分子筛在化学工业、石油工业和其他有关部门及实验中普遍作为固体吸附剂。经适当处理(如加热)可使被吸附的物质解吸,此过程称为“再生”,因而分子筛可重复使用。分子筛用于气体和液体的干燥和化合物脱水(脱去结晶水,或化合物分子中相近两个原子上的羟基和氢原子以水的形式脱去)。选择适当孔径的分子筛可吸附混合物中特定的物质,以达到分离或纯化目的。以分子筛为活性组分的催化剂称分子筛催化剂。工业上用量较大的分子筛催化剂是石油炼制工业中的裂化催化剂。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。江苏化工分子筛生产
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。江苏化工分子筛生产狭义上讲,分子筛是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐。
一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石。其化学通式为(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O,M′、M分别为一价、二价阳离子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴,不同孔径的分子筛把不同大小和形状分子分开。根据SiO2和Al2O3的分子比不同,得到不同孔径的分子筛。其型号有:3A(钾A型)、4A(钠A型)、5A(钙A型)、10Z(钙Z型)、13Z(钠Z型)、Y(钠Y型)、钠丝光沸石型等。它的吸附能力高、选择性强、耐高温。普遍用于有机化工和石油化工,也是煤气脱水的优良吸附剂。在废气净化上也日益受到重视。
沸石分子筛是典型的B酸和L酸两种酸性位均存在的固体酸催化材料。那么,为什么要用部分Al代替Si来调节分子筛的酸性?分子筛原本是没有酸性的,经过离子交换、焙烧或者经过超稳处理以后才有酸性。这个酸性的来源就是加入Al之后打破原有的电中性,这样才能通过质子或电子的传递来形呈酸性。比如Na型分子筛(瞎起的名字,就是用Na+去中和分子筛的负电荷而形成的分子筛),经过离子交换焙烧以后,形成氢型分子筛,此时分子筛有酸性。也就是质子(H+)取代Na而形成了B酸中心,同时分子筛中缺电子的Al形成L酸中心。B酸:沸石分子筛较基本的结构单位是硅氧和铝氧四面体,硅氧四面体呈中性,而在铝氧四面体中,因为铝是+3价,故四面体带有负电荷。因此,沸石分子筛骨架带负电荷,必须要有阳离子或质子来稳定骨架达到电中性,这就是沸石具有B酸性的本质原因。L酸:经离子交换得到的氢型分子筛上的OH基显酸位中心,骨架外的铝离子会强化酸位,形成L酸位中心。分子筛的种类分为3a、4a、5a型等,当用于不同的行业领域。
FDA批准,截至2012年4月1日,美国食品和药物管理局(FDA)已根据《美国联邦法规》第21卷第182.2727条的规定,批准直接接触消耗品的铝硅酸钠。在此批准之前,欧洲已将分子筛用于制药,进行单独测试表明分子筛符合官方的所有要求,但该行业不愿意为官方批准所需的昂贵测试提供资金。循环使用,分子筛循环使用的方法包括压力变化(如在氧气浓缩器中)、用载气加热和吹扫(如在乙醇脱水中使用)或在高真空下加热。再生温度范围从175 ℃到315 ℃,取决于分子筛类型。相比之下,硅胶可以通过在普通烘箱中加热至120 ℃(250 ℉)两个小时来重复使用。然而,当暴露在足够的水中时,某些类型的硅胶会“爆裂”。这是由于二氧化硅球在与水接触时破裂造成的。分子筛是一种具有特定孔径分布的结晶状化合物。江苏化工分子筛生产
分子筛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。江苏化工分子筛生产
分子筛的催化性能,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。这些特性使它成为性能优异的催化剂。而且晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起着选择性作用。分子筛的结构:基本结构组成:一级结构:硅氧四面体、铝氧四面体;二级结构:氧、硅或铝连接成环;三级结构:二级结构通过氧桥互相连接形成多面体笼;四级结构:不同类型的笼进一步排列形成分子筛。其实分子筛的催化性能是通过质子传递或授受电子对完成催化作用的。这就与分子筛酸性有关。分子筛催化剂按酸碱的性质可分为两类:质子酸碱(亦称布朗斯台德酸碱,简称B酸、B碱)催化剂和路易斯酸碱(简称L酸、L碱)催化剂。由B酸和L酸结合成的催化剂,具有很高的酸强度,称较强酸催化剂。简单来说B酸是指能给出质子( H + ) 的物质,L酸是指能接受电子对的物质。江苏化工分子筛生产