由此構(gòu)成的蛋白多糖聚合體曲折盤(pán)繞,形成多微孔的篩狀結(jié)構(gòu),稱(chēng)為?分子篩。分子篩只允許小于其微?分子篩孔的物質(zhì)通過(guò),對(duì)大于其微孔的大分子物質(zhì)、細(xì)菌等則具有屏障作用。使基質(zhì)成為限制細(xì)菌等有害物質(zhì)擴(kuò)散的防御屏障。溶血性鏈球菌和癌細(xì)胞等能產(chǎn)生透明質(zhì)酸酶,分解蛋白多糖,破壞基質(zhì)結(jié)構(gòu),得以擴(kuò)散。蛋白多糖聚合體上還結(jié)合著許多親水基團(tuán),能結(jié)合大量水分子,形成細(xì)胞外“儲(chǔ)水庫(kù)”。
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(duì)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(diǎn)不同的分子分離開(kāi)來(lái),即具有“篩分”分子的作用,故稱(chēng)分子篩。由于分子篩具有吸附能力高,熱穩(wěn)定性強(qiáng)等其它吸附劑所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn),使得分子篩獲得廣泛的應(yīng)用。
在生物大分子領(lǐng)域,常見(jiàn)的有bio-rad SEC分子篩預(yù)裝柱。
美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),通過(guò)調(diào)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(nèi)部有著大量均勻的微孔,尺寸比孔洞小的分子能夠穿過(guò),而大分子不能穿過(guò),因此可以起到分離不同分子的作用,這類(lèi)材料被稱(chēng)為分子篩。
有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法:
?、佟∷疅岷铣煞ā∮糜谥迫〖兌容^高的產(chǎn)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(dāng)比例混合,在熱壓釜中加熱一定時(shí)間,即析出分子篩晶體。合成過(guò)程可用下式表示:
工業(yè)生產(chǎn)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(guò)程中添加某些添加劑可以改變終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。
?、凇∷疅徂D(zhuǎn)化法 在過(guò)量堿存在時(shí),使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉(zhuǎn)化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤(rùn)土、硅藻土等,也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低,但產(chǎn)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(zhuǎn)變?yōu)楹兴桕?yáng)離子的分子篩,通式如下:
式中 Z-表示陰離子骨架,Me+表示需交換的陽(yáng)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(zhì)的陽(yáng)離子交換到分子篩上的難易程度不同,稱(chēng)為分子篩對(duì)陽(yáng)離子的選擇順序,例如:13X型分子篩的選擇順序?yàn)锳g+、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(shù)表示交換結(jié)果:交換度,即交換下來(lái)的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分?jǐn)?shù);交換容量,為每100克分子篩中交換的陽(yáng)離子毫克當(dāng)量數(shù);交換效率,表示溶液中陽(yáng)離子交換到分子篩上的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。為了制取合適的分子篩催化劑,有時(shí)尚需將交換所得產(chǎn)物與其他組分調(diào)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(diào)配好的物料經(jīng)成型即可進(jìn)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(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)非金屬材料。其晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑大小為分子數(shù)量級(jí),允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入,因此能將混合物中的分子按照直徑大小加以篩分,故稱(chēng)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(diǎn),使得分子篩得到廣泛應(yīng)用。
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(lǐng)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(gòu)烷烴的分離、二甲苯異構(gòu)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(yīng)用于洗滌助劑、放射性廢料與廢液的處理;催化材料主要應(yīng)用于石油煉制與加工、石油化工、煤化工與精細(xì)化工領(lǐng)域中大量工業(yè)催化過(guò)程。
長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)際分子篩廠(chǎng)商憑借在分子篩研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)以及資金優(yōu)勢(shì),通過(guò)兼并重組,逐漸形成了對(duì)分子篩行業(yè)的寡頭壟斷,主導(dǎo)著全球分子篩的市場(chǎng),攫取高額利潤(rùn)。
在國(guó)內(nèi)分子篩催化劑領(lǐng)域,石油化工和煤化工是分子篩催化劑的主要應(yīng)用領(lǐng)域。目前,中石油、中石化等大型央企完全主導(dǎo)和壟斷了石油化工領(lǐng)域的催化劑市場(chǎng),該領(lǐng)域分子篩催化劑的研發(fā)和生產(chǎn)都集中在這些大型央企,只有極少數(shù)民營(yíng)企業(yè)能夠涉足該領(lǐng)域的分子篩催化劑的研發(fā)生產(chǎn),導(dǎo)致石油化工領(lǐng)域的分子篩催化劑市場(chǎng)較為封閉。
在能源化工方面:二甲醚羰基化后加氫生成乙醇技術(shù)路線(xiàn)是一條環(huán)境友好型新技術(shù)路線(xiàn)。近年來(lái),有關(guān)科研院校和分子篩企業(yè)正在研究分子篩產(chǎn)品在二甲醚羰基化反應(yīng)中的應(yīng)用,開(kāi)發(fā)出催化活性和乙酸甲酯選擇性更高、沒(méi)有誘導(dǎo)期的新型煤制乙醇分子篩催化劑;煤制丙烯吸附劑目前存在主要問(wèn)題是吸附量低、易粉化,行業(yè)內(nèi)的有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在對(duì)煤制丙烯分子篩吸附劑的粉體合成、成型和焙燒工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),提高分子篩吸附劑的吸附量和機(jī)械強(qiáng)度,降低磨耗率。