分子篩對(duì)物質(zhì)的吸附來源于物理吸附,其晶體孔穴內(nèi)部有很強(qiáng)的極性和庫侖場,對(duì)極性分子(如水)和不飽和分子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力。分子篩回收的孔徑分布非常均一,只有分子直徑小于孔穴直徑的物質(zhì)才可能進(jìn)入分子篩的晶穴內(nèi)部。通過吸附的順序和尺寸大小來區(qū)分不同物質(zhì)的分子,所以被形象的稱為“分子篩”。分子篩極易吸濕。保存時(shí)不應(yīng)直接暴露在空氣中,應(yīng)放置于干燥處。存放時(shí)間較長的并已經(jīng)吸潮的分子篩,在使用前應(yīng)進(jìn)行再生。分子篩回收忌油及液態(tài)的水。油能堵塞分子篩的孔穴。特別是再生時(shí),有可能使油份碳化,造成孔穴的堵塞。對(duì)含有油份的氣體,應(yīng)先將油氣,油水分離后,再進(jìn)行分子篩塔。由于分子篩在吸附水分時(shí)的熱量放出,液態(tài)水直接與分子篩接觸會(huì)有大量的熱放出。可能發(fā)生危險(xiǎn),或破壞分子篩的性能。
分子篩回收的用途很廣,因?yàn)榉肿雍Y結(jié)構(gòu)中有均勻的小內(nèi)孔,當(dāng)反應(yīng)物和產(chǎn)物的分子線度與晶內(nèi)的孔徑相接近時(shí),催化反應(yīng)的選擇性常取決于分子與孔徑的相應(yīng)大小。這種選擇性稱之為擇形催化。導(dǎo)致?lián)裥芜x擇性的機(jī)理有兩種,一種是由孔腔中參與反應(yīng)的分子的擴(kuò)散系數(shù)差別引起的,稱為質(zhì)量傳遞選擇性;另一種是由催化反應(yīng)過渡態(tài)空間限制引起的,稱為過渡態(tài)選擇性。
分子篩的過渡態(tài)限制的選擇性是指有些反應(yīng),其反應(yīng)物分子和產(chǎn)物分子都不受催化劑窗口孔徑擴(kuò)散的限制,只是由于需要內(nèi)孔或籠腔有較大的空間,才能形成相應(yīng)的過渡態(tài),不然就受到限制使該反應(yīng)無法進(jìn)行;相反,有些反應(yīng)只需要較小空間的過渡態(tài)就不受這種限制,這就構(gòu)成了限制過渡態(tài)的擇形催化,大優(yōu)點(diǎn)是阻止結(jié)焦。因?yàn)檩^其他分子篩具有較小的內(nèi)孔,不利于焦生成的前驅(qū)物聚合反應(yīng)需要的大的過渡態(tài)形成。因而比別的分子篩和無定形催化劑具有更長的壽命。
分子篩可用于脫水:利用低硅鋁比的沸石分子篩的極性親水性,可以進(jìn)行空氣的干燥。另外近年來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。
分子篩在相對(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;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。