分子筛知识概述

分子筛知识概述

3A分子筛图片

(一) 分子筛的品种型号

分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体，它是由 SiO和AIO四面体组成和框架结构。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如 Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为： A型，X型，Y型等
    A型：主要成分是硅铝酸盐，孔径为 4A（1A=10^-10 米），称为4A（又称纳A型）分子筛；用Ca²⁺ 交换4A分子筛中的Na⁺ ，形成5A的孔径，即为5A（又称钙A型）分子筛；用K⁺ 交换4A分子筛的Na⁺ ，形成3A的孔径，即为3A（又称钾A型）分子筛。
    X型：硅铝酸盐的晶体结构不同（硅铝比大小不一样），形成孔径为 9—10A的分子筛晶体，称为 13X（又称钠X型）分子筛；用Ca²⁺ 交换13X分子筛中的Na⁺ ，形成孔径为9A的分子筛晶体，称为 10X（又称钙X型）分子筛
    Y型：Y型分子筛具有X型分子筛烃似的晶体结构，但化学组成不同（硅铝比较大）通常用于催化领域。

(二) 分子筛的主要特性

1、物理特性：
     比热：约0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX ℃
    导热系数（脱水物）： 2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃
    水吸附热：约3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)
2、热稳定性和化学稳定性：

分子筛能承受600—700℃的短暂高温，但再生温度一般在 400℃以下。分子筛可在PH值5-10范围的介质中使用；在盐溶液中能交换某些金属阳离子。
3、分子筛的特性

分子筛是一类结晶的硅铝酸盐，由于它具有均一的孔径和极高的比表面积，所以具有许多优异的特点。 (1)按分子的大小和形状不同的选择吸附作用，即只吸附那些小于分子筛孔径的分子。 (2)对于小的极性分子和不饱和分子，具有选择吸附性能，极性越大，不饱和度越高，其选择吸附性越强。 (3)具有强烈的吸水性。哪怕在较高的温度、较大的空速和含水量较低的情况下，仍有相当高的吸水容量。

3．1、基本特性 ：
  a)分子筛对水或各种气，液态化合物可逆吸附及脱附。
  b)金属阳离子易被交换。
  c)分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。其内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的 10000-100000倍。

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。

3．2、分子筛的高效吸附特性：

分子筛对于H₂O 、NH₃ 、H₂S 、CO₂ 等高分子极性具有很高的亲和力，特别是对于水，在低分压（甚至在 133帕以下）或低浓度，高温（甚至在 100℃以上）等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。
1、低分压或低浓度下的吸附
    在相对湿度30% 时分子筛的吸水量比硅胶 ,活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低，分子筛的优越性越发显著，而硅胶，活性氧化铝随着湿度的增加，吸附量不断增加，在相对湿度很低时，它们的吸附量很少。
2、高温吸附

分子筛是**可用的高温吸附剂。在 100 ℃和1.3 %相对湿度时分子筛可吸附 15%重量的水分,比相同条件下活性氧化铝的吸水量大 10倍;而比硅胶大20倍以上。所以在较高的温度下，分子筛仍能吸附相当数量的水分，而活性氧化铝，特别是硅胶，大大丧失了吸附能力。
3、高速吸附

     分子筛对像水等极性分子在分压或浓度很低时的吸附速率要远远超过硅胶，活性氧化铝。虽然在相对湿度很高时，硅胶的平衡吸水量要高于分子筛，但随着吸附质的线速度的提高，硅胶的吸水率越来越不如分子筛效率高。
3. 3、分子筛的离子交换性
    分子筛的一个重要性能是可以进行可逆的离子交换。通过这种交换，改进了分子筛的吸附和催化性能，从而获得了广泛的应用（如可用于软化水和废水处理）。
3. 4、分子筛的催化性能
    分子筛晶体具有均匀的孔结构，孔径的大小与通常分子相当；它们具有很大的表面积。而且表面极性很高；平衡骨架负电荷的阳离子，可进行离子交换；一些具有催化活性的金属也可以交换导入晶体，然后以极高的分散度还原为元素状态；同时分子筛骨架结构的稳定性很高。这些结构性质，使分子筛不仅成为优良的吸附剂，而且成为有效的催化剂和催化剂载体。

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