分子筛的特性:(1) 根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应,分子筛晶体具有蜂窝状的结构,晶体内的晶穴和孔道相互沟通,并且孔径大小均匀,固定(分子筛空腔直径一般在6—15埃之间),与通常分子的大小相当,只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附,而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道,则不被分子筛吸附。而硅胶,活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径,孔径分布范围十分宽广,所以没有筛分性能。(2)根据分子极性,不饱和度和极化率的选择吸附,分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力;在非极性分子中,对于极化率在的分子有较高的选择吸附优势。此外,沸点越低的分子,越不易被分子筛所吸附。大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心,同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用。云南分子筛厂商
分子筛的性能原理:吸附性能,沸石分子筛的吸附是一种物理变化过程。产生吸附的原因主要是分子引力作用在固体表面产生的一种“表面力”,当流体流过时,流体中的一些分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面,在表面产生分子浓聚,使流体中的这种分子数目减少,达到分离、清理的目的。由于吸附不发生化学变化,只要设法将浓聚在表面的分子赶跑,沸石分子筛就又具有吸附能力,这一过程是吸附的逆过程,叫解析或再生。由于沸石分子筛孔径均匀,只有当分子动力学直径小于沸石分子筛孔径时才能很容易进入晶穴内部而被吸附,所以沸石分子筛对于气体和液体分子就犹如筛子一样,根据分子的大小来决定是否被吸附。由于沸石分子筛晶穴内还有着较强的极性,能与含极性基团的分子在沸石分子筛表面发生强的作用,或是通过诱导使可极化的分子极化从而产生强吸附。这种极性或易极化的分子易被极性沸石分子筛吸附的特性体现出沸石分子筛的又一种吸附选择性。杭州13X分子筛天然沸石受资源限制,从20世纪50年代开始,大量采用合成沸石。
具有十二元氧环的有Y型分子筛 (x= 3.1~6.0)和丝光沸石(x=9~11)。前者可用做裂化催化剂、双功能催化剂,后者可用作甲苯的歧化催化剂。十元氧环的有ZSM-5、ZSM-11等部分 ZSM系列分子筛。八元氧环的有A型分子筛(x=2)、T型分子筛及ZSM-34等。它们的孔很小,只有直链烃才能进入到细孔中。以分子筛为催化活性组分或主要活性组分的催化剂称为分子筛催化剂。分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、优异的酸催化活性、并有良好的热稳定性和水热稳定性。可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。
根据IUPAC规定,微孔材料的孔径小于2 nm(20 Å),大孔材料的孔径大于50 nm(500 Å);介孔材料位于它们中间,孔径在2至50 nm (20–500 Å)之间。分子筛可以是微孔、介孔或大孔材料。微孔材料(孔径< 2 nm),沸石(铝硅酸盐矿物,不要与硅酸铝混淆),LTA沸石:3–4,多孔玻璃:10 Å (1 nm)及以上,活性炭:0–20 Å (0–2 nm)及以上。粘土、蒙脱土混合物、埃洛石(高岭土):发现了两种常见的形式,当粘土含水时,层间距为1 nm,当脱水时(脱水高岭土),层间距为0.7 nm。埃洛石通常以直径平均为30 nm、长度在0.5到10微米之间的小圆柱体的形式存在。1.2 介孔材料(2-50 nm),二氧化硅(用于制造硅胶):24 Å (2.4 nm),1.3 大孔材料(> 50 nm),介孔二氧化硅,200–1000 Å (20–100 nm))。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。
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。目前已发现有1000多种沸石矿,较为重要的有35种,常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。杭州13X分子筛
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。云南分子筛厂商
5A型分子筛,结晶型硅铝酸钙,孔径大约是0.5nm,这种分子筛能比4A分子筛吸附更大的分子。例如,除上面提到的物质,还有丙烷、丁烷、己烷、高级正烯烃、正丁醇和更高级的伯醇,环丙烷能被吸附,但带有支链的C6的烃类、环烃如苯和环己烷、或仲醇和叔醇,四氯化碳或三氟化硼等不能被吸附。尽管有机液体如四氢呋喃和二氧六环也能用这种分子筛干燥,但此类分子筛通常适用于干燥气体。13X型分子筛,结晶型硅铝酸钠,孔径大约是1nm,除能吸附上述5A型分子筛能吸附的所有物质,它还能吸附许多支链和环状化合物。云南分子筛厂商