分子筛论文

分

子

筛

系别：13级化学系

班级：化学1班

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学号：************

前言

多孔材料在许多领域有着广泛的应用，如微孔分子筛作为主要的催化材料、吸附分离材料和离子交换材料，在石油加工、石油化工、精细化工以及日用化工中起着越来越重要的作用。

1932年，McBain提出了“分子筛”的概念。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。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等。

分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构，在晶格中存在着金属阳离子（如Na+，K+，Ca2+，Li+ 等），以平衡晶体中多余的负电荷。分子筛的类型按其晶体结构主要分为：A型，X型，Y型等。

接下来我们可以了解到分子筛的定义以及相关概念，分子筛的不同分类、分子筛的特点和性质，认识分子筛的结构和应用，了解分子筛的发展现状。

关键词：分子筛硅酸铝盐吸附剂合成沸石多微孔晶体

一．分子筛的定义

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优先吸附能力，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。二．概念解析

分子筛作用：自然界中存在的某些硅酸盐和铝硅酸盐具有笼形三维结构，这些均匀的笼可以有选择的吸附一定大小的分子。这种作用叫做分子筛作用。

沸石分子筛：通常把例如八面沸石、丝光沸石这样的天然硅酸盐和铝硅酸盐叫做沸石分子筛。

分子筛：通常把人工合成的铝硅酸盐称为分子筛，例如X型分子筛、A型分子筛。

三．分子筛的分类

分子筛有天然沸石和合成沸石两种。

天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最大的国家。

因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，大量采用合成沸石。商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类，如

3A型、4A型、5A型分子筛。含Na+的A型分子筛记作Na-A，若其中Na+被K+置换，即为3A型分子筛；如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换，即为5A型分子筛。

1.3A分子筛

化学式：2/3K2O·1/3Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O

硅铝比：SiO2/ Al2O3≈2

2.4A分子筛

化学式：Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O

硅铝比：SiO2/ A l2O3≈2

应用：主要用于天然气以及各种化工气体和液体、冷冻剂、药品、电子材料及易变物质的干燥，氩气纯化，甲烷、乙烷、丙烷的分离。

3.10X分子筛

化学式：4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·（2.8±0.2) SiO2·（6-7)H2O 硅铝比：SiO2/ Al2O3≈2.6-3.0

应用：主要用于吸附分离芳烃及石蜡精制

4.13X分子筛

化学式：Na2O·Al2O3·（2.8±0.2）SiO2·（6-7）H2O

硅铝比：SiO2/Al2O3≈2.6-3.0

应用：主要用于气体的干燥与净化，空分装置原料气的净化（同

时去除H2O和CO2），液态碳氢化合物和天然气的脱硫（去除硫化氢和硫醇），催化剂载体。

5.富氧分子筛

5A小型富氧分子筛是一种特制的5A分子筛，是专为医疗保健制氧机而生产的，该分子筛具有制氧纯度高、速度快、使用寿命长的特点，是5A分子筛在医疗保健行业的一个重要应用。

化学式：4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·2 SiO2

硅铝比：SiO2/Al2O3≈2

应用：除具有一般5A分子筛的特性外，主要用于变压吸附制氧。

四．分子筛的结构

分子筛（又称合成沸石）是一种硅铝酸盐多微孔晶体。它是由硅氧、铝氧四面体组成基本的骨架结构，在晶格中存在着金属阳离子（如Na+，K+，Ca2+，Li+ 等），以平衡晶体中多余的负电荷。

五．分子筛的性能、

分子筛为粉末状晶体，有金属光泽，硬度为3～5，相对密度为2～2.8，天然沸石有颜色，合成沸石为白色，不溶于水，热稳定性和耐酸性随着SiO2/Al2O3组成比的增加而提高。分子筛有很大的比表面积，达300～1000m2/g，内晶表面高度极化，为一类高效吸附剂，也是一类固体酸，表面有很高的酸浓度与酸强度，能引起正碳离子型的催化反应。当组成中的金属离子与溶液中其他离子进行交换时，可调整孔径，改变其吸附性质与催化性质，从而制得不同性能的分子筛催化剂。

分子筛又根据不同物质的极性或可极化性而优先吸附的次序。一般极性强的分子容易被吸附。分子筛的热稳定性好，能经受住600摄氏度-700摄氏度的短暂高温，分子筛不熔于水，但溶解于强酸和强碱，故可在PH5-11的介质中使用，在盐溶液中能交换其他阳离子。

六．分子筛的工作原理

吸附功能：分子筛对物质的吸附来源于物理吸附（范德华力），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。

筛分功能：分子筛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。

通过吸附的优先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”。

七．分子筛的特点与应用领域

分子筛的特点：分子筛的孔道具有非常高的内表面积，为此分子筛适合用作深度干燥，选择吸附和催化，与其它吸附剂比较分子筛有突出的特性：1、非常高的吸附容量2、选择性吸附和分离3、催化特性4、离子交换特性

分子筛的用途：分子筛的特性使其广泛应用于石油化工、天然气、冷冻、食品等领域。主要应用范围有：1、气体和液体的干燥；2、气体和液体的纯化；3、气体和液体的分离；4、加氢裂化，催化裂化和异构化催化剂；5、洗涤助剂和软水剂。

八．分子筛的发展及国内外研究现状

最早被应用于分离领域的分子筛是自然界存在的沸石。目前世界上累计发现的天然沸石大约为40种，其中能够确定结构的大约为30种。早期沸石主要用于脱水、有机蒸汽中的小分子的吸附等等。随后人们根据天然沸石出产的地质条件，人工合成出了低硅沸石。到19世纪50年代末，低硅分子筛已经大量应用于气体吸附、石油化学工业中得催化裂化与异构化及离子交换等领域。

如今多孔分子筛材料的研究已经成为多学科包括化学、材料学、物理学、生物学等高度交叉的热点方向与领域，而且多孔分子筛的研究不再局限于石油化工的催化裂化、酸碱催化和小分子的分离，而呈现出向能源、材料、信息、环境等高新技术领域渗透和转化的趋势。多空分子筛材料的应用已由吸附、分离、催化、离子交换等传统