分子筛是一种孔径均匀的材料（孔径非常小）。这些孔径与小分子相似，因此大分子无法进入或被吸附，而较小的分子则可以。当分子混合物穿过被称为筛子（或基质）的多孔半固体固定床时，分子量最大的组分（无法进入分子孔）首先离开床层，然后是分子量较小的分子。一些分子筛用于尺寸排阻色谱法，这是一种根据分子大小进行分类的分离技术。其他分子筛用作干燥剂（例如活性炭和硅胶）。
分子筛的孔径以埃 (Å) 或纳米 (nm) 为单位。根据 IUPAC 的定义，微孔材料的孔径小于 2 纳米 (20 Å)，大孔材料的孔径大于 50 纳米 (500 Å)；介孔材料介于两者之间，孔径在 2 至 50 纳米 (20–500 Å) 之间。
材料
分子筛可以是微孔、中孔或大孔材料。
微孔材料（
●沸石（铝硅酸盐矿物，不要与硅酸铝混淆）
●沸石LTA：3–4 Å
●多孔玻璃：10 Å（1 nm）及以上
●活性炭：0～20 Å（0～2 nm）及以上
●粘土
●蒙脱石混合料
●埃洛石（埃洛石）：有两种常见形态：水合状态下，粘土的层间距为1纳米；脱水状态下（偏埃洛石），层间距为0.7纳米。埃洛石天然存在时呈小圆柱体状，平均直径为30纳米，长度在0.5至10微米之间。
介孔材料（2-50纳米）
二氧化硅（用于制造硅胶）：24 Å（2.4 nm）
大孔材料（>50纳米）
大孔二氧化硅，200–1000 Å（20–100 纳米）
应用[编辑]
分子筛常用于石油工业，尤其是用于干燥气流。例如，在液化天然气 (LNG) 工业中，需要将气体中的水含量降低至 1 ppmv 以下，以防止冰或甲烷包合物造成堵塞。
在实验室中，分子筛用于干燥溶剂。事实证明，“分子筛”比传统的干燥技术（通常使用腐蚀性干燥剂）效果更佳。
沸石分子筛广泛应用于各种催化领域。它们可以催化异构化、烷基化和环氧化反应，并用于加氢裂化和流化催化裂化等大规模工业过程。
它们也用于过滤呼吸器（例如潜水员和消防员使用的呼吸器）的空气供应。在这些应用中，空气由空气压缩机提供，然后通过筒式过滤器（根据具体应用，该过滤器内装有分子筛和/或活性炭），最终用于填充呼吸空气罐。这种过滤可以去除呼吸空气供应中的颗粒物和压缩机废气。
FDA 批准。
美国 FDA 已于 2012 年 4 月 1 日根据 21 CFR 182.2727 批准将铝硅酸钠用于与消费品直接接触。在获得批准之前，欧盟已将分子筛用于药物，独立测试表明分子筛符合所有政府要求，但该行业一直不愿意资助政府批准所需的昂贵测试。
再生
分子筛的再生方法包括压力变化（例如在氧气浓缩器中）、加热并用载气吹扫（例如在乙醇脱水中使用）或在高真空下加热。再生温度范围为 175 °C (350 °F) 至 315 °C (600 °F)，具体取决于分子筛的类型。相比之下，硅胶可以通过在普通烤箱中加热至 120 °C (250 °F) 并持续两小时来再生。然而，某些类型的硅胶在接触到足够多的水时会“爆裂”。这是由于二氧化硅球在接触水时破裂造成的。
| 模型 | 孔径（埃) | 堆积密度（克/毫升） | 吸附水（重量百分比) | 磨损或磨蚀，W（重量百分比） | 用法 |
| 3埃 | 3 | 0.60–0.68 | 19–20 | 0.3–0.6 | |
| 4埃 | 4 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.6 | 吸附水铝硅酸钠已获得 FDA 批准（见以下) 用作医疗容器中的分子筛，以保持内容物干燥，并食品添加剂拥有电子号码E-554（抗结块剂）；适用于封闭液体或气体系统中的静态脱水，例如药品、电子元件和易腐化学品的包装；印刷和塑料系统中的除水以及饱和烃流的干燥。吸附物质包括二氧化硫、二氧化碳、硫化氢、乙烷、乙烷和乙烷。通常被认为是极性和非极性介质中的通用干燥剂；[12]分离天然气和烯烃，吸附水在非氮敏感聚氨酯 |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21–22 | 0.3–0.6 | |
| 5Å小分子富氧 | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | 专为医疗或健康设计的氧气发生器[需要引用] | |
| 5埃 | 5 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.5 | |
| 10倍 | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | 高效吸附，用于气体、液体的干燥、脱碳、脱硫及分离芳香烃 |
| 13倍 | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 石油气、天然气的干燥、脱硫、净化 |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 脱碳空气分离工业中的干燥，氧气浓缩器中氮气和氧气的分离 |
| 铜-13X | 10 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.5 |
吸附能力
3埃
近似化学式：((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3 • 2 SiO2 • 9/2 H2O
硅铝比：SiO2/Al2O3≈2
生产
3A 分子筛是通过阳离子交换制备的钾为了钠在 4A 分子筛中（见下文）
用法
3Å分子筛不吸附直径大于3Å的分子。这类分子筛的特点是吸附速度快、再生能力强、抗破碎性能好，抗污染能力.这些特性可以提高分子筛的效率和寿命。3Å分子筛是石油和化学工业中炼油、聚合和化学气液深度干燥的必备干燥剂。
3Å 分子筛可用于干燥多种材料，例如乙醇， 空气，制冷剂，天然气和不饱和烃后者包括裂解气，乙炔，乙烯，丙烯和丁二烯.
3Å分子筛用于从乙醇中除去水分，乙醇随后可直接用作生物燃料，或间接用于生产各种产品，例如化学品、食品、药品等。由于常规蒸馏无法完全除去乙醇工艺流中的水分（乙醇生产过程中产生的不良副产品），因为会形成共沸物分子筛珠的浓度约为95.6%（重量百分比），用于在分子水平上分离乙醇和水。分子筛珠吸附水分，使乙醇自由通过。当珠子充满水后，可以控制温度或压力，使水分从分子筛珠中释放出来。[15]
3Å分子筛储存于室温、相对湿度不超过90%的减压密封环境中，远离水、酸、碱。
4埃
化学式：Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
硅铝比：1:1（SiO2/Al2O3≈2）
生产
4Å分子筛的生产相对简单，因为它不需要高压或特别高的温度。通常，水溶液硅酸钠和铝酸钠在80°C下混合。溶剂浸渍的产品在400°C下烘烤“活化”。4A筛通过以下方式作为3A和5A筛的前体：阳离子交换的钠为了钾（适用于 3A）或钙（适用于 5A）
用法
干燥溶剂
4Å分子筛广泛用于干燥实验室溶剂。它们可以吸附水以及其他临界直径小于4Å的分子，例如NH3、H2S、SO2、CO2、C2H5OH、C2H6和C2H4。它们广泛用于液体和气体的干燥、精制和净化（例如氩气的制备）。
聚酯剂添加剂[编辑]
这些分子筛用于辅助洗涤剂，因为它们可以通过以下方式产生去离子水钙离子交换，去除并防止污垢沉积。它们被广泛用于替代磷4Å分子筛在替代三聚磷酸钠作为洗涤剂助剂方面发挥着重要作用，可以减轻洗涤剂对环境的影响。它还可以用作肥皂成型剂和牙膏.
有害废弃物处理
4Å分子筛可以净化污水中的阳离子，例如铵离子、Pb2+、Cu2+、Zn2+和Cd2+。由于对NH4+具有较高的选择性，它们已成功应用于现场对抗富营养化以及因过量铵离子对水道造成的其他影响。4Å分子筛也被用于去除因工业活动而存在于水中的重金属离子。
其他目的
农业：土壤改良剂
药品：载银沸石抗菌剂。
5埃
化学式：0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2•4.5H2O
硅铝比：SiO2/Al2O3≈2
生产
5A分子筛是通过阳离子交换制备的钙为了钠在 4A 分子筛中（见上文）
用法
五-埃(5Å) 分子筛通常用于石油工业，特别是用于气流净化和化学实验室分离化合物并干燥反应原料。其孔径精确且均匀，主要用作气体和液体的吸附剂。
五埃分子筛用于干燥天然气以及表演脱硫和脱碳气体。它们还可用于分离氧气、氮气和氢气的混合物，以及从支链和多环烃中分离油蜡正构烃。
五埃分子筛在室温下保存，相对湿度低于90%采用纸板桶或纸箱包装。分子筛不应直接暴露在空气中，并应避免与水、酸、碱接触。
分子筛的形态
分子筛的形状和尺寸多种多样。但球形分子筛比其他形状更具优势，因为它们压降更低，由于没有锋利的边缘而更耐磨损，并且强度更高，也就是说，单位面积所需的破碎力更高。某些珠状分子筛的热容量更低，因此再生过程中的能量需求也更低。
使用珠状分子筛的另一个优势是其堆积密度通常高于其他形状的分子筛，因此在相同的吸附要求下，所需的分子筛体积更少。因此，在消除瓶颈效应时，可以使用珠状分子筛，在相同体积内装载更多吸附剂，并避免任何容器改造。
发布时间：2023年7月18日
