分子筛是指具有均匀的微孔,其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛回收的应用非常广泛,可以作干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等,但是使用化学原料合成分子筛的成本很高。常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐,是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小(通常为0.3~2 nm)的孔道和空腔体系,因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。
分子筛对物质的吸附来源于物理吸附,其晶体孔穴内部有很强的极性和库仑场,对极性分子(如水)和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。分子筛回收的孔径分布非常均一,只有分子直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛的晶穴内部。通过吸附的顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子,所以被形象的称为“分子筛”。
分子筛回收的作用:按分子的大小和形状不同的选择吸附作用,对于小的极性分子和不饱和分子,具有选择吸附性能,极性越大,不饱和度越高,其选择吸附性越强。3A分子筛可用于各种液体(如乙醇)的干燥;空气的干燥;制冷剂的干燥;天然气、甲烷气的干燥;不饱和烃和裂解气、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯的干燥。4A分子筛可用于空气、天然气、烷烃、制冷剂等气体和液体的深度干燥;氩气的制取和净化;药品包装、电子元件和易变质物质的静态干燥;油漆、燃料、涂料中作为脱水剂。
分子筛极易吸湿。保存时不应直接暴露在空气中,应放置于干燥处。存放时间较长的并已经吸潮的分子筛,在使用前应进行再生。分子筛回收忌油及液态的水。油能堵塞分子筛的孔穴。特别是再生时,有可能使油份碳化,造成孔穴的堵塞。对含有油份的气体,应先将油气,油水分离后,再进行分子筛塔。由于分子筛在吸附水分时的热量放出,液态水直接与分子筛接触会有大量的热放出。可能发生危险,或破坏分子筛的性能。
分子筛可用于脱水:利用低硅铝比的沸石分子筛的极性亲水性,可以进行空气的干燥。另外近年来将乙醇掺入汽油中替代部分汽油受到广泛重视,作为燃料的乙醇要求其中的水含量低于 0.8%,而由于乙醇和水的共沸,使得通过精馏只能得到 95%的乙醇,对于含水量较低的乙醇脱水,沸石分子筛吸附脱水是优的选择; 此方法中应用的沸石分子筛是A 或X型,而KA 型好,这一方面利用了 A型沸石分子筛的极性,另一方面由于KA沸石分子筛的孔道直径约 0.3nm,水分子可自由进入,而乙醇分子直径大于 0.3nm 不能进入沸石分子筛的孔道。
分子筛在相对湿度30% 时分子筛的吸水量比硅胶,活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低,分子筛的性越发显著,而硅胶,活性氧化铝随着湿度的增加,吸附量不断增加,在相对湿度很低时,它们的吸附量很少;分子筛是可用的高温吸附剂。在100 ℃和1.3 %相对湿度时分子筛可吸附15%重量的水分,比相同条件下活性氧化铝的吸水量大10倍;而比硅胶大20倍以上。所以在较高的温度下,分子筛仍能吸附相当数量的水分,而活性氧化铝,特别是硅胶,大大丧失了吸附能力。