faujazyt
| Generał | |
|---|---|
| Faujasytów | |
 | |
| Kategoria | Zeolit |
|
Formuła (powtarzająca się jednostka) |
(Na2 , Ca , Mg) 3,5 [ Al7Si17O48 ] ·32 ( H2O ) |
| Symbol IMA | Fau |
| Klasyfikacja Strunza | 9.GD.30 |
| Układ kryształów | Sześcienny |
| Kryształowa klasa |
Sześciokątny (m 3 m) Symbol H–M (4/m 3 2/m) |
| Grupa kosmiczna | F d 3 m |
| Komórka elementarna | a = 24,638–24,65 A , Z = 32 |
| Identyfikacja | |
| Kolor | Bezbarwny, biały |
| Kryształowy zwyczaj | Kryształy oktaedryczne lub rzadko trisoktaedryczne o wielkości do 4 mm |
| Bliźniacze | na {111}, bliźniaki kontaktowe i penetracyjne |
| Łupliwość | {111}, doskonale |
| Pęknięcie | Nierówny do konchoidalnego |
| Wytrwałość | Kruchy |
| Twardość w skali Mohsa | 4,5-5 |
| Połysk | Szklisty do adamantytu |
| Pasemko | Biały |
| Przezroczystość | Przezroczysty |
| Środek ciężkości | 1,92–1,93 |
| Właściwości optyczne | izotropowe |
| Współczynnik załamania światła | n = 1,466–1,480 |
| pleochroizm | Nic |
| Bibliografia | |
Faujazyt (zeolit typu FAU) to grupa minerałów z rodziny zeolitów minerałów krzemianowych . Grupa składa się z faujazytu-Na, faujazytu-Mg i faujazytu-Ca. Wszystkie mają ten sam podstawowy wzór (Na 2 ,Ca,Mg) 3,5 [Al 7 Si 17 O 48 ]·32(H 2 O) poprzez zmianę ilości sodu, magnezu i wapnia. Faujazyt występuje jako rzadki minerał w kilku miejscach na całym świecie.
Materiały faujazytowe są powszechnie syntetyzowane przemysłowo. Syntetyczny faujazyt o stosunkowo niskiej zawartości krzemionki (Si/Al<2) nazywany jest Zeolitem X , a o wysokiej zawartości krzemionki (Si/Al>2) nazywany jest Zeolitem Y. Ponadto składnik glinowy w zeolicie Y można usunąć przez obróbkę kwasem i/lub parą wodną, a powstały faujazyt nazywa się USY (Ulttratable zeolite Y). USY jest stosowany jako katalizator w procesie fluidalnego krakingu katalitycznego.
Odkrycie i występowanie
Faujasyt został po raz pierwszy opisany w 1842 roku w Limberg Quarries, Sasbach , Kaiserstuhl , Badenia-Wirtembergia , Niemcy . Modyfikator sodu, faujazyt-Na, został dodany po odkryciu faz bogatych w magnez i wapń w latach 90. Został nazwany na cześć Barthélemy Faujas de Saint-Fond (1741–1819), francuskiego geologa i wulkanologa.
Faujazyt występuje w pęcherzykach lawy bazaltowej i fonolitowej oraz tufu jako minerał przemienny lub autigeniczny . Występuje z innymi zeolitami, oliwinem , augitem i nefelinem .
Struktura
.svg)
Ramy faujasytu zostały nadane przez International Zeolite Association kod FAU . Składa się z sodalitowych klatek połączonych sześciokątnymi graniastosłupami . Por, który jest utworzony przez 12-członowy pierścień, ma stosunkowo dużą średnicę 7,4 Å. Wewnętrzna wnęka ma średnicę 12 Å i jest otoczona 10 klatkami sodalitowymi. Komórka elementarna jest sześcienna; Symbol Pearsona cF576, symetria F d 3 m, nr 227 , stała sieci 24,7 Å. Spośród dwóch typów (X i Y) zeolitów oznaczonych FAU, zeolit Y, który ma wyższy zakres zawartości krzemionki do tlenku glinu, ma frakcję pustych przestrzeni 48% i stosunek Si/Al 2,43. [ potrzebne źródło ] Rozkłada się termicznie w temperaturze 793 °C.
Synteza
Faujazyt, podobnie jak inne zeolity, jest syntetyzowany ze źródeł tlenku glinu, takich jak glinian sodu i źródeł krzemionki, takich jak krzemian sodu . Stosowane są również inne glinokrzemiany, takie jak kaolin . Składniki rozpuszcza się w środowisku zasadowym, takim jak wodny roztwór wodorotlenku sodu i krystalizuje w temperaturze od 70 do 300°C (zwykle w temperaturze 100°C). Po krystalizacji faujazyt jest w postaci sodu i musi zostać poddany wymianie jonowej z amoniakiem , aby poprawić stabilność. Jon amonowy jest później usuwany przez kalcynację , która sprawia, że zeolit przyjmuje postać kwasową. W zależności od stosunku krzemionki do tlenku glinu w ich strukturze, syntetyczne zeolity faujazytowe dzielą się na zeolity X i Y. W zeolitach X stosunek ten wynosi od 2 do 3, podczas gdy w zeolitach Y wynosi 3 lub więcej. Ujemne ładunki szkieletu są równoważone przez dodatnie ładunki kationów w pozycjach nieszkieletowych. Takie zeolity mają właściwości jonowymienne, katalityczne i adsorpcyjne. Stabilność zeolitu wzrasta wraz ze stosunkiem krzemionki do tlenku glinu w podbudowie. Wpływa na to również rodzaj i ilość kationów znajdujących się w pozycjach nieszkieletowych. krakingu katalitycznego zeolit Y jest często używany w postaci wymiany z pierwiastkiem ziem rzadkich na wodór.
Stosując metody termiczne, hydrotermalne lub chemiczne, część tlenku glinu można usunąć ze szkieletu zeolitu Y, uzyskując zeolity Y o wysokiej zawartości krzemionki. Takie zeolity są stosowane w katalizatorach krakingu i hydrokrakingu . Całkowite odaluminowanie skutkuje faujazytem-krzemionką.
Używać
Faujazyt jest stosowany przede wszystkim jako katalizator w fluidalnym krakingu katalitycznym do konwersji wysokowrzących frakcji ropy naftowej na bardziej wartościowe benzyny, olej napędowy i inne produkty. Zeolit Y zastąpił zeolit X w tym zastosowaniu, ponieważ jest zarówno bardziej aktywny, jak i bardziej stabilny w wysokich temperaturach dzięki wyższemu stosunkowi Si/Al. Stosowany jest również w hydrokrakingu jako nośnik platynowo-palladowy do podwyższenia zawartości związków aromatycznych w przeformułowanych produktach rafineryjnych. [ potrzebne źródło ]
Zeolit typu X może być stosowany do selektywnej adsorpcji CO 2 ze strumieni gazu i jest używany do wstępnego oczyszczania powietrza w przemysłowej separacji powietrza.
Literatura
- Subhash Bhatia, Kataliza zeolitowa: zasady i zastosowania, CRC Press, Inc., Boca Raton, Floryda, 1990.
- Ribeiro, FR i in., red., Zeolites: Science and Technology, Martinus Nijhoff Publishers, Haga, 1984.