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分子篩,工藝生產中的腎小球

化化溫馨提示寒風悄悄來,出門多穿衣,開水別忘帶,晚上泡泡腳,暖意腳上來。


說起分子篩,讓化化想起了腎小球


分子篩的定義

狹義上講,分子篩是結晶態的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成。


廣義上講,結構中有規整而均勻的孔道,孔徑為分子大小的數量級,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。


Zeolite通常特指Si-Al分子篩。


Molecular sieve 指具有篩分分子能力的材料。對於SAPO,一般用molecular sieve,也用於碳分子篩(非晶體)

分子篩的分類


分子篩按來源分為有天然沸石和合成沸石兩種。天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰質沉積岩在海相或湖相環境中發生反應而形成。目前已發現有1000多種沸石礦,較為重要的有35種,常見的有斜發沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布於美、日、法等國,中國也發現有大量絲光沸石和斜發沸石礦床。


分子篩按骨架元素組成可分為硅鋁類分子篩、磷鋁類分子篩和骨架雜原子分子篩;


按孔道大小劃分,


小於2 nm 微孔分子篩 2~50 nm 介孔分子篩

大於50 nm 大孔分子篩


按硅鋁比分為A型、X型、Y型等分子篩。


通式為:MO.Al2O3.xSiO2.yH2O,其中M代表K、Na、Ca等習慣上:1.SiO2/Al2O3摩爾比:2.2~3.0 叫X型分子篩。2.SiO2/Al2O3摩爾比:>3.0叫Y型分子篩。3.A型分子篩的硅鋁比接近1:1。


氣體行業常用的分子篩型號; 方鈉型,如A型:鉀A(3A),鈉A(4A),鈣A(5A); 八面型,如X型:鈣X(10X),鈉X(13X)和Y型:鈉Y,鈣Y; 絲光型,(-M型):高硅型沸石,如ZSM-5等。


沸石分子篩的主要成分是硅鋁酸鹽,不同型號的分子篩主要是硅/鋁比不同。

沸石分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物,主要由硅鋁通過氧橋連接組成空曠的骨架結構,在結構中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內表面積很大的空穴。此外還含有電價較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態的水。由於水分子在加熱後連續地失去,但晶體骨架結構不變,形成了許多大小相同的空腔,空腔又有許多直徑相同的微孔相連,這些微小的孔穴直徑大小均勻,能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內部中來,而把比孔道大得分子排斥在外,因而能把形狀直徑大小不同的分子,極性程度不同的分子,沸點不同的分子,飽和程度不同的分子分離開來,即具有「篩分」分子的作用,故稱為分子篩。目前分子篩在化工,電子,石油化工,天然氣等工業中廣泛使用。


沸石分子篩型號種類:


A型:鉀A(3A)3A分子篩 ,鈉A(4A)4A分子篩, 鈣A(5A)5A分子篩,


X型:鈣X(10X)10X分子篩, 鈉X(13X)13X分子篩

Y型:,鈉Y,鈣Y3


商品分子篩常用前綴數碼將晶體結構不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩。4A型即孔徑4A。含Na+的A型分子篩記作Na-A,若其中Na+被K+置換,孔徑約為3A,即為3A型分子篩;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置換,孔徑約為5A,即為5A型分子篩。Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置換,孔徑約為5A,即為5A型分子篩。


沸石分子篩


沸石分子篩的特點是它有相當均勻的孔徑,如0.3nm、0.4nm、0.5nm、0.6nm、0.7nm 、0.8nm、0.9nm、1.0 nm細孔,比孔徑小的分子,可以通過微孔孔口進入孔穴內,吸附於孔穴表面,並在一定條件下解吸放出;比孔徑大的分子則不能進入,從而把分子直徑大小不同的混合分離開來,分子篩由此而得名。


沸石分子篩主要用於化學工業的各種原料氣(液)體的乾燥及利用分子篩作用來分離正烷烴等。


沸石的結構:


Mx/n[ (AlO2) x (SiO2) y ]·ωH2O


Mx/n:陽離子,保持晶體的電中性


(AlO2) x (SiO2) y:沸石晶體的骨架,具有不同形狀的孔和孔道


H2O:化學吸附和物理吸附的水分子,物理吸附水分子在一定的條件下可發生可逆的吸附和脫附


沸石的初級結構單元PBU:


硅氧四面體和鋁氧四面體相互聯結時遵守如下規則:(a)四面體中的每個氧原子都是共用的。(b)相鄰的兩個四面體之間只能共用一個氧原子。(c)兩個鋁氧四面體不直接相聯。

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多元環 Ring :


沸石的次級結構單元SBU

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籠 Cage


三維空間的多面體,是構成沸石分子篩的主要結構單元

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籠形結構單元,三維空間的多面體,根據確定它們多面體面的 n 元環來描述。不同的分子篩骨架會含有相同的籠形結構單元,即同一籠形結構單元通過不同的連接方式會形成不同的骨架結構類型

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鏈狀結構單元和層狀結構單元


Fig. The framework of mordenite

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Fig. The framework of ZSM-5

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幾種重要的沸石的骨架結構:


A型沸石(LTA):


理想晶胞組成:Na96[Al96Si96O384]·216 H2O


基本組成單元:含192個正四面體,相當於8個β籠,分別位於立方體的頂點上,以四元環通過TOT鍵相互聯結,圍成一個26面體籠,即α籠


孔道:互相垂直的三維孔道體系,主孔道為八元環,直徑約0.42nm,α籠的最大直徑為1.14nm


陽離子分布:A型沸石晶胞中每個β籠有12個Na+離子,其中8個分布在六元環附近,4個分布在3個八元環附近。陽離子的改變,會使孔道直徑發生變化,KA:0.3nm NaA:0.4nm CaA:0.5nm


水分子:A型沸石晶胞中的水分子處於β籠和α籠中,在β籠中,水分子與沸石骨架表面的氧原子形成氫鍵,而在α籠中,水分子幾乎是以液體狀態的方式存在


Si/Al:A型沸石的Si/Al=1:1


X 型沸石、 Y 型沸石和八面沸石(FAU):


理想晶胞組成:X型Na86[Al86Si106O384]·264 H2O


Y型Na56[Al56Si136O384]·264 H2O


基本結構單元:8個β籠,按金剛石晶體方式排列,金剛石結構中每個碳原子由β籠替代,相鄰的β籠通過六元環以TOT鍵相互聯結,圍成一個26面體籠,即八面沸石籠,或稱超籠


孔道:與金剛石晶體結構類似的三維孔道體系,主孔道為十二元環,孔口直徑約0.7~0.8nm,八面沸石籠的最大直徑為1.18nm


陽離子分布:一般分布在比較確定的位置,影響因素有吸附的水分子,沸石表面的OH基團,陽離子的種類


Si/Al:X型沸石的Si/Al=1.1~1.5,Y型沸石的Si/Al>1.5

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理想晶胞組成:Na8[Al8Si40O96]·24H2O


結構特徵:以五元環為其結構特徵,由五元環和四元環組成的鏈狀結構圍成八元環和十二元環的層狀結構。許多這樣的層疊起來形成絲光沸石,但每層上的原子並不在一個平面上,而且層與層之間也不是正對著的,相互之間有一定的位移


孔道:絲光沸石的主孔道為橢圓形的十二元環直筒形孔道,孔徑約0.65*0.70nm,主孔道之間有八元環孔道,八元環孔道尺寸為0.26*0.57nm,絲光沸石的孔道體系是二維的


陽離子分布:絲光沸石的晶胞中有8個陽離子,4個位於主孔道周圍的八元環孔道中,另外4個位置不固定


Si/Al:絲光沸石的Si/Al約為10


ZSM-5(MFI):


理想晶胞組成:Nan[Aln Si96-n O192]·16 H2O


結構特點:由8個五元環組成的結構單元通過共邊聯結成鏈狀結構,然後擴展成層狀,許多這樣的層疊起來形成ZSM-5沸石


孔道:ZSM-5的主孔道窗口為十元環,孔道體系是三維的,骨架中平行於c軸方向的十元環孔道呈直線形,孔徑約為0.51*0.55nm;平行於a軸方向的十元環孔道呈「Z」字形,其拐角為150°左右,孔徑約為0.53*0.56nm


Si/Al:ZSM-5沸石的Si/Al可高達50以上至無窮大,即純硅分子篩Silicalite-I (MFI)和Silicalite-II (MEI)


ZSM沸石家族:已超過50種結構,其中最重要的是ZSM-5,ZSM-11,ZSM-8,ZSM-48,ZSM-35


ZSM-11(MEL):


結構特點:ZSM-11也存在像MFI中由Pentasil鏈構成的波狀的網層,與MFI不同的是,相鄰的層之間不是以對稱中心相關,而是以鏡面相關,由此而產生出平行於a和b方向的十元環直孔道。孔徑約為0.53*0.54nm

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β分子篩(BEA):


理想晶胞組成:Nan[AlnSi64-nO128]


結構特點:由兩個結構不同,但卻緊密相關的多形體A和B的混晶組成,具有高度晶格缺陷


多形體A:手性對映體,結構單元層以RRRR或LLLL連接


多形體B:非手性,結構單元層以RLRL連接


孔道:三維的孔道體系,沿a和b方向具有十二元環直孔道,孔徑約為0.73*0.60nm;沿c方向具有扭曲的十二元環孔道,孔徑約為0.56*0.56nm

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SSZ-23(STT):


理想晶胞組成:(C13H24N+)4.1F-3.3(OH)0.8[ Si64O128]


結構特點:最小特徵單元是由3個四元環和4個五元環組成的小籠,每個小籠內有3個F-離子,一些Si原子除了與氧原子配位外,還與F-離子配位,從而具有五配位狀態


孔道:三維的孔道體系,平行於[001]面有七元環孔道,孔徑約為0.24*0.35nm;平行於[101]面有九元環孔道,孔徑約為0.37*0.53nm


在七元環和九元環孔道的交界處產生出籠狀結構,有機胺模板劑就位於這些籠中間


非硅鋁沸石:


磷酸鋁分子篩AlPO4-n


約有20多個品種,14種具有三維骨架,6種是二維的層狀結構材料,大多是新型的


結構:由AlO4-四面體和PO4+四面體組成,AlO4-四面體和PO4+四面體互相交替排列,其結晶組成可用氧化物的摩爾比表示:


xR·Al2O3·P2O5·yH2O


R為有機胺或季銨鹽,在合成中起模板作用


磷酸鋁分子篩的特性


a) AlPO4-n的骨架是電中性的,沒有可交換的陽離子


b)孔徑和孔容範圍寬


c)熱穩定性和水熱穩定性好


d)具有中等的親水性


合成:水熱合成,模板劑起著重要的作用,如果不加模板劑,就得不到具有微孔結構的AlPO4-n分子篩


吸附性能:從有機物中優先吸附水,可用於有機溶劑的乾燥,以及Air, H2, O2, N2等氣體的乾燥


催化性能:整個骨架為弱酸性,可作催化劑載體,改性處理後,引入金屬組分,可製成優良的烴類轉化催化劑


AlPO4-5(AFI)


結構:三維,六方晶系,結構中磷氧四面體與鋁氧四面體嚴格交替排列,4-6-12二維三連接網層沿c軸方向堆積主孔道由十二元環組成


晶胞組成為:(C12H28N+)(OH-) (H2O)x[Al12P12O48]


孔道:具有平行於[001]方向的一維十二元環孔道體系,徑約為0.73nm,


酸性:AlPO4-5分子篩的表面能量不均勻,存在範圍很寬的分布,強酸點少,大多數是較弱的酸性中心,B酸和L酸同時存在,以L酸為主

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硅磷酸鋁分子篩SAPO-n


結構:骨架由PO4+, AlO4-, SiO4四面體組成,已確定的有13種三維的微孔型骨架結構,孔徑在0.3~0.8nm之間,孔容約0.18~0.48cm3/g,它們具有從六元環到十二元環的孔道


酸性:Si元素的引入,使SAPO系列的分子篩形成帶負電性的骨架,因而晶內具有可交換的陽離子,並且具有質子酸性,按合成條件及含Si量的不同,可呈現中強酸到強酸的性質,SAPO分子篩上同時存在有B酸和L酸中心


鈦硅分子篩:


鈦硅分子篩可以看作為是由純硅分子篩骨架中摻入雜原子鈦所形成1984年,Taramasso等人首次報道了鈦硅分子篩的合成,取名為Titannium-Silicalite-1,即TS-1,在隨後的幾年,又相繼合成了TS-2,Ti-Bate等系列鈦硅分子篩,TS-1屬正交晶系MFI相,結構與ZSM-5相同,鈦硅分子篩在以H2O2水溶液為氧化劑的有機化合物氧化反應中具有獨特的擇形催化功能,與其它催化體系相比具有:


a)反應條件溫和(~100°C,常壓)


b)不發生深度氧化


c)無污染,環境友好


超大孔分子篩:


一般將孔徑大於十二元環的分子篩稱為超大孔分子篩,目前已合成的超大孔分子篩大部分是磷鋁分子篩,合成過程中模板劑是必不可少的由於其熱穩定性較差,在催化中的應用尚不多見

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介孔催化材料:


1992年,Nature雜誌上首次報道,稱為M41S家族,其中包括六方對稱的MCM-41、立方對稱的MCM-48和層狀的MCM-50


介孔材料按組成可以分為硅系和非硅系兩類,並可在骨架中摻入多種金屬,形成含雜原子的介孔材料


結構特點:均勻的六邊形排列孔道,孔徑可在1.5~10nm範圍調變,孔壁一般為無定形結構,表面積超過700m2/g,孔壁厚度約1nm,XRD衍射峰2θ小於6°,大多數情況只有一個衍射峰,位於2θ=2°附近

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性質:熱穩定性較好,但水熱穩定性相對較差,耐酸,但用5%的KOH處理,結構幾乎完全破壞


高硅的MCM-41是憎水性的,而低硅的MCM-41是弱親水性的


催化性能:吡啶吸附的紅外光譜測定和氨吸附程序升溫脫附測定表明MCM-41隻有弱的和中等強度的B酸和L酸中心


骨架可摻入多種金屬、引入強酸功能基團和表面負載金屬


應用:Cr-MCM-41:烯烴低聚


Ni, Mo-MCM-41:HDS,HDN,MHC


Ti(V, Cr)-MCM-41:催化氧化,2,6-DTBP的羥基化


W-MCM-41:催化氧化,壬二酸製備


H3PW12O40-MCM-41:固體超強酸


在生化物質和藥物的吸附分離有潛在的應用


在非線性光學材料的製備中的應用


分子篩的特點


結構特點


硅氧四面體與鋁氧四面體構成骨架


相鄰四面體氧橋連成環(有4,5,6,8,10,12元氧環等)


氧環通過氧橋相互連接,形成具有三維空間的多面體(α,β,六方柱籠等)


不同結構的籠再通過氧橋相互接成各種不同結構的分子篩


硅氧四面體和鋁氧四面體

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沸石分子篩的基本結構單元是硅氧四面體和鋁氧四面體,它們通過氧橋相互聯結。


多元環

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由四個四面體形成的環叫四元環,五個四面體形成的環叫五元環,依此類推還有六元環、八元環和十二元環等


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各種環通過氧橋相互連接成三維空間的多面體叫晶穴或孔穴,也有稱為空腔。通常以籠(cage)來稱呼。


由籠再進一步排列即成各種沸石的骨架結構。


籠有多種多樣,如 立方體(γ )籠、六方柱籠、α 籠、β 籠、八面沸石籠等。


γ籠(立方籠)由六個四元環組成,又叫立方體籠


六方柱籠:由六個四元環和兩個六元環組成


β籠


可以看作為在離八面體每個頂角1/3處削去六個角而形成的。在削去頂角的地方形成六個正方形(四元環)。原來八個三角面變成正六邊形 (六元環),頂點成了24個(即24個硅鋁原子)。


β籠的有效直徑為0.66 nm,空腔體積0.16 nm3,由β籠進一步連接就可構成A型、X型和Y型分子篩。


β籠示意圖

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α籠總共由12個四元環、8個六元環和6個八元環組成的26面體。


分子篩的性能特點:


擇形作用


離子可交換特性


表面酸鹼性質


靜電場效應


分子篩的主要特性


1、物理特性:


比熱:約0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX ℃


導熱係數(脫水物): 2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃


水吸附熱:約3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)


2、熱穩定性和化學穩定性:


分子篩能承受600—700℃的短暫高溫,但再生溫度一般在 400℃以下。分子篩可在PH值5-10範圍的介質中使用;在鹽溶液中能交換某些金屬陽離子。


3、分子篩的特性:


分子篩是一類結晶的硅鋁酸鹽,由於它具有均一的孔徑和極高的比表面積,所以具有許多優異的特點。


(1)按分子的大小和形狀不同的選擇吸附作用,即只吸附那些小於分子篩孔徑的分子。


(2)對於小的極性分子和不飽和分子,具有選擇吸附性能,極性越大,不飽和度越高,其選擇吸附性越強。


(3)具有強烈的吸水性。哪怕在較高的溫度、較大的空速和含水量較低的情況下,仍有相當高的吸水容量。


基本特性 :


a)分子篩對水或各種氣,液態化合物可逆吸附及脫附。


b)金屬陽離子易被交換。


c)分子篩內部空腔和通道形成非常高的內表面積。其內表面可高於分子篩顆粒的外表面積的 10000-100000倍。


1.根據分子大小和形狀的不同選擇吸附 ——分子篩效應


分子篩晶體具有蜂窩狀的結構,晶體內的晶穴和孔道相互溝通,並且孔徑大小均勻,固定(分子篩空腔直徑一般在6—15埃之間),與通常分子的大小相當,只有那些直徑比較小的分子才能通過沸石孔道被分子篩吸附,而構型龐大的分子由於不能進入沸石孔道,則不被分子篩吸附。而硅膠,活性氧化鋁和活性碳沒有均勻的孔徑,孔徑分布範圍十分寬廣,所以沒有篩分性能。


2.根據分子極性,不飽和度和極化率的選擇吸附


分子篩對於極性分子和不飽和分子有很高的親和力;在非極性分子中,對於極化率在的分子有較高的選擇吸附優勢。此外,沸點越低的分子,越不易被分子篩所吸附。


分子篩的高效吸附特性:


分子篩對於H2O 、NH3 、H2S 、CO2 等高分子極性具有很高的親和力,特別是對於水,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


在相對濕度30% 時分子篩的吸水量比硅膠 ,活性氧化鋁都高。隨著相對濕度的降低,分子篩的優越性越發顯著,而硅膠,活性氧化鋁隨著濕度的增加,吸附量不斷增加,在相對濕度很低時,它們的吸附量很少。


2.高溫吸附


分子篩是唯一可用的高溫吸附劑。在 100 ℃和1.3 %相對濕度時分子篩可吸附 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數量的水分,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


分子篩對像水等極性分子在分壓或濃度很低時的吸附速率要遠遠超過硅膠,活性氧化鋁。雖然在相對濕度很高時,硅膠的平衡吸水量要高於分子篩,但隨著吸附質的線速度的提高,硅膠的吸水率越來越不如分子篩效率高。


分子篩的離子交換性


分子篩的一個重要性能是可以進行可逆的離子交換。通過這種交換,改進了分子篩的吸附和催化性能,從而獲得了廣泛的應用(如可用於軟化水和廢水處理)。


分子篩的催化性能


分子篩晶體具有均勻的孔結構,孔徑的大小與通常分子相當;它們具有很大的表面積。而且表面極性很高;平衡骨架負電荷的陽離子,可進行離子交換;一些具有催化活性的金屬也可以交換導入晶體,然後以極高的分散度還原為元素狀態;同時分子篩骨架結構的穩定性很高。這些結構性質,使分子篩不僅成為優良的吸附劑,而且成為有效的催化劑和催化劑載體。


四、分子篩的應用


由於沸石的高選擇性、強酸性等表面活性和規整的孔結構特點,可作為很好的催化材料,因而倍受重視。


1 擇形作用


沸石分子篩規正均勻的孔口和孔道使得催化反應可以處於一種擇形的條件下進行。這就是所謂的擇形催化。


汽油的重整中,為提高汽油中異構烷烴的百分比,就可利用適當孔徑的分子篩限制異構烷烴進入孔道,也就是說不讓它們與分子篩的內表面接觸,而正構烷烴卻可自由出入,並在內表面的酸性中心上發生裂解反應而與異構烷烴分離。

分子篩,工藝生產中的腎小球


分子篩,工藝生產中的腎小球



3A分子篩


3A分子篩,又稱KA分子篩。3A分子篩的孔徑為3A,主要用於吸附水,不吸附直徑大於3A的任何分子。適用於氣體和液體的乾燥,烴的脫水。可廣泛應用於石油裂解氣,乙烯,丙烯及天然氣的深度乾燥。根據工業上的應用特點,我們生產的分子篩具有更快的吸附速度、更多的再生次數、更高的抗碎強度及抗污染能力,提高了分子篩的利用效率並延長了分子篩的使用壽命,是石油、化工行業中氣液相深度乾燥、精鍊、聚合所必需的首選乾燥劑。


分子式:0.4K2O 0.6Na2O Al2O3 2.OSiO2 4.5H2O


技術指標:

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具體應用:


各種液體(如乙醇)的乾燥


空氣的乾燥


製冷劑的乾燥


天然氣、甲烷氣的乾燥


不飽和烴和裂解氣、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的乾燥。


注意事項:


分子篩在使用前應防止預吸附水、有機氣體或液體,否則,應予以再生。


再生:


1.脫除水分:視再生氣的壓力、溫度、含水量而定。一般情況下,200~350℃乾燥氣體在0.3~0.5Kg/平方厘米壓力下,通過分子篩床層3~4小時,使出口溫度到110~180℃,冷卻。


2.脫有機物:用水蒸氣代替有機物,然後脫除水份。


儲存:室溫,相對濕度不大於90%的室內:避免水、酸、鹼、隔絕空氣,密閉保存。


水分子的半徑小於3A分子篩的孔徑,可以被3A分子篩吸附。


4A分子篩:


4A分子篩的孔徑為4A,吸附水,甲醇、乙醇、硫化氫、二氧化硫、二氧化碳、乙烯、丙烯,不吸附直徑大於4A的任何分子(包括丙烷),對水的選擇吸附性能高於任何其他分子。是工業上用量最大的分子篩品種之一。其主要適用於氣體,液體的乾燥。可吸附H2O, NH3, H2S, CO2,SO2,CO,氯甲烷,溴甲烷,乙炔,乙烷,乙烯,丙烯等。廣泛用於油田伴生氣,天然氣等的乾燥。也廣泛用於乙醇的脫水。


分子式:Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O


技術指標:


應用:

分子篩,工藝生產中的腎小球



*空氣、天然氣、烷烴、製冷劑等氣體和液體的深度乾燥。


*氬氣的製取和凈化。


*藥品包裝、電子元件和易變質物質的靜態乾燥。


*油漆、燃料、塗料中作為脫水劑。


*用於天然氣以及各種化工氣體和液體、冷凍劑、藥品、電子材料及易變物質的乾燥,氬氣純化,甲烷、乙烷、丙烷的分離。


再生


1、脫除水分:視再生氣的壓力、溫度、含水量而定。一般情況下,200~350℃乾燥氣體在0.3~0.5Kg/平方厘米壓力下,通過分子篩床層3~4小時,使出口溫度到110~180℃,冷卻。 2.脫有機物:用水蒸氣代替有機物,然後脫除水份。


有沒有合適的分子篩將氮氣和氧氣完全吸附掉?解答:4A分子篩


4A分子篩的具體應用


1.日化----滌劑助劑:


4A分子篩作為洗滌劑助劑的作用主要是交換水中的鈣離子產生軟化水,去除污垢和防止污垢再沉積。


4A分子篩是目前代磷助洗劑中應用最多和應用最成熟的產品。


4A分子篩替代三聚磷酸鈉作洗滌助劑對解決環境污染有著重大作用。


4A分子篩還可用作香皂的成型劑、牙膏的摩擦劑等。


2.環保----污水處理:


4A分子篩可以去除污水中的NH3-N及Pb2+、Cu2+、Zn2+、、Cd2+等。工農業、民用及水產畜牧業排出的污水中含有氨態氮,不僅危害魚類等的生存、污染內養殖環境,而且促進藻類生長,導致江河湖泊的阻塞。由於4A分子篩對NH4+的高選擇交換性,已成功應用於該領域。來源於金屬礦山、冶煉廠、金屬表面處理和化學工業等部門排放的污水,其中所含重金屬離子對人體危害極大。用4A分子篩處理這些污水除了能保證水質合格外,還能回收重金屬。


3.其他用途:


(1)水處理----硬水軟化劑,可以代替目前我國廣泛使用的磺化煤,從而降低成本;


(2)冶金工業----分離劑,分離、提取滷水中的鉀、銣、銫等。在工業上用於富集、分離和提取金屬等工藝過程;


(3)石化工業----催化劑、乾燥劑、吸附劑 ;


(4)農業----土壤改良劑 ;


(5)醫藥----載銀沸石抗菌劑。


5A分子篩


5A分子篩的孔徑為5A,一般稱為鈣分子篩。能吸附小於該孔徑的任何分子,主要應用於正異構烴分離、變壓吸附分離及水和二氧化碳的共吸附,基於5A分子篩的工業應用特點,我們生產的5A分子篩選擇吸附性高、吸附速度快、特別適用於變壓吸附,可適應各種大小的制氧、制氫、制二氧化碳等氣體變壓吸附裝置,是變壓吸附行業中的精品。它除具有3A,4A分子篩所具有的功效外,還可吸附C3—C4正構烷烴,氯乙烷,溴乙烷,丁醇等。可廣泛用於制氧工業中吸附水分,二氧化碳及一些有機氣體。


分子式:0.70CaO·0.30Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O


技術指標:

分子篩,工藝生產中的腎小球



具體應用:


變壓吸附。


空氣凈化脫水和二氧化碳。注意事項:


分子篩在使用前應防止預吸附水、有機氣體或液體,否則,應予以再生。


再生:


1.脫除水分:視再生氣的壓力、溫度、含水量而定。一般情況下,200~350℃乾燥氣體在0.3~0.5Kg/平方厘米壓力下,通過分子篩床層3~4小時,使出口溫度到110~180℃,冷卻。


2.脫有機物:用水蒸氣代替有機物,然後脫除水份。


10X分子篩


化學式:4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·(2.8±0.2) SiO2·(6-7)H2O


硅鋁比:SiO2/ Al2O3≈2.6-3.0


技術指標:


13X分子篩

分子篩,工藝生產中的腎小球



13X分子篩的孔徑10A,吸附小於10A 任何分子,可用於催化劑協載體、水和二氧化碳共吸附、水和硫化氫氣體共吸附,主要應用於醫藥和空氣壓縮系統的乾燥,根據不同的應用有不同的專業品種。


具體應用:空氣分離裝置中氣體凈化,脫除水和二氧化碳。天然氣、液化石油氣、液態烴的乾燥和脫硫。一般氣體深度乾燥。


分子式:Na2O. Al2O3 2.45SIO2. 6.OH2O


技術指標:


空分專用分子篩

分子篩,工藝生產中的腎小球



13X空氣分離專用分子篩是為滿足深冷空分行業的特殊要求,進一步提高分子篩對二氧化碳和水的吸附能力,避免空分過程中出現凍塔現象而生產的專用分子篩,本產品適用於各種大小的深冷空氣分離裝置。具體應用:深冷法制氧制氮中將空氣當中的水和二氧化碳清除乾淨。


分子式:Na2O·Al2O3·2.45SiO2·6.0H2O


技術指標:

分子篩,工藝生產中的腎小球



富氧分子篩


5A小型富氧分子篩是一種特製的5A分子篩,是專為醫療保健制氧機而生產的,該分子篩具有制氧純度高、速度快、使用壽命長的特點,是5A分子篩在醫療保健行業的一個重要應用。


技術指標:

分子篩,工藝生產中的腎小球



該富氧分子篩在二塔工藝流程上(每塔分子篩裝填量為1.3Kg,粒度大小為0.5-0.8mm),在吸附壓力0.18Mpa,常壓解吸,空氣流量為40NL/分的條件下,富氧性能如下:


性能指標:

分子篩,工藝生產中的腎小球



XH系列製冷劑專用分子篩


XH-5分子篩主要用於R12、R22製冷劑的乾燥和凈化,提高製冷效果。


XH-7分子篩適用於冰箱、冰櫃、空調用新型製冷劑R-134a及丁烷等製冷劑的脫水乾燥。


XH-9分子篩適用於車船等用空調及冰箱冰櫃等新型製冷劑的脫水乾燥,是一種通用型的製冷劑用乾燥劑。


中空玻璃專用分子篩

分子篩,工藝生產中的腎小球



中空玻璃通用型分子篩可以同時吸附中空玻璃中的水分和殘留有機物,使中空玻璃即使在很低溫度下仍然保持光潔透明,同時,能充分降低中空玻璃因季節和晝夜溫差巨大變化所承受的強大內外壓力差,徹底解決普通中空玻璃乾燥劑易使中空玻璃膨脹或收縮而導致的扭曲破碎問題,充分延長中空玻璃的使用壽命。


主要用途:


吸附掉生產時密封於中空玻璃空氣層內的水分及雜物。 在中空玻璃壽命期內連續吸附進入空氣層內的水分,以保持和穩定中空玻璃內的低露點。 使用惰性氣體(氬氣和氮氣)可以提高節能效果。為獲得減少噪音及改善熱傳導效果而使用六氟化硫替代空氣時,中空玻璃專用分子篩對六氟化硫幾乎不吸附。


技術指標:


五、分子篩的生產方法

分子篩,工藝生產中的腎小球



水熱合成、水熱轉化和離子交換等法


水熱合成法


用於製取純度較高的產品,以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物(水玻璃、硅溶膠等)、含鋁化合物(水合氧化鋁、鋁鹽等)、鹼(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)和水按適當比例混合,在熱壓釜中加熱一定時間,即析出分子篩晶體。


合成過程可用下式表示:


工業生產流程中一般先合成Na-分子篩,如13X型與10X型分子篩的合成(見圖)。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改變最終產品的結構,如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。


水熱轉化法


在過量鹼存在時,使固態鋁硅酸鹽水熱轉化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤土、硅藻土等,也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低,但產品純度不及水熱合成法。


離子交換法


通常在水溶液中將Na-分子篩轉變為含有所需陽離子的分子篩


例如Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常為氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同,稱為分子篩對陽離子的選擇順序。


例如:13X型分子篩的選擇順序為Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列參數表示交換結果:交換度,即交換下來的Na+量佔分子篩中原有Na+量的百分數;交換容量,為每100克分子篩中交換的陽離子毫克當量數;交換效率,表示溶液中陽離子交換到分子篩上的質量百分數。為了製取合適的分子篩催化劑,有時尚需將交換所得產物與其他組分調配,這些組分可能是其他催化活性組分、助催化劑、稀釋劑或粘合劑等,調配好的物料經成型即可進行催化劑的活化。


——end——


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