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)稱為沸石,人工合成的沸石也稱為分子篩。
按催化性質(zhì),分子篩催化劑可以分為以下幾點(diǎn):
1、酸催化劑,利用分子篩的表面酸性進(jìn)行催化反應(yīng);
2、雙功能催化劑,分子篩可以負(fù)載鉑、鈀類的金屬,得到兼有金屬催化功能和酸催化功能的雙功能分子篩催化劑;
3、擇形催化劑,由于分子篩的催化作用一般發(fā)生在晶體內(nèi)空間,分子篩的孔徑大小和孔道結(jié)構(gòu)對(duì)催化活性和選擇性有很大的影響。分子篩具有規(guī)整而均勻的晶內(nèi)孔道,而且孔徑大小接近于分子尺寸,使分子篩的催化性能隨反應(yīng)物分子、產(chǎn)物分子或反應(yīng)中間物的幾何尺寸的變化而顯著變化。
分子篩基本特性:
分子篩對(duì)水或各種氣,液態(tài)化合物可逆吸附及脫附;
金屬陽(yáng)離子易被交換;
分子篩內(nèi)部空腔和通道形成非常高的內(nèi)表面積。
1、根據(jù)分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應(yīng):分子篩晶體具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu),晶體內(nèi)的晶穴和孔道相互溝通,并且孔徑大小均勻,固定(分子篩空腔直徑一般在3—15埃之間),與通常分子的大小相當(dāng),只有那些直徑比較小的分子才能通過(guò)沸石孔道被分子篩吸附,而構(gòu)型龐大的分子由于不能進(jìn)入沸石孔道,則不被分子篩吸附。而硅膠,活性氧化鋁和活性碳沒(méi)有均勻的孔徑,孔徑分布范圍十分寬廣,所以沒(méi)有篩分性能。
2、根據(jù)分子極性,不飽和度和極化率的選擇吸附:分子篩對(duì)于極性分子和不飽和分子有很高的親和力;在非極性分子中,對(duì)于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢(shì)。此外,沸點(diǎn)越低的分子,越不易被分子篩所吸附。
4A分子篩化學(xué)式:Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O
硅鋁比:SiO2/Al2O3≈2
有效孔徑:約4
5A分子篩的有效孔徑為5?(0.5nm),可以吸附小于其孔徑的任何分子,一般稱為鈣分子篩。它除了具有3A,4A分子篩所具有的功效外,還可吸附C3-C4正構(gòu)烷烴,氯乙烷,溴乙烷,丁醇等;可用于正異構(gòu)烴分離、變壓吸附分離及水和二氧化碳的共吸附,基于5A分子篩的工業(yè)特點(diǎn),其選擇吸附性高、吸附速度快、特別適用于變壓吸附,可適應(yīng)各種大小的制氧、制氫、制二氧化碳等氣體變壓吸附裝置,是變壓吸附行業(yè)中的。
4A分子篩是一種人工合成的、具有微孔型立方晶格的硅鋁酸鹽。依據(jù)其晶體內(nèi)部孔穴的大小而吸附或排斥不同物質(zhì)的分子,因而被稱為“分子篩”。分子直徑小于分子篩晶體孔穴直徑的物質(zhì)可以進(jìn)入分子篩晶體,從而被吸附,否則,被排斥。