深圳制氮機(jī)分子篩的主要特征

   狹義上講，分子篩是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，由硅氧四面體或鋁氧四面體通過(guò)氧橋鍵相連而形成分子尺寸大小（通常為0.3~2.0 nm）的孔道和空腔體系，從而具有篩分分子的特性。然而隨著分子篩合成與應(yīng)用研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)了磷鋁酸鹽類分子篩，并且分子篩的骨架元素（硅或鋁或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可達(dá)到2 nm以上，因此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，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子篩分別稱為微孔、介孔和大孔分子篩。由于具有較大的孔徑，成為較大尺寸分子反應(yīng)的良好載體，但介孔材料的孔壁為非晶態(tài)，致使其水熱穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性尚不能滿足石油化工應(yīng)用所需的苛刻條件。 　　由于含有電價(jià)較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水，水分子在加熱后連續(xù)地失去，但晶體骨架結(jié)構(gòu)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(nèi)部中來(lái)，而把比孔道大的分子排斥在外，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(diǎn)不同的分子，飽和程度不同的分子分離開(kāi)來(lái)，即具有“篩分”分子的作用，故稱為分子篩。目前分子篩在冶金，化工，電子，石油化工，天然氣等工業(yè)中廣泛使用。

常用分子篩
氣體行業(yè)常用的分子篩型號(hào)； 　　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。

分子篩特點(diǎn)
分子篩吸濕能力極強(qiáng)，用于氣體的純化處理，保存時(shí)應(yīng)避免直接暴露在空氣中。存放時(shí)間較長(zhǎng)并已經(jīng)吸濕的分子篩使用前應(yīng)進(jìn)行再生。分子篩忌油和液態(tài)水。使用時(shí)應(yīng)盡量避免與油及液態(tài)水接觸。工業(yè)生產(chǎn)中干燥處理的氣體有，空氣，氫氣，氧氣，氮?dú)?，氬氣?用兩只吸附干燥器并聯(lián)，一只工作，同時(shí)另一只可以進(jìn)行再生處理。相互交替工作和再生，以保證設(shè)備連續(xù)運(yùn)行。干燥器在8-12℃下工作，在加溫至350℃下沖氣再生。不同規(guī)格的分子篩再生溫度略有不同。分子篩對(duì)某些有機(jī)氣相反應(yīng)具有良好的催化作用。
 　　又稱泡沸石或沸石，是一種結(jié)晶型的鋁硅酸鹽，其晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道，孔徑為分子大小的數(shù)量級(jí)，它只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大小加以篩分。故稱分子篩。早在200多年前，B.克龍施泰特第一個(gè)把鋁硅酸鹽命名為泡沸石，化學(xué)組成通式為 式中M與n是金屬離子及其價(jià)數(shù)；x是二氧化硅的分子數(shù)；y是水的分子數(shù)；p是鋁的原子數(shù)；q是硅的原子數(shù)。分子篩在化學(xué)工業(yè)中作為固體吸附劑，被其吸附的物質(zhì)可以解吸，分子篩用后可以再生。還用于氣體和液體的干燥、純化、分離和回收。20世紀(jì)60年代開(kāi)始，在石油煉制工業(yè)中用作裂化催化劑，現(xiàn)在已開(kāi)發(fā)多種適用于不同催化過(guò)程的分子篩催化劑。

分子篩種類
分子篩有天然沸石和合成沸石兩種。①天然沸石大部分由火山凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)沉積巖在海相或湖相環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)而形成。目前已發(fā)現(xiàn)有1000多種沸石礦，較為重要的有35種，常見(jiàn)的有斜發(fā)沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等國(guó)，中國(guó)也發(fā)現(xiàn)有大量絲光沸石和斜發(fā)沸石礦床，日本是天然沸石開(kāi)采量最大的國(guó)家。②因天然沸石受資源限制，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，大量采用合成沸石（見(jiàn)表）。
 　　商品分子篩常用前綴數(shù)碼將晶體結(jié)構(gòu)不同的分子篩加以分類，如3A型、4A型、5A型分子篩。4A型即表中A類，孔徑4&Aring；。含Na+的A型分子篩記作Na-A，若其中Na+被K+置換，孔徑約為3&Aring；，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5&Aring；，即為5A型分子篩。

分子篩性能
分子篩為粉末狀晶體，有金屬光澤，硬度為3～5，相對(duì)密度為2～2.8，天然沸石有顏色，合成沸石為白色，不溶于水，熱穩(wěn)定性和耐酸性隨著SiO2/Al2O3組成比的增加而提高。分子篩有很大的比表面積，達(dá)300～1000m2/g，內(nèi)晶表面高度極化，為一類高效吸附劑，也是一類固體酸，表面有很高的酸濃度與酸強(qiáng)度，能引起正碳離子型的催化反應(yīng)。當(dāng)組成中的金屬離子與溶液中其他離子進(jìn)行交換時(shí)，可調(diào)整孔徑，改變其吸附性質(zhì)與催化性質(zhì)，從而制得不同性能的分子篩催化劑。

分子篩生產(chǎn)方法
有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法：①　水熱合成法　用于制取純度較高的產(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（見(jiàn)圖）。在水熱合成過(guò)程中添加某些添加劑可以改變最終產(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。 　?、邸‰x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。