由此構成的蛋白多糖聚合體曲折盤繞,形成多微孔的篩狀結構,稱為?分子篩。分子篩只允許小于其微?分子篩孔的物質通過,對大于其微孔的大分子物質、細菌等則具有屏障作用。使基質成為限制細菌等有害物質擴散的防御屏障。溶血性鏈球菌和癌細胞等能產生透明質酸酶,分解蛋白多糖,破壞基質結構,得以擴散。蛋白多糖聚合體上還結合著許多親水基團,能結合大量水分子,形成細胞外“儲水庫”。
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構,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用。
在生物大分子領域,常見的有bio-rad SEC分子篩預裝柱。
美國科學家發(fā)現,通過調整溫度,能夠地控制一種鈦硅酸鹽材料中的孔洞大小,制造出精密的新型分子篩。 一些晶體材料內部有著大量均勻的微孔,尺寸比孔洞小的分子能夠穿過,而大分子不能穿過,因此可以起到分離不同分子的作用,這類材料被稱為分子篩。
其實在2001年科學家在英國《自然》雜志上報告說,他們發(fā)現一種稱為鈦硅酸鹽ETS-4的物質能夠作為良好的分子篩。當溫度升高時,ETS-4會逐漸脫水,微孔的尺寸隨之減小。利用這種方法,可以在3到4埃(1埃等于十億分之一米)的范圍內精細地調整微孔尺寸。 科學家說,一些常見分子如氮氣、甲烷、氧氣、氬氣和水分子等尺寸都在3至4埃左右,彼此大小相差無幾,用ETS-4制作的分子篩可以有效地將它們分開。 研究人員已經嘗試用ETS-4從氮氣和甲烷混合物中將氮氣的含量由18%降到5%以下,并在分離氬氣與氧氣、氮氣與氧氣的實驗中也取得了成功。據認為這一技術將有重要的商業(yè)應用前景。
有水熱合成、水熱轉化和離子交換等法:
?、佟∷疅岷铣煞ā∮糜谥迫〖兌容^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?分子篩玻璃、硅溶膠等)、含鋁化合物(水合氧化鋁、鋁鹽等)、堿(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(yè)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。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改變終產品的結構,如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。
?、凇∷疅徂D化法 在過量堿存在時,使固態(tài)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。
分子篩產品屬于一種無機非金屬材料,廣泛應用于氣體分離與凈化、富氧燃燒、催化脫硝、核廢水處理、鹽堿地土壤治理和重金屬污染土壤修復等領域,是一種能夠實現節(jié)能減排、環(huán)境治理與生態(tài)修復作用的材料,按《關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》、《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020)》、《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《新材料產業(yè)發(fā)展指南》、《國家支持的高新技術領域》和《當前發(fā)展的高技術產業(yè)化領域指南》(2011年度)等國家政策文件,分子篩行業(yè)可歸類為新材料領域的無機非金屬材料行業(yè)。
由于分子篩具有的吸附性能、離子交換性能和催化性能,被廣泛用作吸附材料、離子交換材料以及催化材料,其中:吸附材料主要用于工業(yè)與環(huán)境領域各種氣體的分離、凈化與干燥,如天然氣、石油裂解氣等化工原料的脫水干燥、節(jié)能型建筑中空玻璃干燥劑、脫二氧化碳和脫硫、正異構烷烴的分離、二甲苯異構體的分離、烯烴分離、氧氮分離、制冷劑干燥等;離子交換材料主要應用于洗滌助劑、放射性廢料與廢液的處理;催化材料主要應用于石油煉制與加工、石油化工、煤化工與精細化工領域中大量工業(yè)催化過程。
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。
在特種分子篩方面:近年來,行業(yè)內企業(yè)正在開發(fā)特種氣體凈化用(如特殊氣氛中痕量成分比如氧、氮的極深度去除)的分子篩、揚聲器降頻分子篩、吸音分子篩、香煙內的香精香味離子交換與吸附分子篩等新興和特殊需求領域所需的分子篩吸附劑產品,進一步拓寬分子篩吸附劑的應用領域。