分子筛是一种具有大小均匀的孔（非常小的孔）的材料。这些孔径的大小与小分子相似，因此大分子不能进入或被吸附，而较小的分子可以。当分子混合物迁移通过称为筛子（或基质）的多孔半固体物质的固定床时，最高分子量的组分（无法进入分子孔）首先离开床，随后是依次较小的分子。一些分子筛用于尺寸排阻色谱，这是一种根据分子尺寸对分子进行分类的分离技术。其他分子筛用作干燥剂（一些例子包括活性炭和硅胶）。
分子筛的孔径以埃 (Å) 或纳米 (nm) 为单位。根据IUPAC表示法，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）；因此，介孔类别位于中间，孔径在 2 至 50 nm (20-500 Å) 之间。
材料
分子筛可以是微孔、介孔或大孔材料。
微孔材料（
●沸石（铝硅酸盐矿物，不要与硅酸铝混淆）
●LTA沸石：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（电埃洛石）：有两种常见形式，当粘土水合时，层间距为 1 纳米；脱水时（偏埃洛石），层间距为 0.7 纳米。埃洛石自然形成小圆柱体，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 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[编辑]
分子筛经常用于石油工业，特别是用于干燥气流。例如，在液化天然气 (LNG) 行业中，气体的含水量需要降低至 1 ppmv 以下，以防止冰或甲烷包合物造成的堵塞。
在实验室中，分子筛用于干燥溶剂。事实证明，“筛子”优于传统干燥技术，传统干燥技术通常使用腐蚀性干燥剂。
在术语“沸石”下，分子筛用于广泛的催化应用。它们催化异构化、烷基化和环氧化，并用于大规模工业过程，包括加氢裂化和流化床催化裂化。
它们还用于过滤呼吸器的空气供应，例如水肺潜水员和消防员使用的呼吸器。在此类应用中，空气由空气压缩机提供，并通过筒式过滤器，根据应用，该过滤器填充有分子筛和/或活性炭，最终用于给呼吸空气罐充气。这种过滤可以去除颗粒物以及来自呼吸空气供应的压缩机废气产物。
FDA 批准。
美国 FDA 自 2012 年 4 月 1 日起，根据 21 CFR 182.2727 批准硅铝酸钠用于与消费品直接接触。在此批准之前，欧盟已在药品中使用分子筛，独立测试表明分子筛满足所有政府要求，但该行业一直不愿意资助政府批准所需的昂贵测试。
再生
分子筛再生的方法包括压力变化（如在氧气浓缩器中）、用载气加热和吹扫（如在乙醇脱水中使用时）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) 两小时来再生。然而，某些类型的硅胶在接触到足够的水时会“爆裂”。这是由于二氧化硅球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) | 磨损或磨损，W（% 重量/重量） | 用法 |
| 3埃 | 3 | 0.60–0.68 | 19-20日 | 0.3–0.6 | |
| 4埃 | 4 | 0.60–0.65 | 20-21日 | 0.3–0.6 | 水的吸附硅铝酸钠这是 FDA 批准的（参见以下）用作医疗容器中的分子筛，以保持内容物干燥，并作为食品添加剂拥有E号码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，例如药物、电子元件和易腐烂化学品的包装；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 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，非氮敏感的水的吸附聚氨酯 |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21-22日 | 0.3–0.6 | |
| 5Å小型富氧 | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | 专为医疗或健康制氧机设计[需要引用] | |
| 5埃 | 5 | 0.60–0.65 | 20-21日 | 0.3–0.5 | |
| 10倍 | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | 高效吸附，用于气液干燥、脱碳、脱硫及分离芳香烃 |
| 13X | 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、制氧机中氮气与氧气的分离 |
| 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而生产的钾为了钠4A 分子筛（见下文）
用法
3Å分子筛不吸附直径大于3Å的分子。该类分子筛具有吸附速度快、再生能力强、抗破碎性好等特点。耐污染性。这些功能可以提高筛子的效率和使用寿命。 3Å分子筛是石油、化工行业炼油、聚合、化工气液深度干燥必备的干燥剂。
3Å 分子筛用于干燥一系列材料，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 分子筛用于去除乙醇中的水，随后可直接用作生物燃料或间接生产各种产品，如化学品、食品、药品等。由于正常蒸馏无法从乙醇工艺流中除去所有水（乙醇生产中不需要的副产品），因为形成了共沸物在重量浓度约为 95.6% 的情况下，分子筛珠用于通过将水吸附到珠中并使乙醇自由通过，在分子水平上分离乙醇和水。一旦珠子充满水，就可以控制温度或压力，使水从分子筛珠子中释放出来。[15]
3Å分子筛在室温下储存，相对湿度不大于90%。它们在减压下密封，远离水、酸和碱。
4埃
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。通常为以下物质的水溶液硅酸钠和铝酸钠在 80°C 下合并。溶剂浸渍的产品通过在 400 °C 下“烘烤”而“活化”。 4A 筛作为 3A 和 5A 筛的前体，通过阳离子交换的钠为了钾（对于 3A）或钙（5A用）
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 4 Å 的分子，如 NH3、H2S、SO2、CO2、C2H5OH、C2H6 和 C2H4。它们广泛应用于液体和气体的干燥、精炼和净化（如氩气的制备）。
聚酯助剂[编辑]
这些分子筛用于辅助洗涤剂，因为它们可以通过钙离子交换，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，以减轻洗涤剂对环境的影响。它也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物质，例如铵离子、Pb2+、Cu2+、Zn2+ 和 Cd2+。由于对 NH4+ 的高选择性，它们已成功应用于现场作战富营养化以及由于过量的铵离子而对水道产生的其他影响。 4Å 分子筛也被用于去除工业活动中存在的水中重金属离子。
其他用途
农业：土壤改良剂
药材：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生产的钙为了钠4A 分子筛（见上文）
用法
五-埃(5Å) 分子筛常用于石油工业，特别是用于气流净化和化学实验室中的分离化合物和干燥反应原料。它们含有尺寸精确且均匀的微小孔隙，主要用作气体和液体的吸附剂。
使用五埃分子筛进行干燥天然气，同时表演脱硫和脱碳的气体。它们还可用于从支链和多环烃中分离氧、氮和氢的混合物以及油蜡正烃。
五埃分子筛在室温下储存，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、酸和碱接触。
分子筛的形貌
分子筛有多种形状和尺寸。但球形珠比其他形状有优势，因为它们提供较低的压降，由于它们没有任何锋利的边缘而耐磨，并且具有良好的强度，即每单位面积所需的压碎力较高。某些珠状分子筛具有较低的热容量，因此再生过程中的能量需求较低。
使用珠状分子筛的另一个优点是堆积密度通常高于其他形状，因此对于相同的吸附要求，所需的分子筛体积较小。因此，在消除瓶颈时，可以使用珠状分子筛，在相同体积中加载更多吸附剂，并避免任何容器改造。
发布时间：2023年7月18日
