分子筛种类,分子筛有天然沸石和合成沸石两种。①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。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。主要分布于美、日、法等国,中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床,日本是天然沸石开采量较大的国家。②因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。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A型、4A型、5A型分子筛。4A型即表中A类,孔径4Å。含Na+的A型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,孔径约为3Å,即为3A型分子筛;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换,孔径约为5Å,即为5A型分子筛。分子筛应相互交替工作和再生,以保证设备连续运行。江苏小粒径分子筛定制
分子筛在生活中常作为水质净化和软化的离子交换床。它在洗衣粉领域也有其独到之处。在洗衣粉中加入分子筛用作水的软化剂,硬水中的钙离子和镁离子与分子筛中的钠离子发生离子交换,可以去除原本硬水中的钙离子和镁离子,将分子筛中的钠离子释放到硬水中,从而达到软化水质、提高洗衣粉性能的效果。同样的,该功能也可用于净水器中提升水质。这就是世界上较小的筛子——分子筛,在工业生产、医疗和生活等诸多领域都有普遍的用途,小小的身躯却有巨大能量。江苏小粒径分子筛定制目前人们习惯叫分子筛类物质为沸石或沸石分子筛。
孔道的维度,沸石分子筛按照孔道维度来分类,分为:一维、二维和三维沸石。简单来说就是沸石微观结构分为了线、片(面)、体。一维比较少见,通常像管道一样,原子在一个方向上规则、连续的排列着,而在另外两个方向只有少数原子排列。二维材料是呈片状的,指原子在两个方向上规则、连续的排列着,而在另外一个方向只有少数原子排列,比如石墨烯、ZSM-5。ZSM-5的硅氧四面体和铝氧四面体以五元环的形式相连,八个五元环组成一个基本结构单元,这些结构单元通过共用边相连成链状,进一步连接成片,片与片之间再采用特定的方式相接,形成ZSM-5分子筛晶体结构。因此,ZSM-5分子筛只具有二维的孔道系统。
分子筛的应用,分子筛被普遍用作石油化工和煤化工反应中的催化剂。分子筛可以作为催化剂载体,负载贵金属后参与催化反应;经过氢离子交换后的分子筛自身可作为固体酸催化剂催化许多酸催化反应,例如异构化反应、烷基化反应和裂化反应。催化反应主要在分子筛的孔内进行,只有大小和形状与分子筛的孔道相匹配的分子才能从分子筛孔道内进入或出去,从而成为反应物或产物。对二甲苯是生产聚酯纤维和树脂、涂料、染料及农药的原料,在甲苯反应生成对二甲苯的反应中,伴随产生的还有邻二甲苯、间二甲苯,但这三种产物沸点只差0.75℃,很难用传统的方式分离。研究者发现ZSM-5分子筛的孔道尺寸为0.52~0.58 纳米,只允许对二甲苯自由通过,而邻二甲苯和间二甲苯则会被困在分子筛孔道中,它们只有转化为对二甲苯才能顺利通关。采用ZSM-5分子筛作为催化剂,对二甲苯的选择性高达99%,这就是择形催化的基本原理。分子筛在提高反应选择性、降低分离能耗等方面有着不可替代的作用。分子筛的孔径随着构成晶格的阳离子的变化可以得到修饰(在一定范围内)。
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))。分子筛生产方法有水热合成、水热转化和离子交换等法。江苏小粒径分子筛定制
分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部。江苏小粒径分子筛定制
分子筛吸附功能:分子筛主要是由分子引力作用,在固定的表面产生一种“表面力”,当流体流过时,其中流体中的一些分子,会做不规则的运动而进行碰撞到吸附剂的表面,在固定的表面产生了分子浓聚,在整体的碰撞运动中,分子的数目减少,从而达到分离的作用。因分子筛其晶体孔穴内部,有很强的极性和库仑场,对极性分子(如水)以及不饱和分子表现出强烈的吸附能力。干燥功能:分子筛的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。因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。江苏小粒径分子筛定制