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分子筛2018/5/28 11:06:04 / 人气:14

 1932年,McBain提出了“分子筛”的概念。分子筛是指具有均匀的微孔,其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛,可以作高效干 燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等,但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,是由硅氧四面体或铝氧四面体 通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3~2 nm)的孔道和空腔体系,因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。
       

概念

由于含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水,水分子在加热后连续地失去,但晶体骨架结构不变,形成了许多大小相同的空腔,空腔又有许多直径相同的微孔相连,这些微小的孔穴直径大小均匀,能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来,而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子,极性程度不同的分子,沸点不同的分子,饱和程度不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称为分子筛。分子筛在冶金,化工,电子,石油化工,天然气等工业中广泛使用。

适用场合
主要用于汽车、建筑玻璃、医药、油漆涂料、包装等领域。

功能和特点

多孔材料在许多领域有着广泛的应用,如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料,在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。
分子筛(又称合成沸石)是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构,在晶格中存在着金属阳离子(如 Na+,K+,Ca2+,Li+ 等),以平衡晶体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为:A型,X型,Y型等。
  分子筛相关标准:
《3A分子筛》《4A分子筛》《5A分子筛及其试验方法》《13X分子筛》
《分子筛静态水吸附测定方法》《分子筛动态水吸附测定方法》
《沸石分子筛动态二氧化碳吸附的测定》《粒状分子筛粒度测定方法》《分子筛堆积密度测定方法》《分子筛抗压碎力试验方法》《制冷系统用分子筛干燥剂抗磨耗性能的试验方法》
《工业活性氧化铝》《空气分离设备用活性氧化铝 验收技术条件》

工作原理

吸附功能:分子筛对物质的吸附来源于物理吸附(范德华力),其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对极性分子(如水)和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。
  筛分功能:分子筛的孔径分布非常均一,只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部。
  通过吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子,所以被形象的称为“分子筛”。

种类

分子筛有天然沸石和合成沸石两种。①天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。已发现有1000多种沸石矿,较为重要的有35种,常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等国,中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床,日本是天然沸石开采量最大的国家。②因天然沸石受资源限制,从20世纪50年代开始,大量采用合成沸石。
商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A型、4A型、5A型分子筛。4A型即表中A类,孔径 4Å;。含Na+的A型分子筛记作Na-A,若其中Na+被K+置换,孔径约为3Å;,即为3A型分子筛;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置 换,孔径约为5Å;,即为5A型分子筛。

性能

分子筛为粉末状晶体,有金属光泽,硬度为3~5,相对密度为2~2.8,天然沸石有颜色,合成沸石为白色,不溶于水,热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。分子筛有很大的比表面积,达300~1000m2/g,内晶表面高度极化,为一类高效吸附剂,也是一类固体酸,表面有很高的酸浓度与酸强度,能引起正碳离子型的催化反应。当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时,可调整孔径,改变其吸附性质与催化性质,从而制得不同性能的分子筛催化剂。

由此构成的蛋白多糖聚合体曲折盘绕,形成多微孔的筛状结构,称为分子筛。分子筛只允许小于其微

分子筛

分子筛

孔的物质通过,对大于其微孔的大分子物质、细菌等则具有屏障作用。使基质成为限制细菌等有害物质扩散的防御屏障。溶血性链球菌和癌细胞等能产生透明质酸酶,分解蛋白多糖,破坏基质结构,得以扩散。蛋白多糖聚合体上还结合着许多亲水基团,能结合大量水分子,形成细胞外“储水库”。


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