分子筛又称泡沸石或沸石,是一种结晶型的铝硅酸盐,其晶体结构中有规整而均匀的孔道,孔径为分子大小的数量级,它只允许直径比孔径小的分子进入,因此能将混合物中的分子按大小加以筛分。故称分子筛。早在200多年前,B.克龙施泰特头一个把铝硅酸盐命名为泡沸石,化学组成通式为 式中M与n是金属离子及其价数;x是二氧化硅的分子数;y是水的分子数;p是铝的原子数;q是硅的原子数。分子筛在化学工业中作为固体吸附剂,被其吸附的物质可以解吸,分子筛用后可以再生。还用于气体和液体的干燥、纯化、分离和回收。20世纪60年代开始,在石油炼制工业中用作裂化催化剂,现在已开发多种适用于不同催化过程的分子筛催化剂。天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。江苏3A分子筛生产厂家
分子筛性能,分子筛为粉末状晶体,有金属光泽,硬度为3~5,相对密度为2~2.8,天然沸石有颜色,合成沸石为白色,不溶于水,热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。分子筛有很大的比表面积,达300~1000m2/g,内晶表面高度极化,为一类高效吸附剂,也是一类固体酸,表面有很高的酸浓度与酸强度,能引起正碳离子型的催化反应。当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时,可调整孔径,改变其吸附性质与催化性质,从而制得不同性能的分子筛催化剂。陕西分子筛制造分子筛利用变压吸附系统或真空变压吸附系统分离氧气和氮气。
分子筛生产方法,①有水热合成、水热转化和离子交换等法:水热合成法 用于制取纯度较高的产品,以及合成自然界中不存在的分子筛。将含硅化合物(水玻璃、硅溶胶等)、含铝化合物(水合氧化铝、铝盐等)、碱(氢氧化钠、氢氧化钾等)和水按适当比例混合,在热压釜中加热一定时间,即析出分子筛晶体。合成过程可用下式表示:工业生产流程中一般先合成Na-分子筛,如13X型与10X型分子筛的合成。在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变较终产品的结构,如加入季胺盐可得到ZSM-5型分子筛。②水热转化法 在过量碱存在时,使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等,也可用合成的硅铝凝胶颗粒。此法成本低,但产品纯度不及水热合成法。
离子交换性能,通常所说的离子交换是指沸石分子筛骨架外的补偿阳离子的交换。沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属,它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换成各种价态的金属离子型沸石分子筛。离子在一定的条件下,如水溶液或受较高温度时比较容易迁移。在水溶液中,由于沸石分子筛对离子选择性的不同,则可表现出不同的离子交换性质。金属阳离子与沸石分子筛的水热离子交换反应是自由扩散过程。扩散速度制约着交换反应速度。通过离子交换可以改变沸石分子筛孔径的大小,从而改变其性能,达到择形吸附分离混合物的目的。沸石分子筛经离子交换后,阳离子的数目、大小和位置发生改变,如高价阳离子交换低价阳离子后使沸石分子筛中的阳离子数目减少,往往造成位置空缺使其孔径变大;而半径较大的离子交换半径较小的离子后,则易使其孔穴受到一定的阻塞,使有效孔径有所减小。分子筛对水和二氧化碳有很强的吸附能力,在分子筛脱硫时,因分子筛对水等极性小分子具有很强的吸附能力。
其他应用,冶金工业——分离剂、分离、提取卤水钾、铷、铯等。石化工业、催化剂、干燥剂、吸附剂;农业土壤改良剂;载药银沸石抗菌剂。5Å分子筛:化学式: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O;硅铝比: SiO2/ Al2O3≈2。5Å分子筛通常用于石油工业,特别是用于气流的净化,以及化学实验室中分离化合物和干燥反应原料。它们含有精确和均匀大小的微孔,主要用作气体和液体的吸附剂。5Å分子筛用于干燥天然气,同时对天然气进行脱硫和脱碳。它们也可用于从支链和多环烃中分离氧、氮和氢以及油蜡n-烃的混合物。5Å分子筛储存在室温下,相对湿度低于90%的纸板桶或纸箱包装中。分子筛不应直接暴露在空气和水中,应避免酸和碱。分子筛吸附或排斥的功能受分子的电性影响。江苏3A分子筛生产厂家
现在已开发多种适用于不同催化过程的分子筛催化剂。江苏3A分子筛生产厂家
分子筛结构分子筛结构,狭义上讲,分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3~2.0 nm)的孔道和空腔体系,从而具有筛分分子的特性。然而随着分子筛合成与应用研究的深入,研究者发现了磷铝酸盐类分子筛,并且分子筛的骨架元素(硅或铝或磷)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达到2 nm以上,因此分子筛按骨架元素组成可分为硅铝类分子筛、磷铝类分子筛和骨架杂原子分子筛;按孔道大小划分,孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。由于具有较大的孔径,成为较大尺寸分子反应的良好载体,但介孔材料的孔壁为非晶态,致使其水热稳定性和热稳定性尚不能满足石油化工应用所需的苛刻条件。江苏3A分子筛生产厂家