離子交換法 通常在水溶液中將Na-分子篩轉變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩,通式如下: 式中 Z-表示陰離子骨架,Me+表示需交換的陽離子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常為 中空玻璃分子篩氯化物、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+量占分子篩中原有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。為了制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。
分子篩是一種具有規(guī)則、有序、均勻孔道結構的無機非金屬材料。其晶體結構中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑大小為分子數量級,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照直徑大小加以篩分,故稱分子篩,具有吸附、催化、離子交換三大功能。由于分子篩具有吸附能力高、熱穩(wěn)定性好等特點,使得分子篩得到廣泛應用。
我國分子篩行業(yè)起步較晚,一直扮演追趕者角色。20世紀50、60年代,我國開始了分子篩研究,合成了A型、X型、Y型等分子篩,開始進行工業(yè)生產,隨后我國陸續(xù)在上海、大連、河南等地建廠,主要用于生產分子篩吸附劑和脫水脫氧用分子篩。20世紀80年代,金陵石化、吉林大學、中科院大連化學物理研究所等單位開始研發(fā)和工業(yè)化生產分子篩催化劑。
在國內分子篩催化劑領域,石油化工和煤化工是分子篩催化劑的主要應用領域。目前,中石油、中石化等大型央企完全主導和壟斷了石油化工領域的催化劑市場,該領域分子篩催化劑的研發(fā)和生產都集中在這些大型央企,只有極少數民營企業(yè)能夠涉足該領域的分子篩催化劑的研發(fā)生產,導致石油化工領域的分子篩催化劑市場較為封閉。
在國內分子篩吸附劑領域,市場國際化程度高,市場競爭激烈。大部分企業(yè)系民營企業(yè)且規(guī)模較小,年產萬噸級以上的成型分子篩企業(yè)較少。隨著環(huán)保政策的嚴厲執(zhí)行,部分分子篩原粉企業(yè)因為環(huán)保壓力加大、生產成本上升等因素逐漸退出市場。國內低端成型分子篩市場充分競爭;中成型分子篩市場,國際大型分子篩企業(yè)憑借品牌和技術優(yōu)勢仍然具有很強的競爭力。面對國際大型分子篩企業(yè)的競爭,國內成型分子篩企業(yè)需要擁有良好的技術創(chuàng)新能力和較大的生產規(guī)模來應對。
在工業(yè)制氧和干燥領域:近年來,分子篩吸附劑行業(yè)在工業(yè)制氧和干燥領域的技術發(fā)展主要在水熱合成的主流技術路線基礎上進行技術創(chuàng)新和工藝優(yōu)化,不斷推出更節(jié)能、生產成本更低的產品來保持市場競爭力。