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:

chromatografia

chromatografia

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

katalizatorów

katalizatorów

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