分子筛基础知识

1、分子筛简介,分子筛的历史,沸石（zeolite） 科学家早在1756年就发现了天然沸石,天然沸石 的形态,分子筛的发展,19世纪末，模拟天然沸石的生长环境，在高温高压下合成人工沸石 20世纪40年代，大规模低温水热合成沸石兴起 1954年末，A型、X型分子筛工业化生产 1959年，我国科学家也成功合成,分子筛的由来,一般我们所说的分子筛，都是指人工合成的沸石，也就是沸石分子筛。 分子筛利用其自身均一的，和分子直径大小相当的微孔孔径，来“筛分”不同尺寸的分子。因此，被形象的称为分子筛。,分子筛的形态,分子筛的数据,10g 分子筛的表面积就超过一个足球场,分子筛数据,分子筛简介,分子筛结构组成,基

2、本结构组成： 阴离子骨架晶穴、孔道 金属阳离子“看门人”，晶孔,阴离子骨架结构,一级结构单元： 硅（铝）氧骨架结构,阴离子骨架结构,二级结构单元： 多元环,每个端点代表一个硅（铝）原子 每条边代表一个氧桥,=,阴离子骨架结构,特征结构晶体的形成：,典型骨架结构的形成,1. A型分子筛,笼,典型骨架结构的形成,2. X型分子筛,笼,典型骨架结构,特征结构晶体：,A型分子筛晶体结构,X（Y）型分子筛晶体结构,阴离子骨架结构,1.晶穴 有效体积最大的晶穴，就是主晶穴 晶穴的体积决定着可容纳的分子数目,笼,阴离子骨架结构,2.(主)晶孔 (主)晶穴与(主)晶穴间相通的部位 主晶孔的孔径决定着各种分子能

3、否进入内部,笼,八元环,D,金属阳离子,由于铝氧四面体带一单位负电荷，需要阳离子来平衡整个晶体结构 它们在分子筛骨架结构中的位置，对分子筛的性质影响巨大,金属阳离子对分子筛的改性,A型分子筛： 3A、4A、5A,1）Ca交换Na，Ca优先占据六元环，Na优先从八元环位置被交换，当有4个Na被交换时，必有一个八元环位置会空出，当70%以上Na被交换时，即笼中有8个Na被交换时，占据八元环位置的Na就被全部交换，八元环就全部空出。主晶孔的孔径就放大到5。 2）K交换Na，K优先占据八元环的位置，由于K离子半径1.33大于Na离子的半径0.95，孔径缩小至3。,Na,Ca2,4A型,5A型,钠源,铝

4、源,铝酸钠,硅源,分子筛生产流程图,硅铝酸盐,原粉,滚球、挤条,半成品,中间产品,初步干燥,检验,活化,成品,分子筛的物化特性,1. 物理性质 2. 吸附性质,分子筛的物理性质,1. 孔径： 具有大量均匀的微孔，孔径与一般物质的分子数量级相当，孔径分布相对均一。 2.孔容： 具有中空的骨架结构，晶穴体积约占总体积的40%50% 3. 比表面： 单位质量固体所占有的表面积，m2/g,分子筛的吸附性质,1. 吸水性 2. 吸附应用,分子筛的吸水性,1. 吸水量 2. 低分压下的吸水性 湿度30%以下，相比硅胶、氧化铝优势明显 3. 高温下的吸水性 室温以上，吸水量下降慢，高温下仍有吸水能力 4.

5、高速气流中的吸水性 随着气体线速度的增加，吸水量的衰减很慢 5. 干燥效率 吸水处理后气体的露点,吸水量,低分压下的吸水性,高温下的吸水性,高速气流中的吸水性,分子筛的分析测定 (略),外形、物相的测定 化学组成测定 吸附性能测定,我司分子筛的分析测定,原粉，活化粉： PH值测定，交换度测定，升温热测定 成品分子筛：,谢谢！,外形、物相的测定,1. 电子显微技术 光学显微镜，电子显微镜 扫描电镜(SEM) 透射电镜(TEM) 2. X射线衍射(XRD) 晶胞尺寸，晶体结构，物相组成的定性和定量分析 3. 核磁共振 4. 红外光谱,A型分子筛扫描电镜照片,A型分子筛透射电镜照片,X型分子筛透射电镜照片,化学组成测定,1. 水分的测定（含水量） 灼烧失重法，575 卡尔费休法 2. 氧化硅的测定（硅铝比） 3. 氧化铝的测定（硅铝比） 4. 氧化钠的测定（交换度） 火焰光度法（氧化钾、氧化钙亦可）,吸附性能测定,1. 吸附量的测定 2. 孔径(分布)的测定 比表面、孔容的测定 吸附等温线，穿透曲线,吸附量的测定,1）静态吸附法 A.真空重量法 B.真空容量法静态体积法 C.折射法 2）动态吸附法 A.