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分子筛是根据分子的大小、形状和其他特性将分子彼此分离的过程。它通常用于分离具有不同性质的分子,如具有不同溶解度、沸点和熔点的分子。分子筛通常用于工业过程,例如气体和液体的分离,以及水的净化。分子筛也可用于分离太大或太小而无法用传统方法分离的分子。在这个过程中,一种特殊的膜用于根据分子的大小来分离分子,它允许特定大小的分子通过,同时捕获其他分子。分子筛也用于再循环或回收已经被丢弃或分解成更小分子的分子。这可以包括由于环境破坏而分解的分子,或者由于化学过程而分解的分子。
分子筛是一种人工合成的具有筛选分子作用的水合硅铝酸盐(泡沸石)或天然沸石。其化学通式为(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O,M′、M分别为一价、二价阳离子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在结构上有许多孔径均匀的孔道和排列整齐的孔穴,不同孔径的分子筛把不同大小和形状分子分开。根据SiO2和Al2O3的分子比不同,得到不同孔径的分子筛。
按催化性质,分子筛催化剂可以分为以下几点:
1、酸催化剂,利用分子筛的表面酸性进行催化反应;
2、双功能催化剂,分子筛可以负载铂、钯类的金属,得到兼有金属催化功能和酸催化功能的双功能分子筛催化剂;
3、择形催化剂,由于分子筛的催化作用一般发生在晶体内空间,分子筛的孔径大小和孔道结构对催化活性和选择性有很大的影响。
分子筛具有规整而均匀的晶内孔道,而且孔径大小接近于分子尺寸,使分子筛的催化性能随反应物分子、产物分子或反应中间物的几何尺寸的变化而显著变化。
分子筛基本特性:
分子筛对水或各种气,液态化合物可逆吸附及脱附; 金属阳离子易被交换; 分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积。
1、根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应:分子筛晶体具有蜂窝状的结构,晶体内的晶穴和孔道相互沟通,并且孔径大小均匀,固定(分子筛空腔直径一般在3—15埃之间),与通常分子的大小相当,只有那些直径比较小的分子才能通过沸石孔道被分子筛吸附,而构型庞大的分子由于不能进入沸石孔道,则不被分子筛吸附。而硅胶,活性氧化铝和活性碳没有均匀的孔径,孔径分布范围十分宽广,所以没有筛分性能。
2、根据分子极性,不饱和度和极化率的选择吸附:分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力;在非极性分子中,对于极化率在的分子有较高的选择吸附优势。此外,沸点越低的分子,越不易被分子筛所吸附。
A型分子筛属于分子筛其中的一种,其结构与NaCl的很相似,属于立方晶系。由于4A分子筛的有效孔径为0.4nm,故称为4A分子筛,其空间网络结构由硅氧四面体单元[SiO4]和铝氧四面体[AlO4]单元交错排列而成。
4A分子筛其他用途
(1)水处理----硬水软化剂,可以代替目前我国广泛使用的磺化煤,从而降低成本;
(2)冶金工业----分离剂,分离、提取卤水中的钾、铷、铯等。在工业上用于富集、分离和提取金属等工艺过程;
(3)石化工业----催化剂、干燥剂、吸附剂;
(4)农业----土壤改良剂 ;
(5)医药----载银沸石剂。
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