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分子篩2018/5/28 11:06:04 / 人氣:109

 1932年,McBain提出了“分子篩”的概念。分子篩是指具有均勻的微孔,其孔徑與一般分子大小相當的一類物質。分子篩的應用非常廣泛,可以作高效干 燥劑、選擇性吸附劑、催化劑、離子交換劑等,但是使用化學原料合成分子篩的成本很高。常用分子篩為結晶態的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,是由硅氧四面體或鋁氧四面體 通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大?。ㄍǔ?.3~2 nm)的孔道和空腔體系,因吸附分子大小和形狀不同而具有篩分大小不同的流體分子的能力。
       

概念

由于含有電價較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態的水,水分子在加熱后連續地失去,但晶體骨架結構不變,形成了許多大小相同的空腔,空腔又有許多直徑相同的微孔相連,這些微小的孔穴直徑大小均勻,能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內部中來,而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形狀直徑大小不同的分子,極性程度不同的分子,沸點不同的分子,飽和程度不同的分子分離開來,即具有“篩分”分子的作用,故稱為分子篩。分子篩在冶金,化工,電子,石油化工,天然氣等工業中廣泛使用。

適用場合
主要用于汽車、建筑玻璃、醫藥、油漆涂料、包裝等領域。

功能和特點

多孔材料在許多領域有著廣泛的應用,如微孔分子篩作為主要的催化材料、吸附分離材料和離子交換材料,在石油加工、石油化工、精細化工以及日用化工中起著越來越重要的作用。
分子篩(又稱合成沸石)是一種硅鋁酸鹽多微孔晶體。它是由硅氧、鋁氧四面體組成基本的骨架結構,在晶格中存在著金屬陽離子(如 Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶體中多余的負電荷。分子篩的類型按其晶體結構主要分為:A型,X型,Y型等。
  分子篩相關標準:
《3A分子篩》《4A分子篩》《5A分子篩及其試驗方法》《13X分子篩》
《分子篩靜態水吸附測定方法》《分子篩動態水吸附測定方法》
《沸石分子篩動態二氧化碳吸附的測定》《粒狀分子篩粒度測定方法》《分子篩堆積密度測定方法》《分子篩抗壓碎力試驗方法》《制冷系統用分子篩干燥劑抗磨耗性能的試驗方法》
《工業活性氧化鋁》《空氣分離設備用活性氧化鋁 驗收技術條件》

工作原理

吸附功能:分子篩對物質的吸附來源于物理吸附(范德華力),其晶體孔穴內部有很強的極性和庫侖場,對極性分子(如水)和不飽和分子表現出強烈的吸附能力。
  篩分功能:分子篩的孔徑分布非常均一,只有分子直徑小于孔穴直徑的物質才可能進入分子篩的晶穴內部。
  通過吸附的優先順序和尺寸大小來區分不同物質的分子,所以被形象的稱為“分子篩”。

種類

分子篩有天然沸石和合成沸石兩種。①天然沸石大部分由火山凝灰巖和凝灰質沉積巖在海相或湖相環境中發生反應而形成。已發現有1000多種沸石礦,較為重要的有35種,常見的有斜發沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等國,中國也發現有大量絲光沸石和斜發沸石礦床,日本是天然沸石開采量最大的國家。②因天然沸石受資源限制,從20世紀50年代開始,大量采用合成沸石。
商品分子篩常用前綴數碼將晶體結構不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩。4A型即表中A類,孔徑 4?;。含Na+的A型分子篩記作Na-A,若其中Na+被K+置換,孔徑約為3?;,即為3A型分子篩;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置 換,孔徑約為5?;,即為5A型分子篩。

性能

分子篩為粉末狀晶體,有金屬光澤,硬度為3~5,相對密度為2~2.8,天然沸石有顏色,合成沸石為白色,不溶于水,熱穩定性和耐酸性隨著SiO2/Al2O3組成比的增加而提高。分子篩有很大的比表面積,達300~1000m2/g,內晶表面高度極化,為一類高效吸附劑,也是一類固體酸,表面有很高的酸濃度與酸強度,能引起正碳離子型的催化反應。當組成中的金屬離子與溶液中其他離子進行交換時,可調整孔徑,改變其吸附性質與催化性質,從而制得不同性能的分子篩催化劑。

由此構成的蛋白多糖聚合體曲折盤繞,形成多微孔的篩狀結構,稱為分子篩。分子篩只允許小于其微

分子篩

分子篩

孔的物質通過,對大于其微孔的大分子物質、細菌等則具有屏障作用。使基質成為限制細菌等有害物質擴散的防御屏障。溶血性鏈球菌和癌細胞等能產生透明質酸酶,分解蛋白多糖,破壞基質結構,得以擴散。蛋白多糖聚合體上還結合著許多親水基團,能結合大量水分子,形成細胞外“儲水庫”。


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