分子筛是一类具有均匀微孔,主要由硅、铝、氧及其它一些金属阳离子构成的吸附剂或薄膜类物质,其孔径与一般分子大小相当,据其有效孔径来筛分各种流体分子。沸石分子筛是指那些具有分子筛作用的天然及人工合成的晶态硅铝酸盐。沸石分子筛由于其特有的结构和性能,已成为一门独立的学科,沸石分子筛的应用已遍及石油化工、环保、生物工程、食品工业、医药化工等领域。
1、沸石分子筛性能
1.1 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、清除的目的。
1.2 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。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。
1.3 催化性能
沸石分子筛具有独特的规整晶体结构,其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构,并具有较大比表面积。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。
2、沸石分子筛的应用
2.1 干燥及净化领域的应用
(1)脱水。利用低硅铝比的沸石分子筛(如A型,X型等)的极性亲水性,可以进行空气的干燥。
(2)净化空气中的污染物。
2.2 吸附分离领域的应用
(1)混合二甲苯的分离。混合二甲苯一般用作溶剂和汽油掺合剂廉价出售,资源浪费十分严重,因此有必要将其逐一分离。吸附分离法是一种高效的分离方法,其关键是吸附剂的制备。由于沸石分子筛其结构的特殊性及种类的多样化,以沸石分子筛为吸附剂来分离混合二甲苯具有很好的分离效果。(2)N2/O2的分离。在变压吸附(PSA)法中,沸石分子筛是利用N2/O2两气体在其表面平衡吸附的差异,选择性地吸附 N2。(3)提高汽油辛烷值。
2.3 催化领域的应用
沸石分子筛具有复杂多变的结构和独特的孔道体系,是一种性能优良的催化剂。