分子筛是一种具有均匀大小的孔(非常小的孔)的材料。这些孔径大小上与化学小分子相似,因此大分子不能进入分子筛或被吸附,而小分子可以。当分子的混合物迁移和通过被称为筛子(或基质)的多孔半固体物质的固定床时,分子量较高的组分(不能进入分子孔)首先离开床层,随后是依次较小的分子。一些分子筛被用于色谱分析,这是一种根据分子大小对分子进行分类的分离技术。其他分子筛被用作干燥剂(例如活性炭和硅胶)。分子筛直径的测量单位为埃(Å)或纳米(nm)。分子筛是由结晶硅酸盐(硅铝酸钠和硅铝酸钙)组成的一类吸附剂。杭州3A分子筛
吸水量,分子筛对水、极性分子和不饱和有机化合物有很高的亲和力,其优势超过了硅胶、氧化铝或活性炭。应用,分子筛不适用于强酸,但在pH值为5—11范围内都是稳定的。在纯化方面主要应用于:干燥含有痕量水的气体或液体,高温下干燥气体,从气流内选择性的除去杂质(包含水)。例如:从空气或乙烯中除去二氧化碳;从氮气中除去氧化氮。通常,二氧化碳、一氧化碳、氨气、硫化氢、硫醇、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷和丙烯都可以在25℃下很容易的除去。混合气体内,极性较大的优先被吸附。活化与再生,分子筛可以通过在300--350℃下(马弗炉)加热几个小时来再生,在干燥的惰性气流下如氮气下或真空下进行更好,接着在干燥器内冷却。杭州锂型分子筛厂家精选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。
其他应用,冶金工业——分离剂、分离、提取卤水钾、铷、铯等。石化工业、催化剂、干燥剂、吸附剂;农业土壤改良剂;载药银沸石抗菌剂。5Å分子筛:化学式: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O;硅铝比: SiO2/ Al2O3≈2。5Å分子筛通常用于石油工业,特别是用于气流的净化,以及化学实验室中分离化合物和干燥反应原料。它们含有精确和均匀大小的微孔,主要用作气体和液体的吸附剂。5Å分子筛用于干燥天然气,同时对天然气进行脱硫和脱碳。它们也可用于从支链和多环烃中分离氧、氮和氢以及油蜡n-烃的混合物。5Å分子筛储存在室温下,相对湿度低于90%的纸板桶或纸箱包装中。分子筛不应直接暴露在空气和水中,应避免酸和碱。
ZSM-5 结构,如果说二维结构的石墨烯像书页,那书就是三维结构的石墨,即指原子在三个方向上规则、连续的排列着,3个方向上的空间尺度都远大于纳米级。SSZ-13就属于三维材料。四元环和六元环组成D6R,四元环和八元环组成CHA笼,D6R和CHA笼交替排列形成三维交叉孔道结构。弄清楚分子筛孔道结构才能方便下一步的研究,比如较受关注的酸性位点和阳离子交换位点问题以及DFT计算等。ZSM-5孔道可分为十元环直孔道和十元环正弦孔道,其酸性位点可分为三种:α位(直孔道壁) 、β(正弦孔通道) 和γ位(正弦孔道壁),三个位点的数量、性能不同,The Effect of Different Active Sites on the Catalytic Activity of Fe-ZSM-5 Zeolite for N2O Direct Decomposition文章中就提到α位的Fe离子活性更高。不过SSZ-13文章中貌似没有α、β、γ位点的说法,其酸性位点或者说阳离子位点可能有四种(我理解的两个位点的关系应该是酸性位点包含阳离子位点,即分子筛本身有酸性位点,阳离子的加入取代了某些酸性位点上的质子)。分子筛的孔径随着构成晶格的阳离子的变化可以得到修饰(在一定范围内)。
分子筛的高效吸附特性。(1)低分压或低浓度下的吸附,在相对湿度30%时分子筛的吸水量比硅胶,活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低,分子筛的优越性越发明显,而硅胶,活性氧化铝随着湿度的增加,吸附量不断增加,在相对湿度很低时,它们的吸附量很少。(2)高速吸附,分子筛对像水等极性分子在分压或浓度很低时的吸附速率要远远超过硅胶,活性氧化铝。虽然在相对湿度很高时,硅胶的平衡吸水量要高于分子筛,但随着吸附质的线速度的提高,硅胶的吸水率越来越不如分子筛效率高。分子筛依据其晶体内部孔穴的大小对分子进行选择性吸附,也就是吸附一定大小的分子而排斥较大物质的分子。杭州13X分子筛生产
分子筛可对高纯度食品级 CO2 进行脱硫处理。杭州3A分子筛
分子筛的高效吸附特性。分子筛对于H2O、NH3、H2S、CO2等高分子极性具有很高的亲和力,特别是对于水,在低分压(甚至在133帕以下)或低浓度,高温(甚至在100℃以上)等十分苛刻的条件下仍有很高的吸附容量。高温吸附,分子筛是可用的高温吸附剂。在100℃和1.3 %相对湿度时分子筛可吸附15%重量的水分,比相同条件下活性氧化铝的吸水量大10倍;而比硅胶大20倍以上。所以在较高的温度下,分子筛仍能吸附相当数量的水分,而活性氧化铝,特别是硅胶,较大程度上丧失了吸附能力。杭州3A分子筛
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