沸石分子篩性能特點(diǎn)

        沸石分子篩是一類天然存在或者人工合成的具有均勻孔徑和規(guī)則孔道的硅鋁酸鹽材料，硅鋁分子篩是以硅氧四面體和鋁氧四面體為基本結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)是基本結(jié)構(gòu)通過氧橋相互連接形成的多元環(huán)和多個(gè)多元環(huán)連接形成籠之間的各種孔道，且有孔道規(guī)模可控、孔徑穩(wěn)定且單一、比表面積大的特點(diǎn)。

　　 沸石分子篩具有晶體的結(jié)構(gòu)和特征，表面為固體骨架，內(nèi)部的孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之間有孔道相互連接，分子由孔道經(jīng)過。由于孔穴的結(jié)晶性質(zhì)，分子篩的孔徑分布非常均一。分子篩依據(jù)其晶體內(nèi)部孔穴的大小對分子進(jìn)行選擇性吸附，也就是吸附一定大小的分子而排斥較大物質(zhì)的分子，因而被形象地稱為"分子篩"。

 　　傳統(tǒng)的分子篩可用做干燥劑、吸附劑以及離子交換劑，分子篩吸附或排斥的功能受分子的電性影響。合成沸石具有根據(jù)分子的大小和極性而進(jìn)行選擇性吸附的特殊功能，因而可以對氣體或液體進(jìn)行干燥或純化，這也是分子篩可以進(jìn)行分離的基礎(chǔ)。合成沸石可以滿足工業(yè)界對吸附和選擇特性產(chǎn)品的廣泛需求，在工業(yè)分離中也大量應(yīng)用到合成沸石分子篩。

 　　兩種常用沸石分子篩結(jié)構(gòu)圖

 　　沸石分子篩的吸附作用有兩個(gè)特點(diǎn)：

 　　（1）表面上的路易斯中心極性很強(qiáng)；

 　　（2）沸石中的籠或通道的尺寸很小，使得其中的引力場很強(qiáng)。因此，其對吸附質(zhì)分子的吸附能力遠(yuǎn)超過其他類型的吸附劑。即使吸附質(zhì)的分壓（或濃度）很低，吸附量仍很可觀。沸石分子篩的吸附分離效果不僅與吸附質(zhì)分子的尺寸和形狀有關(guān)，而且還與其極性有關(guān)，因此，沸石分子篩也可用于尺寸相近的物質(zhì)的分子。

 　　沸石分子篩中的A型分子篩，它是類似于NaCl的立方晶系結(jié)構(gòu)。若將NaCl晶格中的Na+和Cl-全部換成β籠，并將相鄰的β籠用γ籠聯(lián)結(jié)起來就得到A-型分子篩的晶體結(jié)構(gòu)。8個(gè)β籠聯(lián)結(jié)后形成一個(gè)方鈉石結(jié)構(gòu)，如用γ籠做橋聯(lián)結(jié)，就得到A-型分子篩結(jié)構(gòu)。中心有一個(gè)大的α的籠。α籠之間通道有一個(gè)八元環(huán)窗口，其直徑為4Å，故稱4A分子篩。

 　　若4A分子篩上70%的鈉離子為Ca2+交換，八元環(huán)可增至5Å，對應(yīng)的沸石稱5A分子篩。反之，若70%的Na+為K+交換，八元環(huán)孔徑縮小到3Å，對應(yīng)的沸石稱3A分子篩。

 　　X-型和Y-型分子篩類似金剛石的密堆六方晶系結(jié)構(gòu)。若以β籠為結(jié)構(gòu)單元，取代金剛石的碳原子結(jié)點(diǎn)，且用六方柱籠將相鄰的兩個(gè)β籠聯(lián)結(jié)，即用4個(gè)六方柱籠將5個(gè)β籠聯(lián)結(jié)一起，其中一個(gè)β籠居中心，其余4個(gè)β籠位于正四面體頂點(diǎn)，就形成了八面體沸石型的晶體結(jié)構(gòu)。

 　　用這種結(jié)構(gòu)繼續(xù)連結(jié)下去，就得到X-型和Y型分子篩結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，由β籠和六方柱籠形成的大籠為八面沸石籠，它們相通的窗孔為十二元環(huán)，其平均有效孔徑為0.74nm，這就是X-型和Y-型分子篩的孔徑。這兩種型號彼此間的差異主要是Si/Al比不同，X-型為1~1.5；Y型為1.5~3.0。

 　　近年來，沸石分子篩由于具有*的結(jié)構(gòu)及性能，已經(jīng)在吸附分離、催化等領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，如在醫(yī)藥領(lǐng)域中，沸石分子篩可以作為離子吸附劑及抗菌助劑、緩/控釋藥物載體、模擬酶及生物傳感器等。在石化領(lǐng)域中，沸石分子篩可以用作石油產(chǎn)品的脫硫、脫氮以及石腦油的分離等，因此，很多分子篩廠家仍致力于沸石分子篩的研究中，沸石分子篩已經(jīng)并且繼續(xù)改變著化工行業(yè)及人類的生活。