Измерения усредненных диффузией

Измерения усредненных диффузией констант Диполь-дипольного взаимодействия протонов воды в ряде цеолитов (десмин, гейландит, эпистильбит, шабазит, гмелинит и др.) и сравнение их с ожидаемыми значениями (рассчитанными по известной структуре этих цеолитов в предположении вакансионного механизма диффузии) также обнаруживают наличие дополнительного усреднещя, которое может быть связано с разупо-рядочением.

В случае десмина, в котором диффузия наблюдается уже при –120 °С, измеренные значения констант диполь-дипольных взаимодействий на – 50 % меньше ожидаемых для строго упорядоченной структуры.

Хорошо известно, что в некоторых гидратах имеется только кольцевой или только вакансионный механизм диффузии, не связанный с разупорядочением. В этих случаях диффузия наблюдается, как правило, лишь при высоких температурах. Примером может служить один из гидратированных силикатов – полуцеолит диоптаз. В этом кристалле молекулы воды расположены в шестерых зигзагообразных кольцах, как будто вырезанных из структуры льда.

Оси всех колец параллельны друг другу, а направления Н-II образуют с осями колец угол, равный 47°.

Отсюда по правилам усреднения дипольного взаимодействия можно найти усредненную константу этого взаимодействия – 9 кГц. Измерения показал, что в доптазе диффузия наблюдается лишь при температурах выше 20°С, причем характеристическая частота составляет именно 9 кГц. Для апофиллита – другого гидратированного силиката – Диффузия начинается при 170 °С, расчет и опыт дают практически совпадающие значения характеристикой частоты – 6,5 кГц.

В натролите диффузия воды при +150 °С усредняет диполь-дипольное взаимодействие до нуля в полном согласии с ожидаемым значением ввиду того, что в этом кристалле угол между векторами Н-Н и осью симметрии практически равен магическому.

4 Свойства цеолитов

4.1 Физические свойства цеолитов

Большинство цеолитов или молочно-белого цвета, или же водяно-прозрачны. Реже они являются окрашенными, иногда окраска их несомненно органического происхождения. Некоторые цеолиты, окрашенные органическими веществами в темно-бурые цвета (напр., шабазит), дают возгон нескольких капель жидкой смолы. Яркие цвета встречаются очень редко. Часто природные цеолиты образуют довольно крупные кристаллы, иногда их вес достигает 1,5–2 кг.

Природные цеолиты образуют прозрачные бесцветные кристаллы любых кристаллографических систем; размер от нескольких см до нескольких мкм. Твердость по минералогической шкале 3–5; плотность 1800–2250 кг/м³ (у бариевых цеолитов – 2500–2700).

Что касается их оптических свойств, то, понятно, они очень различны, так как кристаллы цеолитов, как выше указано, принадлежат к различным кристаллографическим системам. При этом все они отличаются очень сложными оптическими аномалиями, так что изучение их оптической природы порой очень затруднительно.

По сравнению с безводными алюмосиликатами Минералы группы цеолитов характеризуются меньшей твердостью, меньшим удельным весом, меньшими показателями преломления.

Цеолиты – это водные алюмосиликаты кальция, натрия, калия, бария и некоторых других элементов. В группу цеолитов входит более сорока минералов, которые различаются и по составу (в особенности по количеству молекул воды в кристаллогидрате), и конечно же по физическим и химическим свойствам. Но практически у всех представителей этой группы минералов есть общее свойство – они хорошие сорбенты, обладают ионообменными свойствами, способны изменять подвижность отдельных ионов и работать молекулярными ситами.

Природный цеолит является достаточно эффективным более дешевым заменителем синтетического цеолита и некоторых естественных минеральных соединений типа мела, каолина, диатомита. В многотоннажных технологических процессах, где применение синтетических цеолитов не выгодно или ограничено, большое значение приобретает использование природных цеолитов клиноптилолитов ЦПС – экологически чистых материалов. При этом соотношение цеолит цена - качество имеет обратнопропорциональную зависимость.

Физические свойства цеолита ЦПС

Внешний вид: плотная мелко-зернистая крошка;

фракции, мм: 0,0–100,0; 5,0–15,0; 2,5–5,0; 1,0–2,5; 0,5–1,0; 0–0,5.

Цвет: зеленый, светло-серый.

Технологические свойства:

• плотность истинная, г/см³: 1,7-2,1;

• плотность насыпная, г/см³: 1,9-1,2;

• размер пор, Å: 4-6;

• твердость по шкале Мооса, балл: 4–5;

• термоустойчивость, град. С: 950;

• кислотоустойчивость: 1 группа.

• влагоемкость в статических условиях при относительной влажности воздуха (1,0 %): не менее 60 мг/см³.

Молекулярное сито (МС) – это синтетический цеолитный адсорбент, поры которого имеют определенный размер. Диаметр пор влияет на поглощающие свойства.

Молекулярные сита – это пористые неорганические твердые тела, состоящие из множества пористых кубических цеолитных кристаллов микронных размеров.

Микрофотография цеолита типа морденит с размером пор ~0,7 нм, полученная методом просвечивающей электронной микроскопии.

Синтетические цеолиты

Молекулярные сита производятся в виде порошка и гранул в форме маленьких шариков. Молекулярные сита способны работать даже при низких концентрациях воды, там, где необходима высокая скорость адсорбции и при широком температурном диапазоне.

Физические и физико-химические свойства цеолитов оказались столь привлекательными с точки зрения практического использования в качестве катализаторов и адсорбентов, что они быстро вытеснили традиционные материалы, применявшиеся ранее в таких важных отраслях промышленности, как нефтепереработка, нефтехимия, и других областях техники и производства. Сейчас мировое производство цеолитов и аналогичных им микропористых твердых тел составляет несколько сот тысяч тонн в год и продолжает непрерывно расширяться.

Синтетические цеолиты, катализаторы, Нижегородская область.

Молекулярное сито для стеклопакетов

Диаметр пор влияет на поглощающие свойства. Их уникальная структура позволяет удерживать отдельные кристаллы при прохождении вещества сквозь поры молекулярного сита.