自然界中存在一种天然硅铝酸盐,它们具有筛分分子、吸附、离子交换和催化作用。这种天然物质称为沸石,人工合成的沸石也称为分子筛。分子筛的化学组成通式为:(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O,M表示金属离子(人工合成时通常为Na),n表示金属离子价数, x表示SiO2的摩尔数,也称为硅铝比,p表示水的摩尔数。分子筛骨架的较基本结构是 SiO4和AlO4四面体,通过共有的氧原子结合而形成三维网状结构的结晶。这种结合形式,构成了具有分子级、孔径均匀的空洞及孔道。由于结构不同,形式不同,“笼”形的空间孔洞分为α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “笼”的结构。分子筛按孔道大小划分,<2 nm、2~50 nm和>50 nm的分子筛分别称为微孔、介孔和大孔分子筛。杭州进口分子筛厂商
分子筛常用型号。气体行业常用的分子筛型号;分子筛分子筛;方钠型,如A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A);八面型,如X型:钙X(10X),钠X(13X)和Y型:钠Y,钙Y;丝光型,(-M型):高硅型沸石,如ZSM-5等。分子筛吸湿能力极强(因此被普遍的用作干燥剂),用于气体的纯化处理,保存时应避免直接暴露在空气中。存放时间较长并已经吸湿的分子筛使用前应进行再生。分子筛忌油和液态水。使用时应尽量避免与油及液态水接触。工业生产中干燥处理的气体有,空气,氢气,氧气,氮气,氩气等.用两只吸附干燥器并联,一只工作,同时另一只可以进行再生处理。相互交替工作和再生,以保证设备连续运行。干燥器在8-12℃下工作,在加温至350℃下冲气再生。不同规格的分子筛再生温度略有不同。分子筛对某些有机气相反应具有良好的催化作用。安徽活性氧化铝分子筛制造分子筛八面型,如X型:钙X(10X),钠X(13X)和Y型:钠Y,钙Y。
分子筛生产方法:离子交换法,通常在水溶液中将Na-分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛,通式如下:式中 Z-表示阴离子骨架,Me+表示需交换的阳离子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同,称为分子筛对阳离子的选择顺序,例如:13X型分子筛的选择顺序为Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列参数表示交换结果:交换度,即交换下来的Na+量占分子筛中原有Na+量的百分数;交换容量,为每100克分子筛中交换的阳离子毫克当量数;交换效率,表示溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化剂,有时尚需将交换所得产物与其他组分调配,这些组分可能是其他催化活性组分、助催化剂、稀释剂或黏合剂等,调配好的物料经成型即可进行催化剂的活化。
为什么用分子筛做催化剂与其性能有关:吸附性能,沸石分子筛的吸附是一种物理变化过程。产生吸附的原因主要是分子引力作用在固体表面产生的一种“表面力”,当流体流过时,流体中的一些分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面,在表面产生分子浓聚,使流体中的这种分子数目减少,达到分离、清理的目的。2.离子交换性能,沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属,它们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。所以一般制备分子筛会采用离子交换法或浸渍法,使金属离子负载在分子筛上。(补偿离子注:纯硅的分子筛呈电中性,需要用部分Al代替Si来调节分子筛的酸性,Al代替Si后由于化合价减少,分子筛会带负电,需要阳离子)分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部。
A型、X型和Y型分子筛的主要结构,由于AlO4四面体具有一个负电荷,可以结合钠等离子,成为电中性。在水溶液中,Na+ 很容易与其他阳离子交换。大多数分子筛催化剂是多价金属阳离子或H+的交换物,分子筛具有酸性和对分子大小的选择性,可以作为催化剂或载体使用。硅及铝原子通过氧构成氧环,氧环的大小决定沸石的细孔孔径。每个氧环的氧原子数目为4~12个。通常具有分子筛作用的有八元环(0.4~0.5nm)、十元环 (0.5~0.6nm) 及十二元环 (0.7~0.9nm)。分子筛丝光型,(-M型):高硅型沸石,如ZSM-5等。杭州进口分子筛厂商
分子筛生产方法有水热合成、水热转化和离子交换等法。杭州进口分子筛厂商
3Å分子筛用于去除乙醇中的水分,乙醇可直接用作生物燃料,或间接用于生产各种产品,如化学品、食品、药品等。由于水和乙醇在大约95%的浓度下形成共沸物,常规蒸馏不能从乙醇工艺流程中除去所有的水(乙醇生产中不希望的副产物),因此分子筛珠被用于通过将水吸附到珠中并允许乙醇自由通过,在分子水平上分离乙醇和水。一旦珠子充满水,就可以控制温度或压力,使水从分子筛珠子中释放出来。3Å分子筛储存在室温下,相对湿度不超过90%。它们在减压下密封,远离水、酸和碱。4Å分子筛化学式: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O,硅铝比: SiO2/ Al2O3≈2,4Å分子筛被普遍用于干燥实验室溶剂。它们可以吸收水和临界直径小于4Å的其他分子,如NH3、H2S、SO2、CO2、C2H5OH、C2H6和C2H4。它被普遍用于液体和气体的干燥、精炼和净化(如氩气的制备)。杭州进口分子筛厂商