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。
在生物大分子領(lǐng)域,常見的有bio-rad SEC分子篩預(yù)裝柱。
美國科學家發(fā)現(xiàn),通過調(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,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。
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(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 在過量堿存在時,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。
2016年至2018年,全球分子篩吸附劑消費量復(fù)合增長率為5.01%,預(yù)計2018年至2025年,全球分子篩吸附劑消費量復(fù)合增長率達5.52%。全球分子篩吸附劑的消費數(shù)量和市場容量呈穩(wěn)步增長趨勢。
在工業(yè)制氧和干燥領(lǐng)域:近年來,分子篩吸附劑行業(yè)在工業(yè)制氧和干燥領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展主要在水熱合成的主流技術(shù)路線基礎(chǔ)上進行技術(shù)創(chuàng)新和工藝優(yōu)化,不斷推出更節(jié)能、生產(chǎn)成本更低的產(chǎn)品來保持市場競爭力。
在醫(yī)療保健制氧方面:隨著分子篩吸附性能的提升,制氧設(shè)備開始朝小型化方向發(fā)展。分子篩變壓吸附制氧法因占地面積小,制氧,開始在醫(yī)院供氧系統(tǒng)得到應(yīng)用,未來將向中小醫(yī)院進一步普及。分子篩式制氧機因制氧濃度高、使用方便、攜帶安全等特點開始成為家用制氧機的重要品種。未來,隨著人民日益關(guān)注身體健康,分子篩制氧機作為醫(yī)療保健用氧的關(guān)鍵設(shè)備將廣泛應(yīng)用于高原和家用制氧人群。
在能源化工方面:二甲醚羰基化后加氫生成乙醇技術(shù)路線是一條環(huán)境友好型新技術(shù)路線。近年來,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,開發(fā)出催化活性和乙酸甲酯選擇性更高、沒有誘導(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題是吸附量低、易粉化,行業(yè)內(nèi)的有關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)正在對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)進行改進,提高分子篩吸附劑的吸附量和機械強度,降低磨耗率。
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