分子篩的主要結(jié)構(gòu)：
分子篩的化學(xué)組成通式為：(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O，M代表金屬離子(人工合成時(shí)通常為Na)，n代表金屬離子價(jià)數(shù)， x代表SiO2的摩爾數(shù)，也稱為硅鋁比，p代表水的摩爾數(shù)。分子篩骨架的基本結(jié)構(gòu)是 SiO4和AlO4四面體，通過共有的氧原子結(jié)合而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。這種結(jié)合形式，構(gòu)成了具有分子級(jí)、孔徑均勻的空洞及孔道。由于結(jié)構(gòu)不同，形式不同，“籠”形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “籠”的結(jié)構(gòu)。

由于AlO4四面體具有一個(gè)負(fù)電荷，可以結(jié)合鈉等離子，成為電中性。在水溶液中，Na 很容易與其他陽(yáng)離子交換。大多數(shù)分子篩催化劑是多價(jià)金屬陽(yáng)離子或H的交換物，分子篩具有酸性和對(duì)分子大小的選擇性，可以作為催化劑或載體使用。高二氧化硅沸石對(duì)有機(jī)基團(tuán)表現(xiàn)出很高的親和力，相比之下，低二氧化硅沸石由于具有Lewis和Bronsted酸特性而表現(xiàn)出親水性。 硅及鋁原子通過氧構(gòu)成氧環(huán)，氧環(huán)的大小決定沸石的細(xì)孔孔徑。每個(gè)氧環(huán)的氧原子數(shù)目為4～12個(gè)。通常具有分子篩作用的有八元環(huán)(0.4～0.5nm)、十元環(huán) (0.5～0.6nm) 及十二元環(huán) (0.7～ 0. 9nm)。具有十二元氧環(huán)的有Y型分子篩 (x= 3.1～6.0)和絲光沸石(x=9～11)。前者可用做裂化催化劑、雙功能催化劑，后者可用作的歧化催化劑。
十元氧環(huán)的有ZSM-5、ZSM-11等部分 ZSM系列分子篩。

分子篩在干燥及凈化領(lǐng)域的應(yīng)用：
1、脫水：利用低硅鋁比的沸石分子篩（如 A型，X型等）的極性親水性，可以進(jìn)行空氣的干燥。另外近年來將乙醇摻入汽油中替代部分汽油受到廣泛重視，作為燃料的乙醇要求其中的水含量低于 0.8%，而由于乙醇和水的共沸，使得通過精餾只能得到 95%的乙醇，對(duì)于含水量較低的乙醇脫水，沸石分子篩吸附脫水是優(yōu)的選擇；
此方法中應(yīng)用的沸石分子篩是A 或X型，而KA 型好，這一方面利用了 A型沸石分子篩的極性，另一方面由于KA沸石分子篩的孔道直徑約 0.3nm，水分子可自由進(jìn)入，而乙醇分子直徑大于 0.3nm 不能進(jìn)入沸石分子篩的孔道。此種沸石分子篩脫水工藝是工業(yè)上生產(chǎn)燃料乙醇的工藝；
2、凈化空氣中的污染物：隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，H2S、SO2、NOX以及甲醛的排放量日益增多，造成的污染給人們的生活和環(huán)境帶來了嚴(yán)重的危害。

分子篩在吸附分離領(lǐng)域的應(yīng)用：
1、混合二的分離?；旌隙话阌米魅軇┖推蛽胶蟿┝畠r(jià)出售，資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。但混合二的四個(gè)異構(gòu)體：乙苯、對(duì)二、間二和鄰二都是重要的化工原料，因此有必要將其逐一分離；
混合二的分離方法很多，如精餾法、精密精餾法、加壓結(jié)晶法、深冷結(jié)晶法等是傳統(tǒng)的分離方法，但它們的共同缺點(diǎn)是能耗大、設(shè)備龐大、操作要求高；
吸附分離法是一種的分離方法，其關(guān)鍵是吸附劑的制備。由于沸石分子篩其結(jié)構(gòu)的特殊性及種類的多樣化，以沸石分子篩為吸附劑來分離混合二具有很好的應(yīng)用前景；
2、N2/ O2的分離。在變壓吸附（PSA）法中，沸石分子篩是利用N2/O2兩氣體在其表面平衡吸附的差異，選擇性地吸附 N2。因?yàn)?N2的極化率較大，從而 N2與沸石分子篩中的陽(yáng)離子及其極性表面作用強(qiáng)于 O2。LiA 型沸石分子篩具有更高的 N2/O2選擇比及 N2吸附容量，但熱穩(wěn)定性較差。于是，Li+、堿土金屬混合陽(yáng)離子交換后的 A型沸石分子篩具有較高的 N2/O2選擇分離系數(shù)、N2吸附容量和較高的熱穩(wěn)定性。另外低硅鋁比的 X型沸石分子篩引起了人們的關(guān)注。人們對(duì)其進(jìn)行了各種離子交換，其 N2/O2分離選擇性較高且熱穩(wěn)定性較好；
3、提高汽油辛烷值。由于異構(gòu)烷烴的辛烷值大大正構(gòu)烷烴，因此利用吸附分離法可以脫除正構(gòu)烷烴。實(shí)際應(yīng)用中一般將吸附分離與 C5/C6烷烴異構(gòu)化相配合，將通過吸附分離出來的正構(gòu)烷烴進(jìn)行異構(gòu)化，從而更大程度的提高汽油的辛烷值。A 型沸石分子篩中的鈉離子被鈣離子交換達(dá) 40%以上時(shí)，它的有效孔徑可增大至 0.5nm，能滿足此分離的要求，分離中烴類混合物通過吸附床層，正構(gòu)烷烴由于分子外形尺寸小于沸石分子篩孔徑尺寸可以自由進(jìn)入其孔道中被吸附，異構(gòu)烷烴的分子尺寸較大不能進(jìn)入，則流出吸附床層為富含異構(gòu)烷烴高辛烷值的物料。吸附床層吸附飽和后，用脫附劑將正構(gòu)烷烴脫附送去異構(gòu)化反應(yīng)。 [4]

分子篩的催化性能：
分子篩晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，孔徑的大小與通常分子相當(dāng)；它們具有很大的表面積。而且表面極性很高；平衡骨架負(fù)電荷的陽(yáng)離子，可進(jìn)行離子交換；一些具有催化活性的金屬也可以交換導(dǎo)入晶體，然后以的分散度還原為元素狀態(tài)；同時(shí)分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑，而且成為有效的催化劑和催化劑載體。

分子篩基本特性：
分子篩對(duì)水或各種氣，液態(tài)化合物可逆吸附及脫附；
金屬陽(yáng)離子易被交換；
分子篩內(nèi)部空腔和通道形成非常高的內(nèi)表面積。
1、根據(jù)分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應(yīng)：分子篩晶體具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，晶體內(nèi)的晶穴和孔道相互溝通，并且孔徑大小均勻，固定（分子篩空腔直徑一般在3—15埃之間），與通常分子的大小相當(dāng)，只有那些直徑比較小的分子才能通過沸石孔道被分子篩吸附，而構(gòu)型龐大的分子由于不能進(jìn)入沸石孔道，則不被分子篩吸附。而硅膠，活性氧化鋁和活性碳沒有均勻的孔徑，孔徑分布范圍十分寬廣，所以沒有篩分性能。
2、根據(jù)分子極性，不飽和度和極化率的選擇吸附：分子篩對(duì)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(duì)于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢(shì)。此外，沸點(diǎn)越低的分子，越不易被分子篩所吸附。

4A分子篩應(yīng)用：主要用于天燃?xì)庖约案鞣N化工氣體和液體、冷凍劑﹑藥品﹑電子材料及易變物質(zhì)的干燥，氬氣純化,甲烷﹑乙烷﹑丙烷的分離.
1．脫除水份：視氣的溫度、壓力、含水量而定。一般情況下：200~350℃干燥氣體在0.30.5Kg/cm2壓力下，通過分子篩床層3~4小時(shí)，使出口溫度到110~180℃，冷卻。
2．脫有機(jī)物：用水蒸汽代替有機(jī)物，然后脫除水份。

5A分子篩的有效孔徑為5?（0.5nm），可以吸附小于其孔徑的任何分子，一般稱為鈣分子篩。它除了具有3A，4A分子篩所具有的功效外，還可吸附C3-C4正構(gòu)烷烴，氯乙烷，溴乙烷，丁醇等；可用于正異構(gòu)烴分離、變壓吸附分離及水和二氧化碳的共吸附，基于5A分子篩的工業(yè)特點(diǎn)，其選擇吸附性高、吸附速度快、特別適用于變壓吸附，可適應(yīng)各種大小的制氧、制氫、制二氧化碳等氣體變壓吸附裝置，是變壓吸附行業(yè)中的。

4A分子篩是一種堿金屬硅鋁酸鹽，能吸附水、NH3、H2S、二氧化硫、二氧化碳、C2H5OH、C2H6、C2H4等臨界直徑不大于4A的分子。廣泛應(yīng)用于氣體、液體的干燥，也可用于某些氣體或液體的精制和提純，如氬氣的制取。

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