一、分子篩的品種型號
分子篩(又稱合成沸石)是一種硅鋁酸鹽多微孔晶體,它是由SiO和AIO四面體組成和框架結構。在分子篩晶格中存在金屬陽離子(如Na,K,Ca等),以平衡四面體中多余的負電荷。分子篩的類型按其晶體結構主要分為:A型,X型,Y型等A型主要成分是硅鋁酸鹽,孔徑為4A(1A=10 -10 米),稱為4A(又稱納A型)分子篩;用Ca2+交換4A分子篩中的Na+,形成5A的孔徑,即為5A(又稱鈣A型)分子篩;用K+交換4A分子篩的Na+,形成3A的孔徑,即為3A(又稱鉀A型)分子篩。X型硅鋁酸鹽的晶體結構不同(硅鋁比大小不一樣),形成孔徑為9—10A的分子篩晶體,稱為13X(又稱鈉X型)分子篩;用Ca2+交換13X分子篩中的Na+,形成孔徑為9A的分子篩晶體,稱為10X(又稱鈣X型)分子篩Y型Y型分子篩具有X型分子篩烴似的晶體結構,但化學組成不同(硅鋁比較大)通常用于催化領域。
二、 分子篩的主要特性
1、分子篩的特性
分子篩是一類結晶的硅鋁酸鹽,由于它具有均一的孔徑和極高的比表面積,所以具有許多優異的特點。(1)按分子的大小和形狀不同的選擇吸附作用,即只吸附那些小于分子篩孔徑的分子。(2)對于小的極性分子和不飽和分子,具有選擇吸附性能,極性越大,不飽和度越高,其選擇吸附性越強。(3)具有強烈的吸水性。哪怕在較高的溫度、較大的空速和含水量較低的情況下,仍有相當高的吸水容量。
分子篩對于極性分子和不飽和分子有很高的親和力;在非極性分子中,對于極化率在的分子有較高的選擇吸附優勢。此外,沸點越低的分子,越不易被分子篩所吸附。
3.2、分子篩的高效吸附特性:
分子篩對于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子極性具有很高的親和力,特別是對于水,在低分壓(甚至在133帕以下)或低濃度,高溫(甚至在100℃ 以上)等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量。1、低分壓或低濃度下的吸附在相對濕度30% 時分子篩的吸水量比硅膠,活性氧化鋁都高。隨著相對濕度的降低,分子篩的優越性越發顯著,而硅膠,活性氧化鋁隨著濕度的增加,吸附量不斷增加,在相對濕度很低時,它們的吸附量很少。2、高溫吸附
分子篩是唯一可用的高溫吸附劑。在100 ℃和1.3 %相對濕度時分子篩可吸附15%重量的水分,比相同條件下活性氧化鋁的吸水量大10倍;而比硅膠大20倍以上。所以在較高的溫度下,分子篩仍能吸附相當數量的水分,而活性氧化鋁,特別是硅膠,大大喪失了吸附能力。3、高速吸附
分子篩對像水等極性分子在分壓或濃度很低時的吸附速率要遠遠超過硅膠,活性氧化鋁。雖然在相對濕度很高時,硅膠的平衡吸水量要高于分子篩,但隨著吸附質的線速度的提高,硅膠的吸水率越來越不如分子篩效率高。3.3、分子篩的離子交換性分子篩的一個重要性能是可以進行可逆的離子交換。通過這種交換,改進了分子篩的吸附和催化性能,從而獲得了廣泛的應用(如可用于軟化水和廢水處理)。3.4、分子篩的催化性能 分子篩晶體具有均勻的孔結構,孔徑的大小與通常分子相當;它們具有很大的表面積。而且表面極性很高;平衡骨架負電荷的陽離子,可進行離子交換;一些具有催化活性的金屬也可以交換導入晶體,然后以極高的分散度還原為元素狀態;同時分子篩骨架結構的穩定性很高。這些結構性質,使分子篩不僅成為優良的吸附劑,而且成為有效的催化劑和催化劑載體。
四、分子篩的主要技術指標及應用范圍
沸石分子篩是一類由硅氧四面體和鋁氧四面體通過共用氧原子相互連接成骨架結構、并具有均勻晶內孔道的晶態微孔材料。通常,天然的和人工合成的沸石分子篩指的是硅鋁酸鹽。 沸石分子篩不僅可應用于催化、吸附、分離等過程,還可用于微激光器、非線性光學材料及納米器件等新興領域,并在藥物化學、精細化工和石油化工等領域有著廣闊的應用前景。分子篩主要應用品種有3A、4A、5A、13X以及以上述為基質的改性產品。 3A分子篩用途:各種液體(如乙醇)的干燥;空氣的干燥;制冷劑的干燥;天然氣、甲烷氣的干燥;不飽和烴和裂解氣、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。4A分子篩用途:空氣、天然氣、烷烴、制冷劑等氣體和液體的深度干燥;氬氣的制取和凈化;藥品包裝、電子元件和易變質物質的靜態干燥;油漆、燃料、涂料中作為脫水劑。5A分子篩用途:變壓吸附;空氣凈化脫水和二氧化碳。13X分子篩用途:空氣分離裝置中氣體凈化,脫除水和二氧化碳;天然氣、液化石油氣、液態烴的干燥和脫硫;一般氣體深度干燥。改性分子篩可用于有機反應的催化劑和吸附劑。加工工藝:利用現有的硅鋁酸鹽礦石或煤矸石等原料,經過粉碎、成型(可造粒或擠條)、高溫燒結、用氫氧化鈉、氫氧化鉀或氯化鈣等無機物水溶液在一定溫度下浸泡一定時間、然后洗滌、壓濾、粉碎、成型、養生、干燥、活化工藝加工而成。