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(dāng)?shù)囊活愇镔|(zhì)。分子篩的應(yīng)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(xué)原料合成分子篩的成本很高。常用分子篩為結(jié)晶態(tài)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小(通常為0.3~2 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
分子篩適用場合
主要用于汽車、建筑玻璃、醫(yī)藥、油漆涂料、包裝等領(lǐng)域。
分子篩功能和特點(diǎn)
多孔材料在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)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(xì)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(jié)構(gòu)，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(fù)電荷。分子篩的類型按其晶體結(jié)構(gòu)主要分為：A型，X型，Y型等。
分子篩相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：
《3A分子篩》《4A分子篩》《5A分子篩及其試驗(yàn)方法》《13X分子篩》
《分子篩靜態(tài)水吸附測定方法》《分子篩動(dòng)態(tài)水吸附測定方法》
《沸石分子篩動(dòng)態(tài)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(yàn)方法》《制冷系統(tǒng)用分子篩干燥劑抗磨耗性能的試驗(yàn)方法》
《工業(yè)活性氧化鋁》《空氣分離設(shè)備用活性氧化鋁 驗(yàn)收技術(shù)條件》
分子篩工作原理
附功能：分子篩對(duì)物質(zhì)的吸附來源于物理吸附(范德華力)，其晶體孔穴內(nèi)部有很強(qiáng)的極性和庫侖場，對(duì)極性分子(如水)和不飽和分子表現(xiàn)出強(qiáng)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(zhì)才可能進(jìn)入分子篩的晶穴內(nèi)部。
通過吸附的優(yōu)先順序和尺寸大小來區(qū)分不同物質(zhì)的分子，所以被形象的稱為“分子篩”。
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?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖在海相或湖相環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)而形成。已發(fā)現(xiàn)有1000多種沸石礦，較為重要的有35種，常見的有斜發(fā)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(fā)現(xiàn)有大量絲光沸石和斜發(fā)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(jì)50年代開始，大量采用合成沸石。
商品分子篩常用前綴數(shù)碼將晶體結(jié)構(gòu)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4Å;。含Na+的A型分子篩記作Na-A，若其中Na+被K+置換，孔徑約為3Å;，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5Å;，即為5A型分子篩。
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(duì)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(wěn)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(dá)300～1000m2/g，內(nèi)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(qiáng)度，能引起正碳離子型的催化反應(yīng)。當(dāng)組成中的金屬離子與溶液中其他離子進(jìn)行交換時(shí)，可調(diào)整孔徑，改變其吸附性質(zhì)與催化性質(zhì)，從而制得不同性能的分子篩催化劑。
分子篩結(jié)構(gòu)
由此構(gòu)成的蛋白多糖聚合體曲折盤繞，形成多微孔的篩狀結(jié)構(gòu)，稱為分子篩。分子篩只允許小于其微
分子篩 孔的物質(zhì)通過，對(duì)大于其微孔的大分子物質(zhì)、細(xì)菌等則具有屏障作用。使基質(zhì)成為限制細(xì)菌等有害物質(zhì)擴(kuò)散的防御屏障。溶血性鏈球菌和癌細(xì)胞等能產(chǎn)生透明質(zhì)酸酶，分解蛋白多糖，破壞基質(zhì)結(jié)構(gòu)，得以擴(kuò)散。蛋白多糖聚合體上還結(jié)合著許多親水基團(tuán)，能結(jié)合大量水分子，形成細(xì)胞外“儲(chǔ)水庫”。
分子篩簡介
分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物。分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，它的孔穴直徑大小均勻，這些孔穴能把比其直徑小的分子吸附到孔腔的內(nèi)部，并對(duì)極性分子和不飽和分子具有優(yōu)先吸附能力，因而能把極性程度不同，飽和程度不同，分子大小不同及沸點(diǎn)不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱分子篩。由于分子篩具有吸附能力高，熱穩(wěn)定性強(qiáng)等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點(diǎn)，使得分子篩獲得廣泛的應(yīng)用。
在生物大分子領(lǐng)域，常見的有bio-rad SEC分子篩預(yù)裝柱。
美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整溫度，能夠精確地控制一種鈦硅酸鹽材料中的孔洞大小，制造出精密的新型分子篩。 一些晶體材料內(nèi)部有著大量均勻的微孔，尺寸比孔洞小的分子能夠穿過，而大分子不能穿過，因此可以起到分離不同分子的作用，這類材料被稱為分子篩。
其實(shí)在2001年科學(xué)家在英國《自然》雜志上報(bào)告說，他們發(fā)現(xiàn)一種稱為鈦硅酸鹽ETS-4的物質(zhì)能夠作為良好的分子篩。當(dāng)溫度升高時(shí)，ETS-4會(huì)逐漸脫水，微孔的尺寸隨之減小。利用這種方法，可以在3到4埃(1埃等于百億分之一米)的范圍內(nèi)精細(xì)地調(diào)整微孔尺寸。 科學(xué)家說，一些常見分子如氮?dú)狻⒓淄�、氧氣、氬氣和水分子等尺寸都�?至4埃左右，彼此大小相差無幾，用ETS-4制作的分子篩可以有效地將它們分開。 研究人員已經(jīng)嘗試用ETS-4從氮?dú)夂图淄榛旌衔镏袑⒌獨(dú)獾暮坑?8%降到5%以下，并在分離氬氣與氧氣、氮?dú)馀c氧氣的實(shí)驗(yàn)中也取得了成功。據(jù)認(rèn)為這一技術(shù)將有重要的商業(yè)應(yīng)用前景。
分子篩生產(chǎn)方法
有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法：
�、佟∷疅岷铣煞ā∮糜谥迫〖兌容^高的產(chǎn)品，以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物(水玻璃、硅溶膠等)、含鋁化合物(水合氧化鋁、鋁鹽等)、堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)和水按適當(dāng)比例混合，在熱壓釜中加熱一定時(shí)間，即析出分子篩晶體。合成過程可用下式表示：
工業(yè)生產(chǎn)流程中一般先合成Na-分子篩，如13X型與10X型分子篩的合成(見圖)。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改變最終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。
�、凇∷疅徂D(zhuǎn)化法 在過量堿存在時(shí)，使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉(zhuǎn)化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤土、硅藻土等，也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低，但產(chǎn)品純度不及水熱合成法。
�、邸‰x子交換法 通常在水溶液中將Na-分子篩轉(zhuǎn)變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩，通式如下：
式中 Z-表示陰離子骨架，Me+表示需交換的陽離子，例如NH4 +、Ca2+、Mg2+、Zn2+等，原料通常為氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質(zhì)的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同，稱為分子篩對(duì)陽離子的選擇順序，例如：13X型分子篩的選擇順序?yàn)锳g+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH4 +、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列參數(shù)表示交換結(jié)果：交換度，即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分?jǐn)?shù);交換容量，為每100克分子篩中交換的陽離子毫克當(dāng)量數(shù);交換效率，表示溶液中陽離子交換到分子篩上的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。為了制取合適的分子篩催化劑，有時(shí)尚需將交換所得產(chǎn)物與其他組分調(diào)配，這些組分可能是其他催化活性組分、助催化劑、稀釋劑或粘合劑等，調(diào)配好的物料經(jīng)成型即可進(jìn)行催化劑的活化。
分子篩類型介紹
3A分子篩
化學(xué)式：2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O
英文名稱：3A Molecular Sieve
硅鋁比：SiO2/ Al2O3≈2
有效孔徑：約3Å
應(yīng)用：主要用于建筑玻璃行業(yè)，氣體提煉凈化及石化工業(yè)。
主要技術(shù)指標(biāo)：
再生：1、脫除水分：視再生氣的壓溫度、含水量而定。一般情況下，200～350℃干燥氣體在0.3～0.5Kg/平方厘米，通過分子篩床層3～4小時(shí)，使出口溫度110～180℃，冷卻。
2、脫有機(jī)物：用水蒸氣代替有機(jī)物，然后脫除水份。
儲(chǔ)存：濕度不大于90%的室內(nèi)：避免水、酸、堿、隔絕空氣保存。
包裝：30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶，130Kg密封鋼桶(條狀)。
4A分子篩
化學(xué)式：Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O
硅鋁比：SiO2/ Al2O3≈2
有效孔徑：約4Å
應(yīng)用：主要用于天然氣以及各種化工氣體和液體、冷凍劑、藥品、電子材料及易變物質(zhì)的干燥，氬氣純化，甲烷、乙烷、丙烷的分離。
主要技術(shù)指標(biāo)
5A分子篩
化學(xué)式：3/4CaO·1/4Na2O·Al2O3·2 SiO2·9/2H2O
硅鋁比：SiO2/ Al2O3≈2
有效孔徑：約5Å
應(yīng)用：主要用于正異構(gòu)烷烴的分離，氧氮分離，化工、石油天然氣、氨分解氣體和其他工業(yè)氣體及液體的干燥和精制。
主要技術(shù)指標(biāo)：
再生：1、脫除水分：視再生氣的壓力、溫度、含水量而定一般情況下，200～350℃氣體在0.3～0.5Kg/平方厘米壓力下，分子篩床層3～4小時(shí)，出口溫度到110～180℃，冷卻。
2、脫有機(jī)物：用水蒸氣代替有機(jī)物，然后脫除水份。
儲(chǔ)存：相對(duì)濕度不大于90%的室內(nèi)：避免水酸堿絕空氣，密閉保存。
包裝：30Kg密封鋼桶 、150Kg密封鋼桶，130Kg密封鋼桶(條狀)。
10X分子篩
化學(xué)式：4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·(2.8±0.2) SiO2·(6-7)H2O
硅鋁比：SiO2/ Al2O3≈2.6-3.0
有效孔徑：約9Å
應(yīng)用：主要用于吸附分離芳烴及石蠟精制。
主要技術(shù)指標(biāo)：
再生：1、脫除水分：視再生氣的壓力、溫度、含水量。200～350℃干燥氣體在0.3～0.5Kg/平方厘米壓力分子篩床層3～4小時(shí)，使出口溫度到110～180℃，冷卻。
2、脫有機(jī)物：用水蒸氣代替有機(jī)物，然后脫除水份。
儲(chǔ)存：相對(duì)濕度不大于90%的室內(nèi)：避免水、酸、堿、隔絕空氣保存。
包裝：30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶。
13X分子篩
化學(xué)式：Na2O·Al2O3·(2.8±0.2)SiO2·(6-7)H2O
硅鋁比：SiO2/AL2O3≈2.6-3.0
有效孔徑：約10Å
應(yīng)用：主要用于氣體的干燥與凈化，空分裝置原料氣的凈化(同時(shí)去除H2O和CO2)，液態(tài)碳?xì)浠衔锖吞烊粴獾拿摿?去除硫化氫和硫醇)，催化劑載體。
主要技術(shù)指標(biāo)：
再生：1、脫除水分：再生氣的壓力溫度含水量而定。200～350℃干燥氣體0.3～0.5Kg/平方厘米壓力下，通過分子篩床層3～4小時(shí)使出口溫度到110～180℃。
2、脫有機(jī)物：用水蒸氣代替有機(jī)物，然后脫除水份。
儲(chǔ)存：室溫，相對(duì)濕度不大于90%的室內(nèi)：避免水酸堿隔絕空氣保存。
包裝：25Kg密封鋼桶、125Kg密封鋼桶，140Kg密封鋼桶
富氧分子篩
5A小型富氧分子篩是一種特制的5A分子篩，是專為醫(yī)療保健制氧機(jī)而生產(chǎn)的，該分子篩具有制氧純度高、速度快、使用壽命長的特點(diǎn)，是5A分子篩在醫(yī)療保健行業(yè)的一個(gè)重要應(yīng)用。
化學(xué)式：4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·2 SiO2
硅鋁比：SiO2/Al2O3≈2
有效孔徑：約5Å
應(yīng)用：除具有一般5A分子篩的特性外，主要用于變壓吸附制氧。
主要技術(shù)指標(biāo)：
中空玻璃專用
中空玻璃通用型分子篩可以同時(shí)吸附中空玻璃中的水分和殘留有機(jī)物，使中空玻璃即使在很低溫度下仍然保持光潔透明，同時(shí)，能充分降低中空玻璃因季節(jié)和晝夜溫差巨大變化所承受的強(qiáng)大內(nèi)外壓力差，徹底解決普通中空玻璃干燥劑易使中空玻璃膨脹或收縮而導(dǎo)致的扭曲破碎問題，充分延長中空玻璃的使用壽命。
主要用途：
吸附掉生產(chǎn)時(shí)密封于中空玻璃空氣層內(nèi)的水分及雜物。
在中空玻璃壽命期內(nèi)連續(xù)吸附進(jìn)入空氣層內(nèi)的水分，以保持和穩(wěn)定中空玻璃內(nèi)的低露點(diǎn)。
使用惰性氣體(氬氣和氮?dú)?可以提高節(jié)能效果。為獲得減少噪音及改善熱傳導(dǎo)效果而使用六氟化硫替代空氣時(shí)，中空玻璃專用分子篩對(duì)六氟化硫幾乎不吸附。
主要技術(shù)指標(biāo)：
分子篩干燥技術(shù)
微波干燥技術(shù)解決了傳統(tǒng)干燥分子篩中干燥速度緩慢，能量損耗大，產(chǎn)品品質(zhì)差的問題，具體表現(xiàn)在：
1、微波干燥分子篩速度快 ， 一般幾分鐘就可達(dá)到微波干燥目的;
2、微波干燥分子篩均勻，實(shí)現(xiàn)深度干燥，產(chǎn)品品質(zhì)好;
3、靜態(tài)干燥，不燒帶，粉塵少;
4、非接觸式干燥，避免了對(duì)分子篩的污染;
5、微波干燥分子篩工藝安全、節(jié)能、環(huán)保 使用電能，內(nèi)外同時(shí)干燥，比電熱干燥節(jié)能50%以上;
6、縮短生產(chǎn)周期，極大的減少生產(chǎn)流動(dòng)資金占用;
7、微波干燥設(shè)備箱體溫度在40℃以下，改善工人工作環(huán)境;
8、設(shè)備操作簡單方法
