NaY zeolite is ion-exchanged by $K^+$, $Ba^{++}$ cation and dealuminated. Selectivity of p-xylene and m-xylene over toluene is investigated with these zeolite.
Of them, NaY zeolites show the best selectivity for m-xylene but KY zeolites show the best selectivity for p-xylene.
Liquid phase diffusion experiment is performed.
The best selective components show the lowest diffusion rate. It is considered that the best selective component has the highest activation energy of diffusion in zeolitic crystalline because it is strongly adsorbed.
In fixed bed experiment, KY zeolites show good separation effect but NaY zeolites show poor separation effect.
This is attributed to diffusion rate.
NaY제올라이트에서는 m-크실렌, 톨루엔, p-크실렌의 순서로 선택도를 보였고 KY제올라이트에서는 p-크실렌, 톨루엔, m-크실렌의 순서로 선택도를 나타내었다.
NaY 제올라이트는 세공의 유효공간이 비교적커서 흡착된 분자 상호간의 interaction은 비교적 작고 세공내의 양이온과 흡착된 분자의 interaction이 흡착력에 영향을 주는것 같다. 한편 KY제올라이트에서는 $K^+$ 이온이 상당히 크기 때문에 흡착된 분자의 상호간의 interaction 이 강한 반발력을 띄게되어 NaY 제올라이트보다 $C_8$ 방향쪽 탄화수소의 흡착강도가 작을것 같으며 이러한 경향은 흡착되는 분자의 크기가 클수록, 극성을 띄게 될수록 클것 같다.
선택도 실험에서는 NaY 제올라이트와 KY제올라이트가 모두 선택성 차이가 많으나 고정층실험에서의 분리효과는 KY제올라이트는 아주 좋으나 NaY제올라이트에서 거의 없었다.
이 이유는 NaY제올라이트는 KY제올라이트 보다 $C_8$ 방향족탄화 수소의 흡착강도가 커서 흡착 탈착이 용이하지 않기때문에 평형에 도달하는 시간이 길기때문이라 생각한다.
KY제올라이트는 분리효과에 충분한 선택성을 갖고 있으며 흡착강도가 비교적 작아 짧은 시간에 평형상태에 도달함으로 공업적 이용이 가능하다.
