分子筛是一种具有均匀大小孔隙（极小孔洞）的材料。这些孔径与小分子的大小相近，因此大分子无法进入或被吸附，而小分子则可以。当分子混合物在被称为分子筛（或基质）的多孔半固体固定床中迁移时，分子量最大的组分（无法进入分子孔）首先离开床层，随后是分子量依次减小的分子。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离的技术。另一些分子筛则用作干燥剂（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命名法，微孔材料的孔径小于2 nm（20 Å），大孔材料的孔径大于50 nm（500 Å）；介孔材料的孔径介于2 nm和50 nm（20–500 Å）之间。
材料
分子筛可以是微孔材料、介孔材料或大孔材料。
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
●蒙脱石混合物
●埃洛石（恩德尔石）：有两种常见形态，水合状态下层间距为1纳米，脱水状态（偏埃洛石）层间距为0.7纳米。埃洛石天然呈小圆柱状，平均直径为30纳米，长度介于0.5至10微米之间。
介孔材料（2–50 nm）
二氧化硅（用于制造硅胶）：24 Å（2.4 nm）
大孔材料（>50 nm）
大孔二氧化硅，200–1000 Å（20–100 nm）
应用程序[编辑]
分子筛常用于石油工业，尤其是在干燥气流方面。例如，在液化天然气（LNG）行业，需要将气体中的含水量降低到1 ppmv以下，以防止冰或甲烷笼形水合物造成堵塞。
在实验室中，分子筛被用于干燥溶剂。“分子筛”已被证明优于传统的干燥技术，后者通常使用强效干燥剂。
分子筛统称为沸石，广泛应用于各种催化反应中。它们可以催化异构化、烷基化和环氧化反应，并用于包括加氢裂化和流化催化裂化在内的大规模工业生产过程。
它们还用于呼吸器供气系统的过滤，例如潜水员和消防员使用的呼吸器。在这些应用中，空气由空气压缩机提供，并流经滤芯过滤器。根据应用的不同，滤芯过滤器内填充有分子筛和/或活性炭，最终用于给呼吸气瓶充气。这种过滤方式可以去除呼吸空气中的颗粒物和压缩机尾气。
获得FDA批准。
美国FDA已于2012年4月1日批准铝硅酸钠用于直接接触消费品，符合21 CFR 182.2727的规定。在此批准之前，欧盟已将分子筛用于药品，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高昂测试费用。
再生
分子筛的再生方法包括压力变化（例如氧气浓缩器）、加热并用载气吹扫（例如用于乙醇脱水）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，硅胶只需在普通烘箱中加热至 120 °C (250 °F) 并保持两小时即可再生。然而，某些类型的硅胶在接触到足够多的水时会“爆裂”。这是由于硅胶球体与水接触时破裂造成的。
| 模型 | 孔径（埃) | 堆积密度（克/毫升） | 吸附水（% w/w) | 磨损或擦伤，W（% w/w） | 用法 |
| 3Å | 3 | 0.60–0.68 | 19-20 | 0.3–0.6 | |
| 4Å | 4 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.6 | 水的吸附铝硅酸钠已获得FDA批准（见）以下用作医用容器中的分子筛，以保持内容物干燥，以及作为食品添加剂拥有E编号E-554（抗结块剂）；优选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水分去除以及饱和烃流的干燥。吸附物质包括SO2、CO2、H2S、C2H4、C2H6和C3H6。通常被认为是极性和非极性介质中的通用干燥剂；[12]分离天然气和烯烃非氮敏感体系中水的吸附聚氨酯 |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21-22 | 0.3–0.6 | |
| 5Å 富氧小 | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | 专为医疗或健康氧气发生器而设计[需要引用] | |
| 5Å | 5 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.5 | |
| 10倍 | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | 高效吸附技术，用于气体和液体的干燥、脱碳、脱硫和分离。芳香烃 |
| 13倍 | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 石油气和天然气的干燥、脱硫和提纯 |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 脱碳空气分离行业的干燥，氧气浓缩器中氮气与氧气的分离 |
| Cu-13X | 10 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.5 |
吸附能力
3Å
近似化学式：((K₂O)₂⁄₃(Na₂O)₁⁄₃)·Al₂O₃·2SiO₂·9/2H₂O
二氧化硅-氧化铝比：SiO2/Al2O3≈2
生产
3A分子筛是通过阳离子交换法制备的钾为了钠在 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。这类分子筛的特点包括吸附速度快、再生能力强、抗压强度高等。抗污染能力这些特性可以提高分子筛的效率和使用寿命。3Å分子筛是石油和化工行业中用于炼油、聚合反应和化学气液深度干燥的必要干燥剂。
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去除水分，所得乙醇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。由于乙醇生产过程中会产生水（乙醇生产过程中的副产品），常规蒸馏无法完全去除乙醇工艺流程中的水分。共沸物浓度约为95.6%（重量比）的分子筛珠可用于在分子水平上分离乙醇和水。其原理是水被吸附到分子筛珠上，而乙醇则能自由通过。当分子筛珠吸附满水后，可以通过控制温度或压力，使水从分子筛珠中释放出来。[15]
3Å分子筛储存在室温下，相对湿度不超过90%。它们在减压下密封，并远离水、酸和碱。
4Å
化学式：Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
硅铝比：1:1 (SiO2/Al2O3≈2)
生产
4Å筛的生产相对简单，因为它既不需要高压也不需要特别高的温度。通常使用水溶液……硅酸钠和铝酸钠在 80 °C 下混合。溶剂浸渍产物通过在 400 °C 下“烘烤”进行“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（对于 3A）或钙（针对 5A）
用法
干燥溶剂
4Å分子筛广泛用于干燥实验室溶剂。它们可以吸收水和其他临界直径小于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（例如氩气的制备）的干燥、精炼和提纯。
聚酯助剂[编辑]
这些分子筛可用于辅助洗涤剂，因为它们可以通过分子筛产生去离子水。钙离子交换可以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，有助于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.
有害废物处理
4Å分子筛可以净化污水中的阳离子，例如：铵离子，如Pb2+、Cu2+、Zn2+和Cd2+。由于对NH4+具有高选择性，它们已成功应用于对抗NH4+的领域。富营养化过量的铵离子还会对水体造成其他影响。4Å分子筛也被用于去除工业活动产生的水中重金属离子。
其他用途
农业：土壤改良剂
药物：加载银沸石抗菌剂。
5Å
化学式：0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2•4.5H2O
二氧化硅-氧化铝比：SiO2/Al2O3≈2
生产
5A分子筛是通过阳离子交换法制备的。钙为了钠在 4A 分子筛中（见上文）
用法
五-埃（5Å）分子筛常用于石油工业领域，特别是用于气体流的净化和化学实验室的分离化合物以及干燥反应起始原料。它们含有尺寸精确均匀的微小孔隙，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除了表演之外脱硫和脱碳气体。它们还可用于分离氧气、氮气和氢气的混合物，以及将油蜡正构烃与支链和多环烃分离。
5埃分子筛储存在室温下，相对湿度纸桶或纸箱包装的含量应低于90%。分子筛不应直接暴露于空气和水中，并应避免接触酸和碱。
分子筛的形态
分子筛有多种形状和尺寸可供选择。但球形分子筛相比其他形状具有优势，例如压降更小、耐磨损（因为没有尖锐边缘）以及强度高（即单位面积所需的压碎力更大）。某些球形分子筛的热容量较低，因此在再生过程中所需的能量也更低。
使用珠状分子筛的另一个优点是其堆积密度通常高于其他形状的分子筛，因此在相同的吸附需求下，所需的分子筛体积更小。因此，在进行瓶颈消除时，可以使用珠状分子筛，在相同体积内装载更多吸附剂，并且无需对容器进行任何改造。
发布时间：2023年7月18日
