分子篩的主要特性：
1、物理特性:
比熱:約0.95KJ/KgXK(0.23Kcal/KgX℃
導(dǎo)熱系數(shù)(脫水物):2.09KJ/MXK(0.506Kcal/mX℃
水吸附熱:約3780KJ/Kg(915Kcal/Kg)
2、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性:
分子篩能承受600—700℃ 的短暫高溫,但再生溫度一般在400℃ 以下。分子篩可在PH值5-10范圍的介質(zhì)中使用;在鹽溶液中能交換某些金屬陽(yáng)離子。
3、分子篩的特性
分子篩是一類(lèi)結(jié)晶的硅鋁酸鹽,由于它具有均一的孔徑和極高的比表面積,所以具有許多優(yōu)異的特點(diǎn)。(1)按分子的大小和形狀不同的選擇吸附作用,即只吸附那些小于分子篩孔徑的分子。(2)對(duì)于小的極性分子和不飽和分子,具有選擇吸附性能,極性越大,不飽和度越高,其選擇吸附性越強(qiáng)。(3)具有強(qiáng)烈的吸水性。哪怕在較高的溫度、較大的空速和含水量較低的情況下,仍有相當(dāng)高的吸水容量。
3.1、基本特性:
a)分子篩對(duì)水或各種氣,液態(tài)化合物可逆吸附及脫附。
b)金屬陽(yáng)離子易被交換。
c)分子篩內(nèi)部空腔和通道形成非常高的內(nèi)表面積。其內(nèi)表面可高于分子篩顆粒的外表面積的10000-100000倍。
1、根據(jù)分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應(yīng)
分子篩晶體具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu),晶體內(nèi)的晶穴和孔道相互溝通,并且孔徑大小均勻,固定(分子篩空腔直徑一般在6—15埃之間),與通常分子的大小相當(dāng),只有那些直徑比較小的分子才能通過(guò)沸石孔道被分子篩吸附,而構(gòu)型龐大的分子由于不能進(jìn)入沸石孔道,則不被分子篩吸附。而硅膠,活性氧化鋁和活性碳沒(méi)有均勻的孔徑,孔徑分布范圍十分寬廣,所以沒(méi)有篩分性能。
2、根據(jù)分子極性,不飽和度和極化率的選擇吸附
分子篩對(duì)于極性分子和不飽和分子有很高的親和力;在非極性分子中,對(duì)于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢(shì)。此外,沸點(diǎn)越低的分子,越不易被分子篩所吸附。
3.2、分子篩的高效吸附特性:
分子篩對(duì)于H2O、NH3、H2S、CO2 等高分子極性具有很高的親和力,特別是對(duì)于水,在低分壓(甚至在133帕以下)或低濃度,高溫(甚至在100℃ 以上)等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量。
1、低分壓或低濃度下的吸附
在相對(duì)濕度30% 時(shí)分子篩的吸水量比硅膠,活性氧化鋁都高。隨著相對(duì)濕度的降低,分子篩的優(yōu)越性越發(fā)顯著,而硅膠,活性氧化鋁隨著濕度的增加,吸附量不斷增加,在相對(duì)濕度很低時(shí),它們的吸附量很少。
2、高溫吸附
分子篩是唯一可用的高溫吸附劑。在100 ℃和1.3 %相對(duì)濕度時(shí)分子篩可吸附15%重量的水分,比相同條件下活性氧化鋁的吸水量大10倍;而比硅膠大20倍以上。所以在較高的溫度下,分子篩仍能吸附相當(dāng)數(shù)量的水分,而活性氧化鋁,特別是硅膠,大大喪失了吸附能力。
3、高速吸附
分子篩對(duì)像水等極性分子在分壓或濃度很低時(shí)的吸附速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅膠,活性氧化鋁。雖然在相對(duì)濕度很高時(shí),硅膠的平衡吸水量要高于分子篩,但隨著吸附質(zhì)的線速度的提高,硅膠的吸水率越來(lái)越不如分子篩效率高。
3.3、分子篩的離子交換性
分子篩的一個(gè)重要性能是可以進(jìn)行可逆的離子交換。通過(guò)這種交換,改進(jìn)了分子篩的吸附和催化性能,從而獲得了廣泛的應(yīng)用(如可用于軟化水和廢水處理)。
3.4、分子篩的催化性能
分子篩晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu),孔徑的大小與通常分子相當(dāng);它們具有很大的表面積。而且表面極性很高;平衡骨架負(fù)電荷的陽(yáng)離子,可進(jìn)行離子交換;一些具有催化活性的金屬也可以交換導(dǎo)入晶體,然后以極高的分散度還原為元素狀態(tài);同時(shí)分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì),使分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑,而且成為有效的催化劑和催化劑載體。
四、分子篩的主要技術(shù)指標(biāo)及應(yīng)用范圍
沸石分子篩是一類(lèi)由硅氧四面體和鋁氧四面體通過(guò)共用氧原子相互連接成骨架結(jié)構(gòu)、并具有均勻晶內(nèi)孔道的晶態(tài)微孔材料。通常,天然的和人工合成的沸石分子篩指的是硅鋁酸鹽。
沸石分子篩不僅可應(yīng)用于催化、吸附、分離等過(guò)程,還可用于微激光器、非線性光學(xué)材料及納米器件等新興領(lǐng)域,并在藥物化學(xué)、精細(xì)化工和石油化工等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
分子篩主要應(yīng)用品種有3A、4A、5A、13X以及以上述為基質(zhì)的改性產(chǎn)品。
3A分子篩用途:各種液體(如乙醇)的干燥;空氣的干燥;制冷劑的干燥;天然氣、甲烷氣的干燥;不飽和烴和裂解氣、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。
4A分子篩用途:空氣、天然氣、烷烴、制冷劑等氣體和液體的深度干燥;氬氣的制取和凈化;藥品包裝、電子元件和易變質(zhì)物質(zhì)的靜態(tài)干燥;油漆、燃料、涂料中作為脫水劑。
5A分子篩用途:變壓吸附;空氣凈化脫水和二氧化碳。
13X分子篩用途:空氣分離裝置中氣體凈化,脫除水和二氧化碳;天然氣、液化石油氣、液態(tài)烴的干燥和脫硫;一般氣體深度干燥。
改性分子篩可用于有機(jī)反應(yīng)的催化劑和吸附劑。
加工工藝:利用現(xiàn)有的硅鋁酸鹽礦石或煤矸石等原料,經(jīng)過(guò)粉碎、成型(可造粒或擠條)、高溫?zé)Y(jié)、用氫氧化鈉、氫氧化鉀或氯化鈣等無(wú)機(jī)物水溶液在一定溫度下浸泡一定時(shí)間、然后洗滌、壓濾、粉碎、成型、養(yǎng)生、干燥、活化工藝加工而成。
顆粒度(mm,% ):分子篩的外觀指標(biāo),顆粒度范圍控制在:上,下限之間大于95% ;上,下限及上限加下限均不行超過(guò)5% 。
靜態(tài)水吸附( mg/g):分子篩的主要指標(biāo)。靜態(tài)水吸附量的多少,基本上體現(xiàn)了該分子篩的品質(zhì)。靜態(tài)水吸附的范圍一般在200-265mg/g 之間。
吸附特定介質(zhì)量(mg/g ):分子篩的主要指標(biāo)。不同的分子篩都要按其主要用途和其標(biāo)準(zhǔn)孔徑,由一種特定的介質(zhì)來(lái)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)的結(jié)果,將直觀表明該分子篩的品質(zhì)的優(yōu)劣。
抗壓強(qiáng)度(N/顆):分子篩的主要指標(biāo)。由于使用分子篩的工況條件大多是壓力差較大(特別是吸附與再生切換時(shí)),如果分子篩的抗壓強(qiáng)度不符合要求,極易造成分子篩的破損,除影響分子篩的使用壽命外,還可能使設(shè)備管道堵塞造成嚴(yán)重后果?？箟簭?qiáng)度與吸附容量基本上呈反比關(guān)系。如何在保證吸附容量的基礎(chǔ)上提高抗壓強(qiáng)度,也是提高分子篩質(zhì)量的關(guān)鍵。