分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物。分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu),它的孔穴直徑大小均勻,這些孔穴能把比其直徑小的分子吸附到孔腔的內(nèi)部,并對極性分子和不飽和分子具有吸附能力,因而能把極性程度不同,飽和程度不同,分子大小不同及沸點不同的分子分離開來,即具有“篩分”分子的作用,故稱分子篩。由于分子篩具有吸附能力高,熱穩(wěn)定性強等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點,使得分子篩獲得廣泛的應(yīng)用
分子篩吸濕能力(因此被廣泛的用作干燥劑),用于氣體的純化處理,保存時應(yīng)避免直接暴露在空氣中。存放時間較長并已經(jīng)吸濕的分子篩使用前應(yīng)進行再生。分子篩忌油和液態(tài)水。使用時應(yīng)盡量避免與油及液態(tài)水接觸。工業(yè)生產(chǎn)中干燥處理的氣體有,空氣,氫氣,氧氣,氮氣,氬氣等.用兩只吸附干燥器并聯(lián),一只工作,同時另一只可以進行再生處理。相互交替工作和再生,以設(shè)備連續(xù)運行。干燥器在8-12℃下工作,在加溫至350℃下沖氣再生。不同規(guī)格的分子篩再生溫度略有不同。分子篩對某些有機氣相反應(yīng)具有良好的催化作用。
又稱泡沸石或沸石,是一種結(jié)晶型的鋁硅酸鹽,其晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑為分子大小的數(shù)量級,它只允許直徑比孔徑小的分子進入,因此能將混合物中的分子按大小加以篩分。故稱分子篩。早在200多年前,B.克龍施泰特個把鋁硅酸鹽命名為泡沸石,化學(xué)組成通式為 式中M與n是金屬離子及其價數(shù);x是二氧化硅的分子數(shù);y是水的分子數(shù);p是鋁的原子數(shù);q是硅的原子數(shù)。分子篩在化學(xué)工業(yè)中作為固體吸附劑,被其吸附的物質(zhì)可以解吸,分子篩用后可以再生。還用于氣體和液體的干燥、純化、分離和回收。20世紀60年代開始,在石油煉制工業(yè)中用作裂化催化劑,現(xiàn)在已開發(fā)多種適用于不同催化過程的分子篩催化劑。
折疊
? 炭分子篩 是一種炭質(zhì)吸附劑, 它具有接近被吸附分子直徑的楔形極微孔, 而且孔徑分布均勻、能夠把立體結(jié)構(gòu)大小有差異的分子分離。它和沸石分子篩的孔隙結(jié)構(gòu)不同, 表面極性也存在較大的差異, 因此篩分作用也不同。關(guān)于炭分子篩 的炭化物具有篩分作用。20 世紀70 年代初前西德采礦研究公司(BF 公司) 率先開發(fā)成功用于變壓吸附空分制氮的炭分子篩, 目前該公司所生產(chǎn)的炭分子篩仍處于國際地位。國際上生產(chǎn)炭分子篩的公司我國從70 年代末開始了對炭分子篩的研究。目前, 炭分子篩已在食品衛(wèi)生、醫(yī)療、催化、空分制氮、焦?fàn)t氣中氫氣的回收等方面得到廣泛的應(yīng)用。
碳分子篩的主要成分為元素碳,外觀為黑色柱狀固體。因含有大量直徑為4埃的微孔,該微孔對氧分子的瞬間親和力較強,可用來分離空氣中的氧氣和氮氣,工業(yè)上利用變壓吸附裝置(PSA)制取氮氣。碳分子篩制氮量大、氮氣回收率高,使用壽命長,適用于各種型號的變壓吸附制氮機,是變壓吸附制氮機的產(chǎn)品。
碳分子篩是利用篩分的特性來達到分離氧氣、氮氣的目的。在分子篩吸附雜質(zhì)氣體時,大孔和中孔只起到通道的作用,將被吸附的分子運送到微孔和亞微孔中,微孔和亞微孔才是真正起吸附作用的容積。如前圖所示,碳分子篩內(nèi)部包含有大量的微孔,這些微孔允許動力學(xué)尺寸小的分子快速擴散到孔內(nèi),同時限制大直徑分子的進入。由于不同尺寸的氣體分子相對擴散速率存在差異,氣體混合物的組分可以被有效的分離。因此,在制造碳分子篩時,根據(jù)分子尺寸的大小,碳分子篩內(nèi)部微孔分布應(yīng)在0.28~0.38nm。在該微孔尺寸范圍內(nèi),氧氣可以快速通過微孔孔口擴散到孔內(nèi),而氮氣卻很難通過微孔孔口,從而達到氧、氮分離。微孔孔徑大小是碳分子篩分離氧、氮的基礎(chǔ),如果孔徑過大,氧氣、氮氣分子篩都很容易進入微孔中,也起不到分離的作用;而孔徑過小,氧氣、氮氣都不能進入微孔中,也起不到分離的作用。