鋰分子篩,即鋰離子篩,是一種特定類型的分子篩,主要用于鋰離子的篩選和富集。分子篩是一種具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽或天然沸石,具有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴,能夠根據(jù)分子的大小來決定是否被吸附。
近年來,鋰離子篩分和富集已成為研究熱點(diǎn)。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所與北京航空航天大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)合作,在鋰離子篩分研究中取得了新進(jìn)展。他們開發(fā)了一種基于仿生概念的二維復(fù)合材料,構(gòu)筑了一種類似貝殼的層狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)的仿生納米限域孔道復(fù)合膜。這種非對稱復(fù)合膜可以有效實(shí)現(xiàn)鋰離子的篩分和富集,為鋰的回收利用提供了新的可能性。這種復(fù)合膜具有的力學(xué)性能和穩(wěn)定性,在水處理、能量轉(zhuǎn)換以及離子電池等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價值。
總的來說,鋰分子篩在鋰資源的篩選和回收利用方面展現(xiàn)出的潛力和應(yīng)用前景。隨著研究的深入和技術(shù)的進(jìn)步,這種材料的應(yīng)用范圍可能會進(jìn)一步擴(kuò)大。
在應(yīng)用方面,3A分子篩主要用于石油裂解氣、煉廠氣、油田氣及烯烴等的干燥,例如乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥,以及酒精和各種溶劑的脫水。此外,它還用于異丙醇脫水,能直接得到高濃度的異丙醇,且再生效果好,操作簡單。3A分子篩也對乙酸乙酯溶液中微量水分有較強(qiáng)的吸附效果,可以直接獲得高純的乙酸乙酯,且生產(chǎn)工藝簡單,能耗較低 3 。
在制備方面,3A分子篩的制法包括熱合成法、以高嶺土直接制備的方法、快速合成納米3A分子篩的方法,以及包括一次交換和二次交換的方法。這些方法涉及到不同的化學(xué)物質(zhì)和反應(yīng)條件,用于合成具有所需特性的3A分子篩 3 。
3A分子篩在吸附水方面的具體應(yīng)用主要包括:
石油和化工行業(yè)的氣體干燥:3A分子篩被用于石油裂解氣、煉廠氣、油田氣等氣體中水分的深度干燥。例如,在乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的生產(chǎn)過程中,3A分子篩用于去除氣體中的水分,確保產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。
有機(jī)溶劑的脫水:在化工生產(chǎn)中,許多有機(jī)溶劑中含有水分,這可能會影響溶劑的性能或反應(yīng)的效果。3A分子篩能夠有效地去除這些溶劑中的水分,提高溶劑的純度。
酒精脫水:在酒精生產(chǎn)過程中,3A分子篩用于去除酒精中的水分,提高酒精的濃度。這種方法可以得到高濃度的酒精,且3A分子篩的再生效果好,操作簡單。
乙酸乙酯的純化:3A分子篩對乙酸乙酯溶液中的微量水分有較強(qiáng)的吸附效果,可以直接獲得高純度的乙酸乙酯。這種方法生產(chǎn)工藝簡單,能耗較低。
這些應(yīng)用利用了3A分子篩對水分的強(qiáng)吸附能力,以及其快速吸附速度、多次再生能力、高抗碎強(qiáng)度和抗污染能力,提高了分子篩的利用效率并延長了其使用壽命。
5A分子篩的性質(zhì)包括多微孔結(jié)構(gòu)的白色粉末形態(tài),、無臭,不燃燒、不爆炸,且溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿,但不溶于水和有機(jī)溶劑。它具有高吸附能力和按分子大小選擇吸附的特點(diǎn),同時還具有離子交換能力和催化活性。在較高溫度下仍保持良好的吸附能力,并對水有的親和力 2 。
5A分子篩的主要用途包括:
天然氣干燥、脫硫、脫二氧化碳。
氮氧分離、氮?dú)浞蛛x,制取氧、氮和氫。
石油脫蠟、從支烴、環(huán)烴中分離正構(gòu)烴。
用于正、異構(gòu)烷烴的分離,氣體和液體的深度干燥和凈化。
可用作以蒸汽為脫附劑的脫蠟技術(shù)中的吸附劑 1 2 。
在藥物傳遞系統(tǒng)中,5A分子篩的孔徑和吸附能力使其能夠用于控制藥物的釋放,通過吸附和釋放特定大小的分子來實(shí)現(xiàn)藥物的釋放 3 。
分子篩在廢水處理領(lǐng)域的新應(yīng)用包括以下幾個方面:
砷的去除:新型鐵負(fù)載ZSM-5分子篩被用于去除廢水中的砷。這種方法通過非均相成核吸附砷,可以在室溫下將砷濃度從100 mg/L降至0.006 mg/L,吸附量達(dá)到40.00 mg/g,吸附效率達(dá)到99.99%。這種吸附劑表現(xiàn)出良好的重復(fù)使用性和穩(wěn)定性,為飲用水和工業(yè)廢水中砷的去除提供了重要思路 。
工業(yè)廢水處理:地質(zhì)聚合物基分子篩被用于處理工業(yè)廢水。這些分子篩由富含硅鋁元素的工業(yè)廢渣制備,具有優(yōu)良的吸附性、耐酸堿腐蝕性和機(jī)械性能。它們被用作吸附劑處理工業(yè)廢水,實(shí)現(xiàn)資源化利用和“以廢治廢”的目的 。
高氨氮廢水的處理:新型分子篩被開發(fā)用于處理高氨氮廢水。這些分子篩對氨氮具有高選擇性,能夠快速吸附并有效去除氨氮。這種方法不僅提高了處理效率,還降低了處理成本 。
分子篩的應(yīng)用在一定程度上受到地區(qū)性環(huán)境的影響,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
氣候條件:在不同的氣候條件下,分子篩的應(yīng)用可能會有所不同。例如,在高溫高濕的地區(qū),分子篩作為干燥劑的應(yīng)用更為普遍;而在干燥地區(qū),其需求可能較低。
工業(yè)結(jié)構(gòu):不同地區(qū)的工業(yè)結(jié)構(gòu)會影響分子篩的應(yīng)用領(lǐng)域。例如,在石油化工行業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū),分子篩在催化裂化、氣體分離等方面的應(yīng)用更為廣泛;而在環(huán)保要求較高的地區(qū),分子篩在氣體凈化和廢水處理方面的應(yīng)用可能更為重要。
環(huán)境法規(guī):不同地區(qū)的環(huán)境法規(guī)和政策也會影響分子篩的應(yīng)用。例如,在環(huán)保法規(guī)嚴(yán)格的地區(qū),分子篩在減少工業(yè)排放和污染治理方面的應(yīng)用會受到更多重視和支持。
資源分布:分子篩的原材料分布也會影響其在不同地區(qū)的應(yīng)用。例如,在某些富含硅鋁資源的地區(qū),分子篩的生產(chǎn)成本可能較低,從而促進(jìn)其在當(dāng)?shù)氐膽?yīng)用。
總體來說,分子篩的應(yīng)用受到多種地區(qū)性因素的影響,包括氣候條件、工業(yè)結(jié)構(gòu)、環(huán)境法規(guī)和資源分布等。