锂分子筛,即锂离子筛,是一种特定类型的分子筛,主要用于锂离子的筛选和富集。分子筛是一种具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐或天然沸石,具有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴,能够根据分子的大小来决定是否被吸附。
近年来,锂离子筛分和富集已成为研究热点。中国科学院理化技术研究所与北京航空航天大学的研究团队合作,在锂离子筛分研究中取得了新进展。他们开发了一种基于仿生概念的二维复合材料,构筑了一种类似贝壳的层状异质结构的仿生纳米限域孔道复合膜。这种非对称复合膜可以有效实现锂离子的筛分和富集,为锂的回收利用提供了新的可能性。这种复合膜具有的力学性能和稳定性,在水处理、能量转换以及离子电池等领域有潜在的应用价值。
总的来说,锂分子筛在锂资源的筛选和回收利用方面展现出的潜力和应用前景。随着研究的深入和技术的进步,这种材料的应用范围可能会进一步扩大。
3A分子筛是一种碱金属硅铝酸盐,也被称为沸石分子筛。它的化学式为2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O,有效孔径约为3Å(1Å=0.1纳米)。3A分子筛主要用于吸附水,不吸附直径大于3Å的任何分子。它具有快速的吸附速度、多次再生能力、较高的抗碎强度和抗污染能力,这些特性提高了分子筛的利用效率并延长了其使用寿命。在石油、化工行业中,3A分子筛是气液相深度干燥、精炼、聚合所必需的干燥剂 1 。
3A分子筛具有立方晶格和微孔结构的白色粉末或颗粒形态,无味、无臭、、无腐蚀性。它溶于强酸和强碱,但不溶于水和有机溶剂,并具有高热稳定性和大表面积。作为的固体吸附剂,3A分子筛对极性分子和饱和分子有吸附性,被吸附的气体和液体可以解吸,分子筛应用后可以再生,反复使用 2 。
5A分子筛是一种具有特定孔径大小的分子筛,其有效孔径约为5Å(1Å=0.1纳米)。这种分子筛的主要成分是钙分子筛,其化学式为3/4CaO·1/4Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O,硅铝比约为2。5A分子筛能够吸附小于其孔径的任何分子,这使得它在多个领域有着广泛的应用 。
5A分子筛的性质包括多微孔结构的白色粉末形态,、无臭,不燃烧、不爆炸,且溶于强酸和强碱,但不溶于水和有机溶剂。它具有高吸附能力和按分子大小选择吸附的特点,同时还具有离子交换能力和催化活性。在较高温度下仍保持良好的吸附能力,并对水有的亲和力 。
分子筛在环保领域的应用主要集中在气体净化和废水处理上,以下是一些详细的应用实例:
去除工业排放气体中的有害成分:
脱硫:分子筛可以去除工业排放气体中的二氧化硫(SO2),减少酸雨的形成。例如,某些特定的分子筛能够选择性地吸附SO2,然后在较低的温度下释放,从而实现SO2的去除和回收。
脱氮:类似地,分子筛也可用于去除氮氧化物(NOx),这些气体是导致光化学烟雾和酸雨的主要成分。分子筛通过选择性吸附将这些气体从排放气体中去除。
挥发性有机化合物(VOCs)的去除:
分子筛对VOCs具有很强的吸附能力,这些化合物常见于油漆、溶剂和其他工业产品中。分子筛可以用于工业排放气体的净化,减少这些有害物质对环境和人体健康的影响。
空气净化:
在室内空气净化方面,分子筛可以去除有害气体和异味。例如,某些分子筛能够吸附甲醛、苯等有害物质,改善室内空气质量。
废水处理:
分子筛可用于去除废水中的重金属离子和有机污染物。通过吸附和离子交换作用,分子筛可以有效去除水中的有害物质,净化水质。
二氧化碳的捕集和分离:
在应对气候变化和减少温室气体排放方面,分子筛可以用于捕集和分离燃煤电厂等工业源排放的二氧化碳(CO2)。这有助于减少CO2的排放,并可能为碳捕捉和封存技术提供支持。
这些应用展示了分子筛在环保领域的重要作用,通过去除有害气体和污染物,分子筛有助于保护环境和人类健康。随着环保要求的提高和技术的进步,分子筛在环保领域的应用将越来越广泛。
分子筛在废水处理领域的新应用包括以下几个方面:
砷的去除:新型铁负载ZSM-5分子筛被用于去除废水中的砷。这种方法通过非均相成核吸附砷,可以在室温下将砷浓度从100 mg/L降至0.006 mg/L,吸附量达到40.00 mg/g,吸附效率达到99.99%。这种吸附剂表现出良好的重复使用性和稳定性,为饮用水和工业废水中砷的去除提供了重要思路 。
工业废水处理:地质聚合物基分子筛被用于处理工业废水。这些分子筛由富含硅铝元素的工业废渣制备,具有优良的吸附性、耐酸碱腐蚀性和机械性能。它们被用作吸附剂处理工业废水,实现资源化利用和“以废治废”的目的 。
高氨氮废水的处理:新型分子筛被开发用于处理高氨氮废水。这些分子筛对氨氮具有高选择性,能够快速吸附并有效去除氨氮。这种方法不仅提高了处理效率,还降低了处理成本 。