielają się obydwa metale jako oddzielne fazy; po rozpuszczeniu
glinu w NaOH pozostaje porowaty szkielet niklowy.
glinu w NaOH pozostaje porowaty szkielet niklowy.
Klasyfikacja porów wg. Dubinina
Klasyfikacja porów wg. Dubinina
Mikropory- pory o promieniach mniejszych od 2 nm
Mikropory- pory o promieniach mniejszych od 2 nm
Mezopory( pory pośrednie )-od 2-200nm
Mezopory( pory pośrednie )-od 2-200nm
Makropory- powyżej 200nm
Makropory- powyżej 200nm
Mikropory:
Mikropory:
Tlenki glinowe (grupa
Tlenki glinowe (grupa
γ
γ
-tlenków glinowych, grupa
-tlenków glinowych, grupa
δ
δ
-tlenków glinowych)
-tlenków glinowych)
Najczęściej stosowana jako adsorbent odmianą tlenku glinu jest
Najczęściej stosowana jako adsorbent odmianą tlenku glinu jest
γ
γ
Al
Al
2
2
O
O
3
3
o
o
powierzchni właściwej100-200m
powierzchni właściwej100-200m
2
2
/g
/g
Według modelu Lippensa i Periego warstwę powierzchniową tworzą jony
Według modelu Lippensa i Periego warstwę powierzchniową tworzą jony
tlenu O
tlenu O
2-
2-
oraz jony glinu Al
oraz jony glinu Al
3+
3+
położone na następnej niższej powierzchni.
położone na następnej niższej powierzchni.
Trzy czwarte pozycji odpowiadających jonom glinowym jest zajętych,
Trzy czwarte pozycji odpowiadających jonom glinowym jest zajętych,
pozostałe istnieją w stanie równowagi jako tzw. defekty powierzchni.
pozostałe istnieją w stanie równowagi jako tzw. defekty powierzchni.
Badając mikroporowatą strukturę różnych tlenków glinowych, stwierdzono,
Badając mikroporowatą strukturę różnych tlenków glinowych, stwierdzono,
że mają one obok układu regularnych , cylindrycznych mikroporów o
że mają one obok układu regularnych , cylindrycznych mikroporów o
średnicach równych 2,9 nm, nieregularne pory o większych średnicach.
średnicach równych 2,9 nm, nieregularne pory o większych średnicach.
Węgle aktytwne:
Węgle aktytwne:
Otrzymuje się je najczęściej przez usunięcie z surowego węgla substancji
Otrzymuje się je najczęściej przez usunięcie z surowego węgla substancji
smolistych i częściowe jego spalenie pod działaniem H
smolistych i częściowe jego spalenie pod działaniem H
2
2
O i CO
O i CO
2
2
w wysokich
w wysokich
temperaturach. Można je również otrzymywać przez impregnację różnych
temperaturach. Można je również otrzymywać przez impregnację różnych
materiałów organicznych solami jak: K
materiałów organicznych solami jak: K
2
2
S, ZnCl
S, ZnCl
2
2
,oraz prażenie bez dostępu
,oraz prażenie bez dostępu
powietrza i przemywanie otrzymanego węgla wodą.
powietrza i przemywanie otrzymanego węgla wodą.
Węgle aktywne należą do grupy ciał grafitowych. Elementarne kryształy
Węgle aktywne należą do grupy ciał grafitowych. Elementarne kryształy
węgli aktywnych zbudowane są z nieregularnie ułożonych
węgli aktywnych zbudowane są z nieregularnie ułożonych
sześcioczłonowych pierścieni węglowych.
sześcioczłonowych pierścieni węglowych.
Ze względu na złożoną strukturę porowatą węgli aktywnych Dubinin wyróżnił
Ze względu na złożoną strukturę porowatą węgli aktywnych Dubinin wyróżnił
dwa typy strukturalne:
dwa typy strukturalne:
I typ strukturalny- węgle zawierające mikropory o rozmiarach 1-3 nm.
I typ strukturalny- węgle zawierające mikropory o rozmiarach 1-3 nm.
II typ strukturalny – węgle zawierające zarówno mikropory , jak i pory o
II typ strukturalny – węgle zawierające zarówno mikropory , jak i pory o
promieniach większych od 3 nm.
promieniach większych od 3 nm.
Schemat poglądowy węgla aktywnego z zaznaczeniem systemu
Schemat poglądowy węgla aktywnego z zaznaczeniem systemu
kanałów
kanałów
Przykłady organicznych substancji dobrze i źle usuwanych przez
węgiel aktywny
substancje dobrze usuwane
substancje słabo usuwane
rozpuszczalniki aromatyczne (benzen,
rozpuszczalniki aromatyczne (benzen,
toluen, nitrobenzeny itd.)
toluen, nitrobenzeny itd.)
alkohole
alkohole
chlorowane związki aromatyczne
chlorowane związki aromatyczne
(PCB, chlorobenzeny, chloronaftalen)
(PCB, chlorobenzeny, chloronaftalen)
ketony, kwasy i aldehydy o małej
ketony, kwasy i aldehydy o małej
masie cząsteczkowej
masie cząsteczkowej
fenol i chlorofenole
fenol i chlorofenole
cukry i skrobia
cukry i skrobia
wielopierścieniowe węglowodory
wielopierścieniowe węglowodory
aromatyczne (acenaften, benzopireny
aromatyczne (acenaften, benzopireny
itd.)
itd.)
związki o bardzo dużej masie
związki o bardzo dużej masie
cząsteczkowej lub koloidy
cząsteczkowej lub koloidy
pestycydy i herbicydy (DDT, aldryna,
pestycydy i herbicydy (DDT, aldryna,
chloran, heptachlor itd.)
chloran, heptachlor itd.)
związki alifatyczne o małej masie
związki alifatyczne o małej masie
cząsteczkowej
cząsteczkowej
chlorowane, niearomatyczne
chlorowane, niearomatyczne
(tetrachlorek węgla, chloroalkilowe
(tetrachlorek węgla, chloroalkilowe
etery, heksachlorobutadien itd.)
etery, heksachlorobutadien itd.)
węglowodory o dużej masie
węglowodory o dużej masie
cząsteczkowej (barwniki, aminy,
cząsteczkowej (barwniki, aminy,
związki humusowe, benzyna)
związki humusowe, benzyna)
Sita
Sita
molekularne
molekularne
Najważniejsze znaczenie z pośród sit molekularnych zyskały zeolity.
Najważniejsze znaczenie z pośród sit molekularnych zyskały zeolity.
Są to krystaliczne glinokrzemiany metali alkalicznych lub ziem
Są to krystaliczne glinokrzemiany metali alkalicznych lub ziem
alkalicznych składające się z przestrzennie ułożonych tetraedrów
alkalicznych składające się z przestrzennie ułożonych tetraedrów
SiO
SiO
4
4
i AlO
i AlO
4
4
.Czworościany glinowotlenowe różnią się od
.Czworościany glinowotlenowe różnią się od
krzemowotlenowych ładunkiem elektrycznym. Zastąpienie grupy
krzemowotlenowych ładunkiem elektrycznym. Zastąpienie grupy
SiO
SiO
4
4
przez grupę AlO
przez grupę AlO
4
4
wprowadza do sieci kryształu jeden
wprowadza do sieci kryształu jeden
nadmiarowy ładunek ujemny, który zobojętniany jest przez
nadmiarowy ładunek ujemny, który zobojętniany jest przez
kationy Na
kationy Na
+
+
, K
, K
+
+
, Ca
, Ca
2+
2+
itd. rozmieszczone w sieci. Kationy te mają
itd. rozmieszczone w sieci. Kationy te mają
pewną swobodę poruszania się.
pewną swobodę poruszania się.
Dwadzieścia cztery tetraedry SiO
Dwadzieścia cztery tetraedry SiO
4
4
i AlO
i AlO
4
4
tworzą przestrzenne jednostki
tworzą przestrzenne jednostki
oktaedryczne (rys.a), powiązane w kryształach zeolitów w odpowiednie
oktaedryczne (rys.a), powiązane w kryształach zeolitów w odpowiednie
sieci. Elementem strukturalnym tych sieci są więc przestrzenne oktaedry
sieci. Elementem strukturalnym tych sieci są więc przestrzenne oktaedry
(kubooktaedry), których wierzchołki stanowią jony Si
(kubooktaedry), których wierzchołki stanowią jony Si
4+
4+
lub Al
lub Al
3+
3+
.
.
Ogólny tlenkowy wzór zeolitów :
Ogólny tlenkowy wzór zeolitów :
Me
Me
2/n
2/n
*Al
*Al
2
2
O
O
3
3
*m SiO
*m SiO
2
2
*pH
*pH
2
2
O
O
gdzie: Me- metal, n- jego wartościowość, m i p -liczby charakterystyczne dla
gdzie: Me- metal, n- jego wartościowość, m i p -liczby charakterystyczne dla
danego zeolitu.
danego zeolitu.
Dotychczas poznano ok.40 zeolitów naturalnych i drugie tyle syntetycznych.
Dotychczas poznano ok.40 zeolitów naturalnych i drugie tyle syntetycznych.
Najbardziej rozpowszechnione i znane są obecni zeolity typu A, X iY.
Najbardziej rozpowszechnione i znane są obecni zeolity typu A, X iY.
Kubooktaedry zeolitów mają na swojej powierzchni 6 pierścieni
Kubooktaedry zeolitów mają na swojej powierzchni 6 pierścieni
czteroczłonowych o symetrii oktaedrycznej i 8 pierścieni
czteroczłonowych o symetrii oktaedrycznej i 8 pierścieni
sześcioczłonowych tworzących dwie grupy o symetri tetraedrycznej (rys. )
sześcioczłonowych tworzących dwie grupy o symetri tetraedrycznej (rys. )
Klasyfikacja struktur zeolitowych
Klasyfikacja struktur zeolitowych
W zależności od przestrzennego ułożenia i sposobu połączeń tetraedrów
W zależności od przestrzennego ułożenia i sposobu połączeń tetraedrów
SiO
SiO
4
4
i AlO
i AlO
4
4
otrzymuje się różne strukturalne odmiany zeolitów. Najczęściej
otrzymuje się różne strukturalne odmiany zeolitów. Najczęściej
stosuje się ich podział na 7 grup na podstawie charakteru połączeń
stosuje się ich podział na 7 grup na podstawie charakteru połączeń
tetraedrów (Si,Al)O
tetraedrów (Si,Al)O
4
4
w elementy struktury.
w elementy struktury.
Inna klasyfikacja opiera się na średnicy otworu wejściowego zeolitu.
Inna klasyfikacja opiera się na średnicy otworu wejściowego zeolitu.
Obowiązują dwie klasyfikacje zeolitów
Obowiązują dwie klasyfikacje zeolitów
amerykańska
amerykańska
i
i
rosyjska
rosyjska
.
.
System kanałów w zeolitach
System kanałów w zeolitach
1.
1.
System nieprzenikających się kanałów o jednakowych rozmiarach,
System nieprzenikających się kanałów o jednakowych rozmiarach,
2. Dwuwymiarowy system kanałów,
2. Dwuwymiarowy system kanałów,
3. Trójwymiarowy system kanałów,
3. Trójwymiarowy system kanałów,
a) kanały ekwiwalentne,
a) kanały ekwiwalentne,
b) kanały nieekwiwalentne.
b) kanały nieekwiwalentne.
Zeolity typu A
Zeolity typu A
Zeolity syntetyczne o strukturze typu A nie mają swoich odpowiedników
Zeolity syntetyczne o strukturze typu A nie mają swoich odpowiedników
wśród zeolitów naturalnych. W przypadku tego typu struktury pojedynczy
wśród zeolitów naturalnych. W przypadku tego typu struktury pojedynczy
kubooktaedr składa się z 12 czworościanów SiO
kubooktaedr składa się z 12 czworościanów SiO
4
4
i 12 czworościanów AlO
i 12 czworościanów AlO
4
4
oraz odpowiedniej liczby kationów metali. W szkielecie struktury zeolitu A
oraz odpowiedniej liczby kationów metali. W szkielecie struktury zeolitu A
każdy kubooktaedr połączony jest z sześcioma sąsiednimi kubooktaedrami
każdy kubooktaedr połączony jest z sześcioma sąsiednimi kubooktaedrami
za pośrednictwem czteroczłonowych pierścieni. Osiem połączonych w ten
za pośrednictwem czteroczłonowych pierścieni. Osiem połączonych w ten
sposób kubooktaedrów glinokrzemianowych zamyka pomiędzy sobą
sposób kubooktaedrów glinokrzemianowych zamyka pomiędzy sobą
sferyczną przestrzeń, do której w czasie procesu adsorpcji mogą dostać
sferyczną przestrzeń, do której w czasie procesu adsorpcji mogą dostać
się cząsteczki adsorbatu poprzez sześć prowadzących do niej
się cząsteczki adsorbatu poprzez sześć prowadzących do niej
ośmioczłonowych okien.
ośmioczłonowych okien.
Zeolity typu X
Zeolity typu X
W zeolicie typu X kubooktaedry składają się z 14 czworościanów SiO
W zeolicie typu X kubooktaedry składają się z 14 czworościanów SiO
4
4
i 10
i 10
czworościanów AlO
czworościanów AlO
4
4
. Każdy kubooktaedr łączy się z czterema innymi za
. Każdy kubooktaedr łączy się z czterema innymi za
pośrednictwem sześcioczłonowych pierścieni. Osiem połączonych w taki
pośrednictwem sześcioczłonowych pierścieni. Osiem połączonych w taki
sposób kubooktaedrów zamyka sferyczną przestrzeń o czterech
sposób kubooktaedrów zamyka sferyczną przestrzeń o czterech
dwunastoczłonowych oknach
dwunastoczłonowych oknach
Zeolity typu Y
Zeolity typu Y
Struktura sieci krystalograficznej zeolitu typu Y jest podobna do struktury
Struktura sieci krystalograficznej zeolitu typu Y jest podobna do struktury
zeolitu typu X. Ma on jednak większą ilość SiO
zeolitu typu X. Ma on jednak większą ilość SiO
2
2
, co czyni go odporniejszym
, co czyni go odporniejszym
na działanie temperatury, przegrzanej pary wodnej, oraz kwasów czy
na działanie temperatury, przegrzanej pary wodnej, oraz kwasów czy
zasad.
zasad.
Geometria i średnica kanałów może być regulowana w szerokim zakresie
Geometria i średnica kanałów może być regulowana w szerokim zakresie
poprzez zmianę warunków syntezy materiału. Możliwe jest więc
poprzez zmianę warunków syntezy materiału. Możliwe jest więc
projektowanie adsorbentów i katalizatorów o własnościach wymaganych
projektowanie adsorbentów i katalizatorów o własnościach wymaganych
w konkretnym procesie technologicznym.
w konkretnym procesie technologicznym.
Zeolity wysokokrzemowe
Zeolity wysokokrzemowe
Zeolity tego typu po raz pierwszy zostały zsyntetyzowane w latach 1967-1969
Zeolity tego typu po raz pierwszy zostały zsyntetyzowane w latach 1967-1969
przez firmę Mobil Oil (USA) i otrzymały literowe oznaczenie ZSM (Zeolite
przez firmę Mobil Oil (USA) i otrzymały literowe oznaczenie ZSM (Zeolite
Secony-Mobil) oraz odpowiadające im oznaczenia liczbowe. W zależności
Secony-Mobil) oraz odpowiadające im oznaczenia liczbowe. W zależności
od zastosowanego kationu organicznego (alkiloamoniowego) otrzymano
od zastosowanego kationu organicznego (alkiloamoniowego) otrzymano
do tej pory wiele zeolitów typu ZSM, które przedstawiono w tabeli poniżej
do tej pory wiele zeolitów typu ZSM, które przedstawiono w tabeli poniżej
•
Zeolit ZSM-5
Zeolit ZSM-5
Adsorbent ten zajmuje centralną pozycję wśród katalizatorów i adsorbentów
Adsorbent ten zajmuje centralną pozycję wśród katalizatorów i adsorbentów
stosowanych w przemyśle petrochemicznym. Do najważniejszych
stosowanych w przemyśle petrochemicznym. Do najważniejszych
zastosowań ZSM-5 należą: reforming benzyn, proces MTG, w którym z
zastosowań ZSM-5 należą: reforming benzyn, proces MTG, w którym z
metanolu otrzymuje się szereg niższych alkanów i niewielkich związków
metanolu otrzymuje się szereg niższych alkanów i niewielkich związków
alkiloaromatycznych, separacja i izomeryzacja związków aromatycznych,
alkiloaromatycznych, separacja i izomeryzacja związków aromatycznych,
oczyszczanie powietrza z par rozpuszczalników organicznych (benzen,
oczyszczanie powietrza z par rozpuszczalników organicznych (benzen,
toluen, ksyleny) oraz wiele innych. Doświadczalne i teoretyczne badania
toluen, ksyleny) oraz wiele innych. Doświadczalne i teoretyczne badania
mechanizmu adsorpcji cząsteczek aromatycznych w zeolicie ZSM-5 mają
mechanizmu adsorpcji cząsteczek aromatycznych w zeolicie ZSM-5 mają
ogromne znaczenie dla przewidywania i kontroli warunków prowadzenia
ogromne znaczenie dla przewidywania i kontroli warunków prowadzenia
procesów przemysłowych a także skuteczniejszej walki z
procesów przemysłowych a także skuteczniejszej walki z
zanieczyszczeniem środowiska naturalnego
zanieczyszczeniem środowiska naturalnego
Własności adsorpcyjne zeolitów
Własności adsorpcyjne zeolitów
typowe adsorbenty mikroporowate,
typowe adsorbenty mikroporowate,
ściśle uporządkowana struktura porowata,
ściśle uporządkowana struktura porowata,
selektywność absorpcji,
selektywność absorpcji,
własności sitowo molekularne.
własności sitowo molekularne.
Występowanie
Występowanie
Zeolity naturalne spotyka się najczęściej w zwietrzelinach minerałów
Zeolity naturalne spotyka się najczęściej w zwietrzelinach minerałów
bazaltowych lub wulkanicznych. Odkryto je też w minerałach osadowych,
bazaltowych lub wulkanicznych. Odkryto je też w minerałach osadowych,
będących produktami przemiany popiołów wulkanicznych.
będących produktami przemiany popiołów wulkanicznych.
W Polsce występują:
W Polsce występują:
natrolit,
natrolit,
klinoptilolit,
klinoptilolit,
chabazyt,
chabazyt,
filipsyt.
filipsyt.
Zdjęcie 1. Natrolit
Zdjęcie 1. Natrolit
Mezopory:
Mezopory:
Żel krzemionkowy: jest to ciało o ogólnym wzorze SiO
Żel krzemionkowy: jest to ciało o ogólnym wzorze SiO
2
2
* n H
* n H
2
2
O
O
występująca w bardzo licznych formacjach bezpostaciowych. Cząstki żelu
występująca w bardzo licznych formacjach bezpostaciowych. Cząstki żelu
krzemionkowego zbudowane są z tetraedrów SiO
krzemionkowego zbudowane są z tetraedrów SiO
4
4
ułożonych w postaci
ułożonych w postaci
przestrzennej nieuporządkowanej sieci.
przestrzennej nieuporządkowanej sieci.
Jego kształt oraz porowata struktura, pozostają nie zmienione nawet po
Jego kształt oraz porowata struktura, pozostają nie zmienione nawet po
całkowitym wysuszeniu tworząc olbrzymią powierzchnię, dzięki czemu
całkowitym wysuszeniu tworząc olbrzymią powierzchnię, dzięki czemu
silikażel posiada własności rozdzielcze i osuszające. Zastosowanie:
silikażel posiada własności rozdzielcze i osuszające. Zastosowanie:
jako faza stacjonarna, środek osuszający, a także jako
jako faza stacjonarna, środek osuszający, a także jako
wypełniacz w przemyśle gumowym, oraz nośnik
wypełniacz w przemyśle gumowym, oraz nośnik
MCM-41
MCM-41
Materiał ten zaliczany jest do grupy uporządkowanych materiałów
Materiał ten zaliczany jest do grupy uporządkowanych materiałów
mezoporowatych (rozmiary porów 2-50 nm). Charakteryzuje się on dużą
mezoporowatych (rozmiary porów 2-50 nm). Charakteryzuje się on dużą
powierzchnią i objętością właściwą, a jego pory mają wąski rozkład
powierzchnią i objętością właściwą, a jego pory mają wąski rozkład
rozmiarów
rozmiarów
Uporządkowane materiały mezoporowate (UMM) zostały po raz pierwszy
Uporządkowane materiały mezoporowate (UMM) zostały po raz pierwszy
zsyntetyzowane w 1992 r. przez grupę badawczą z Mobil Oil .Do grupy
zsyntetyzowane w 1992 r. przez grupę badawczą z Mobil Oil .Do grupy
UMM należą materiały typu MCM-41, charakteryzujące się:
UMM należą materiały typu MCM-41, charakteryzujące się:
wąskim rozkładem średnic porów,
wąskim rozkładem średnic porów,
dużą objętością porów,
dużą objętością porów,
dużą powierzchnią właściwą
dużą powierzchnią właściwą
MCM-41
MCM-41
są syntetyzowane przy użyciu organicznej matrycy. Często używane
są syntetyzowane przy użyciu organicznej matrycy. Często używane
są do tego celu matryce alkilotrójmetyloamoniowe. Tworzą one w
są do tego celu matryce alkilotrójmetyloamoniowe. Tworzą one w
zasadowym środowisku cylindryczne micele. Krzemionka z
zasadowym środowisku cylindryczne micele. Krzemionka z
tetraetoxysilanu (TEOS) lub krzemianów metali alkalicznych gromadzi się
tetraetoxysilanu (TEOS) lub krzemianów metali alkalicznych gromadzi się
na powierzchni miceli. Następnie otoczone krzemionką micele łączą się w
na powierzchni miceli. Następnie otoczone krzemionką micele łączą się w
strukturę heksagonalną, tzw. krzemionkę z matrycą organiczną (KMO).
strukturę heksagonalną, tzw. krzemionkę z matrycą organiczną (KMO).
Średnica porów w MCM-41 może być kontrolowana poprzez użycie matryc
Średnica porów w MCM-41 może być kontrolowana poprzez użycie matryc
z łańcychem alkilowym o różnej długości. Uzyskiwane są w ten sposób
z łańcychem alkilowym o różnej długości. Uzyskiwane są w ten sposób
pory o średnicach od 2 do 10 nm. Po utworzeniu KMO, zgodnie ze
pory o średnicach od 2 do 10 nm. Po utworzeniu KMO, zgodnie ze
standardowa procedurą, matryca jest usuwana przez rozkład termiczny w
standardowa procedurą, matryca jest usuwana przez rozkład termiczny w
820 K
820 K