分子篩的主要結(jié)構(gòu):
分子篩的化學組成通式為:(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O,M代表金屬離子(人工合成時通常為Na),n代表金屬離子價數(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、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)。
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;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,然后以的分散度還原為元素狀態(tài);同時分子篩骨架結(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。
分子篩的吸附特性:
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,分子篩的性越發(fā)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(shù)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分子篩,但隨著吸附質(zhì)的線速度的提高,硅膠的吸水率越來越不如分子篩。
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,其選擇吸附性高、吸附速度快、特別適用于變壓吸附,可適應各種大小的制氧、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。
A型分子篩屬于分子篩其中的一種,其結(jié)構(gòu)與NaCl的很相似,屬于立方晶系。由于4A分子篩的有效孔徑為0.4nm,故稱為4A分子篩,其空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由硅氧四面體單元[SiO4]和鋁氧四面體[AlO4]單元交錯排列而成。
4A分子篩其他用途
(1)水處理----硬水軟化劑,可以代替目前我國廣泛使用的磺化煤,從而降低成本;
(2)冶金工業(yè)----分離劑,分離、提取鹵水中的鉀、銣、銫等。在工業(yè)上用于富集、分離和提取金屬等工藝過程;
(3)石化工業(yè)----催化劑、干燥劑、吸附劑;
(4)農(nóng)業(yè)----土壤改良劑 ;
(5)醫(yī)藥----載銀沸石劑。