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      分子篩是結晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成 分子尺寸大小(通常為0.3-2.0 nm)的孔道和空腔體系,從而具有篩分分子的特性。然而隨著分子篩合成與應用研究的深入,研究者發(fā)現(xiàn)了磷鋁酸鹽類分子篩,并且分子篩的骨架元素(硅或鋁或磷)也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代,其孔道和空腔的大小也可達到2 nm以上,因此分子篩按骨架元素組成可分為硅鋁類分子篩、磷鋁類分子篩和骨架雜原子分子篩;按孔道大小劃分,孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子篩分別稱為微孔、介孔和大孔分子篩。由于具有較大的孔徑,成為較大尺寸分子反應的良好載體,但介孔材料的孔壁為非晶態(tài),致使其水熱穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性尚不能滿足石油化工應用所需的苛刻條件。
    
      由于含有電價較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水,水分子在加熱后連續(xù)地失去,但晶體骨架結構不變,形成了許多大小相同的空腔,空腔又有許多直徑相同的微孔相連,這些微小的孔穴直徑大小均勻,能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內部中來,而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形狀直徑大小不同的分子,極性程度不同的分子,沸點不同的分子,飽和程度不同的分子分離開來,即具有“篩分”分子的作用,故稱為分子篩。目前分子篩在冶金,化工,電子,石油化工,天然氣等工業(yè)中廣泛使用。
    
      常用分子篩
    
      氣體行業(yè)常用的分子篩型號;
    
      方鈉型,如A型:鉀A(3A),鈉A(4A),鈣A(5A);
    
      八面型,如X型:鈣X(10X),鈉X(13X)和Y型:鈉Y,鈣Y;
    
      絲光型,(-M型):高硅型沸石,如ZSM-5等。
    
      分子篩特點
    
      分子篩吸濕能力極強(因此被廣泛的用作干燥劑),用于氣體的純化處理,保存時應避免直接暴露在空氣中。存放時間較長并已經吸濕 的分子篩使用前應進行再生。分子篩忌油和液態(tài)水。使用時應盡量避免與油及液態(tài)水接觸。工業(yè)生產中干燥處理的氣體有,空氣,氫氣,氧氣,氮氣,氬氣等.用兩只吸附干燥器并聯(lián),一只工作,同時另一只可以進行再生處理。相互交替工作和再生,以保證設備連續(xù)運行。干燥器在8-12℃下工作,在加溫至350℃下沖氣再生。不同規(guī)格的分子篩再生溫度略有不同。分子篩對某些有機氣相反應具有良好的催化作用。
    
      又稱泡沸石或沸石,是一種結晶型的鋁硅酸鹽,其晶體結構中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑為分子大小的數 量級,它只允許直徑比孔徑小的分子進入,因此能將混合物中的分子按大小加以篩分。故稱分子篩。早在200多年前,B.克龍施泰特第一個把鋁硅酸鹽命名為泡沸石,化學組成通式為 式中M與n是金屬離子及其價數;x是二氧化硅的分子數;y是水的分子數;p是鋁的原子數;q是硅的原子數。分子篩在化學工業(yè)中作為固體吸附劑,被其吸附的物質可以解吸,分子篩用后可以再生。還用于氣體和液體的干燥、純化、分離和回收。20世紀60年代開始,在石油煉制工業(yè)中用作裂化催化劑,現(xiàn)在已開發(fā)多種適用于不同催化過程的分子篩催化劑。
    
      分子篩種類
    
      分子篩有天然沸石和合成沸石兩種。天然沸石大部分由火山凝灰?guī)r和凝灰質沉積巖在海相或湖相環(huán)境中發(fā)生反應而形成。目前已發(fā)現(xiàn)有1000多種沸石礦,較為重要的有35種,常見的有斜發(fā)沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等國,中國也發(fā)現(xiàn)有大量絲光沸石和斜發(fā)沸石礦床,日本是天然沸石開采量最 大的國家。因天然沸石受資源限制,從20世紀50年代開始,大量采用合成沸石。
    
      商品分子篩常用前綴數碼將晶體結構不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩。4A型即表中A類,孔徑4?。含Na+的A型分子篩記作Na-A,若其中Na+被K+置換,孔徑約為3?,即為3A型分子篩;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置換,孔徑約為5?,即為5A型分子篩。
    
      分子篩性能
    
      分子篩為粉末狀晶體,有金屬光澤,硬度為3~5,相對密度為2~2.8,天然沸石有顏色,合成沸石為白色,不溶于水,熱穩(wěn)定性和耐酸性隨著SiO2/Al2O3組成比的增加而提高。分子篩有很大的比表面積,達300~1000m2/g,內晶表面高度極化,為一類高效吸附劑,也是一類固體酸,表面有很高的酸濃度與酸強度,能引起正碳離子型的催化反應。當組成中的金屬離子與溶液中其他離子進行交換時,可調整孔徑,改變其吸附性質與催化性質,從而制得不同性能的分子篩催化劑。



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