自然界中存在一種天然硅鋁酸鹽，它們具有篩分分子、吸附、離子交換和催化作用。這種天然物質(zhì)稱(chēng)為沸石，人工合成的沸石也稱(chēng)為分子篩。

分子篩的主要結(jié)構(gòu)：
分子篩的化學(xué)組成通式為：(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O，M代表金屬離子(人工合成時(shí)通常為Na)，n代表金屬離子價(jià)數(shù)， x代表SiO2的摩爾數(shù)，也稱(chēng)為硅鋁比，p代表水的摩爾數(shù)。分子篩骨架的基本結(jié)構(gòu)是 SiO4和AlO4四面體，通過(guò)共有的氧原子結(jié)合而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。這種結(jié)合形式，構(gòu)成了具有分子級(jí)、孔徑均勻的空洞及孔道。由于結(jié)構(gòu)不同，形式不同，“籠”形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “籠”的結(jié)構(gòu)。

分子篩在干燥及凈化領(lǐng)域的應(yīng)用：
1、脫水：利用低硅鋁比的沸石分子篩（如 A型，X型等）的極性親水性，可以進(jìn)行空氣的干燥。另外近年來(lái)將乙醇摻入汽油中替代部分汽油受到廣泛重視，作為燃料的乙醇要求其中的水含量低于 0.8%，而由于乙醇和水的共沸，使得通過(guò)精餾只能得到 95%的乙醇，對(duì)于含水量較低的乙醇脫水，沸石分子篩吸附脫水是優(yōu)的選擇；
此方法中應(yīng)用的沸石分子篩是A 或X型，而KA 型好，這一方面利用了 A型沸石分子篩的極性，另一方面由于KA沸石分子篩的孔道直徑約 0.3nm，水分子可自由進(jìn)入，而乙醇分子直徑大于 0.3nm 不能進(jìn)入沸石分子篩的孔道。此種沸石分子篩脫水工藝是工業(yè)上生產(chǎn)燃料乙醇的工藝；
2、凈化空氣中的污染物：隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，H2S、SO2、NOX以及甲醛的排放量日益增多，造成的污染給人們的生活和環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。

分子篩在吸附分離領(lǐng)域的應(yīng)用：
1、混合二的分離。混合二一般用作溶劑和汽油摻合劑廉價(jià)出售，資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。但混合二的四個(gè)異構(gòu)體：乙苯、對(duì)二、間二和鄰二都是重要的化工原料，因此有必要將其逐一分離；
混合二的分離方法很多，如精餾法、精密精餾法、加壓結(jié)晶法、深冷結(jié)晶法等是傳統(tǒng)的分離方法，但它們的共同缺點(diǎn)是能耗大、設(shè)備龐大、操作要求高；
吸附分離法是一種的分離方法，其關(guān)鍵是吸附劑的制備。由于沸石分子篩其結(jié)構(gòu)的特殊性及種類(lèi)的多樣化，以沸石分子篩為吸附劑來(lái)分離混合二具有很好的應(yīng)用前景；
2、N2/ O2的分離。在變壓吸附（PSA）法中，沸石分子篩是利用N2/O2兩氣體在其表面平衡吸附的差異，選擇性地吸附 N2。因?yàn)?N2的極化率較大，從而 N2與沸石分子篩中的陽(yáng)離子及其極性表面作用強(qiáng)于 O2。LiA 型沸石分子篩具有更高的 N2/O2選擇比及 N2吸附容量，但熱穩(wěn)定性較差。于是，Li+、堿土金屬混合陽(yáng)離子交換后的 A型沸石分子篩具有較高的 N2/O2選擇分離系數(shù)、N2吸附容量和較高的熱穩(wěn)定性。另外低硅鋁比的 X型沸石分子篩引起了人們的關(guān)注。人們對(duì)其進(jìn)行了各種離子交換，其 N2/O2分離選擇性較高且熱穩(wěn)定性較好；
3、提高汽油辛烷值。由于異構(gòu)烷烴的辛烷值大大正構(gòu)烷烴，因此利用吸附分離法可以脫除正構(gòu)烷烴。實(shí)際應(yīng)用中一般將吸附分離與 C5/C6烷烴異構(gòu)化相配合，將通過(guò)吸附分離出來(lái)的正構(gòu)烷烴進(jìn)行異構(gòu)化，從而更大程度的提高汽油的辛烷值。A 型沸石分子篩中的鈉離子被鈣離子交換達(dá) 40%以上時(shí)，它的有效孔徑可增大至 0.5nm，能滿足此分離的要求，分離中烴類(lèi)混合物通過(guò)吸附床層，正構(gòu)烷烴由于分子外形尺寸小于沸石分子篩孔徑尺寸可以自由進(jìn)入其孔道中被吸附，異構(gòu)烷烴的分子尺寸較大不能進(jìn)入，則流出吸附床層為富含異構(gòu)烷烴高辛烷值的物料。吸附床層吸附飽和后，用脫附劑將正構(gòu)烷烴脫附送去異構(gòu)化反應(yīng)。 [4]

分子篩的吸附特性：
分子篩對(duì)于H2O、NH3、H2S、CO2等高分子極性具有很高的親和力，特別是對(duì)于水，在低分壓（甚至在133帕以下）或低濃度，高溫（甚至在100℃以上）等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量；
1、低分壓或低濃度下的吸附：在相對(duì)濕度30% 時(shí)分子篩的吸水量比硅膠,活性氧化鋁都高。隨著相對(duì)濕度的降低，分子篩的性越發(fā)顯著，而硅膠，活性氧化鋁隨著濕度的增加，吸附量不斷增加，在相對(duì)濕度很低時(shí)，它們的吸附量很少；
2、高溫吸附：分子篩是可用的高溫吸附劑。在100 ℃和1.3 %相對(duì)濕度時(shí)分子篩可吸附15%重量的水分,比相同條件下活性氧化鋁的吸水量大10倍;而比硅膠大20倍以上。所以在較高的溫度下，分子篩仍能吸附相當(dāng)數(shù)量的水分，而活性氧化鋁，特別是硅膠，大大喪失了吸附能力；
3、高速吸附：分子篩對(duì)像水等極性分子在分壓或濃度很低時(shí)的吸附速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅膠，活性氧化鋁。雖然在相對(duì)濕度很高時(shí)，硅膠的平衡吸水量要分子篩，但隨著吸附質(zhì)的線速度的提高，硅膠的吸水率越來(lái)越不如分子篩。

分子篩的催化性能：
分子篩晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，孔徑的大小與通常分子相當(dāng)；它們具有很大的表面積。而且表面極性很高；平衡骨架負(fù)電荷的陽(yáng)離子，可進(jìn)行離子交換；一些具有催化活性的金屬也可以交換導(dǎo)入晶體，然后以的分散度還原為元素狀態(tài)；同時(shí)分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑，而且成為有效的催化劑和催化劑載體。