分子篩是一種人工合成的具有篩選分子作用的水合硅鋁酸鹽(泡沸石)或天然沸石。其化學(xué)通式為(M′2M)O·Al2O3·xSiO2·yH2O，M′、M分別為一價、二價陽離子如K+、Na+和Ca2+、Ba2+等。它在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道和排列整齊的孔穴，不同孔徑的分子篩把不同大小和形狀分子分開。根據(jù)SiO2和Al2O3的分子比不同，得到不同孔徑的分子篩。
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：
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?；旌隙话阌米魅軇┖推蛽胶蟿┝畠r出售，資源浪費十分嚴(yán)重。但混合二的四個異構(gòu)體：乙苯、對二、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)的特殊性及種類的多樣化，以沸石分子篩為吸附劑來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。因為 N2的極化率較大，從而 N2與沸石分子篩中的陽離子及其極性表面作用強于 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，將通過吸附分離出來的正構(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，它的有效孔徑可增大至 0.5nm，能滿足此分離的要求，分離中烴類混合物通過吸附床層，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]
4A分子篩是一種堿金屬硅鋁酸鹽，能吸附水、NH3、H2S、二氧化硫、二氧化碳、C2H5OH、C2H6、C2H4等臨界直徑不大于4A的分子。廣泛應(yīng)用于氣體、液體的干燥，也可用于某些氣體或液體的精制和提純，如氬氣的制取。
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