分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有“筛分”分子的作用,故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高,热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点,使得分子筛获得广泛的应用。
在生物大分子领域,常见的有bio-rad SEC分子筛预装柱。
美国科学家发现,通过调整温度,能够地控制一种钛硅酸盐材料中的孔洞大小,制造出精密的新型分子筛。 一些晶体材料内部有着大量均匀的微孔,尺寸比孔洞小的分子能够穿过,而大分子不能穿过,因此可以起到分离不同分子的作用,这类材料被称为分子筛。
有水热合成、水热转化和离子交换等法:
① 水热合成法 用于制取纯度较高的产品,以及合成自然界中不存在的分子筛。将含硅化合物(水 分子筛玻璃、硅溶胶等)、含铝化合物(水合氧化铝、铝盐等)、碱(氢氧化钠、氢氧化钾等)和水按适当比例混合,在热压釜中加热一定时间,即析出分子筛晶体。合成过程可用下式表示:
工业生产流程中一般先合成Na-分子筛,如13X型与10X型分子筛的合成。在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变终产品的结构,如加入季胺盐可得到ZSM-5型分子筛。
② 水热转化法 在过量碱存在时,使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等,也可用合成的硅铝凝胶颗粒。此法成本低,但产品纯度不及水热合成法。
分子筛是一种具有规则、有序、均匀孔道结构的无机非金属材料。其晶体结构中有规整而均匀的孔道,孔径大小为分子数量级,允许直径比孔径小的分子进入,因此能将混合物中的分子按照直径大小加以筛分,故称分子筛,具有吸附、催化、离子交换三大功能。由于分子筛具有吸附能力高、热稳定性好等特点,使得分子筛得到广泛应用。
由于分子筛具有的吸附性能、离子交换性能和催化性能,被广泛用作吸附材料、离子交换材料以及催化材料,其中:吸附材料主要用于工业与环境领域各种气体的分离、净化与干燥,如天然气、石油裂解气等化工原料的脱水干燥、节能型建筑中空玻璃干燥剂、脱二氧化碳和脱硫、正异构烷烃的分离、二甲苯异构体的分离、烯烃分离、氧氮分离、制冷剂干燥等;离子交换材料主要应用于洗涤助剂、放射性废料与废液的处理;催化材料主要应用于石油炼制与加工、石油化工、煤化工与精细化工领域中大量工业催化过程。
在制氢方面:近年来,制氢分子筛除用于氢气提纯外,还在尾气回收上得到应用,帮助设备使用单位实现节能减排目标。在发行人的JLPH5分子筛应用于中国石化青岛石油化工有限公司7万吨/年聚丙烯装置前,该装置产生的聚丙烯尾气直接燃烧排放,造成了每年数百吨丙烯的浪费,且污染了大气环境。
在环境修复方面:近年来,部分科研机构开始尝试运用分子筛对盐碱地进行修复改良,取得了良好的修复效果。未来,利用分子筛治理盐碱地的方法将会在更大范围实验推广。