分子筛基础知识

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典型骨架结构的形成
1. A型分子筛
β笼
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典型骨架结构的形成
2. X型分子筛
β笼
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典型骨架结构
特征结构晶体：
A型分子筛晶体结构
X（Y）型分子筛晶体结构
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阴离子骨架结构
1.晶穴
有效体积最大的晶穴，就是主晶穴 晶穴的体积决定着可容纳的分子数目
α笼
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阴离子骨架结构
2.(主)晶孔
(主)晶穴与(主)晶穴间相通的部位 主晶孔的孔径决定着各种分子能否进入内部
吸附压力
变压PSA
吸附温度
吸附等温线，0℃
吸 脱附压力 附 量
变温TSA
脱附温度
脱附等温线，250℃
压力
火焰光度法（氧化钾、氧化钙亦可）
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吸附性能测定
1. 吸附量的测定 2. 孔径(分布)的测定 3. 比表面、孔容的测定 4. 吸附等温线，穿透曲线
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吸附量的测定
1）静态吸附法 A.真空重量法 B.真空容量法→静态体积法 C.折射法
2）动态吸附法 A.常压流动吸附法
3）反推法
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分子筛的吸附曲线
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分子筛的由来
一般我们所说的分子筛，都是指人工合成 的沸石，也就是沸石分子筛。
分子筛利用其自身均一的，和分子直径大 小相当的微孔孔径，来“筛分”不同尺寸 的分子。因此，被形象的称为分子筛。
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分子筛的形态
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分子筛的数据
10g 分子筛的表面积就超过一个足球场
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分子筛数据
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分子筛简介
成品分子筛：
粒度测定 堆积密度测定 抗压强度测定(干、湿) 粉尘含量测定(干、湿) 磨耗率测定(干、湿)
静态水吸附量测定 静态CO2吸附量测定 含水量测定
升温热测定(水、甲醇) 交换度测定
特定介质吸附量测定
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谢谢！
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外形、物相的测定
1. 电子显微技术 光学显微镜，电子显微镜 扫描电镜(SEM) 透射电镜(TEM)
2. X射线衍射(XRD) 晶胞尺寸，晶体结构，物相组成的定性和 定量分析
3. 核磁共振 4. 红外光谱
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A型分子筛扫描电镜照片
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X型分子筛透射电镜照片
A型分子筛透射电镜照片
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化学组成测定
1. 水分的测定（含水量）
灼烧失重法，575℃ 卡尔费休法
2. 氧化硅的测定（硅铝比） 3. 氧化铝的测定（硅铝比） 4. 氧化钠的测定（交换度）
结构组成 物化特征 分析测定
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分子筛结构组成
基本结构组成：
阴离子骨架——晶穴、孔道 金属阳离子——“看门人”，晶孔
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阴离子骨架结构
一级结构单元：
硅（铝）氧骨架结构
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阴离子骨架结构
二级结构单元：
多元环
=
… …
每个端点代表一个硅（铝）原子 每条边代表一个氧桥
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阴离子骨架结构
特 征 结 构 晶 体 的 形 成 ：
D
α笼
八元环
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金属阳离子
由于铝氧四面体带一单位负电荷，需要阳 离子来平衡整个晶体结构 它们在分子筛骨架结构中的位置，对分子 筛的性质影响巨大
金属阳离子对分子筛的改性
Na＋
A型分子筛： 3A、4A、5A
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Ca2＋
1）Ca交换Na，Ca优先占据六元环，Na优先从八元环位置被 交换，当有4个Na被交换时，必有一个八元环位置会空出， 当70%以上Na被交换时，即α笼中有8个Na被交换时，占据 八元环位置的Na就被全部交换，八元环就全部空出。主晶 孔的孔径就放大到5Å。
2）K交换Na，K优先占据八元环的位置，由于K离子半径 1.33Å大于Na离子的半径0.95Å，孔径缩小至3Å。
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分子直径
（Å）
CO2
2.8
NaA
4
正丁烷 4.9
CaA
5
异丁烷 5.6
4A型
5A型
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分子筛生产流程图
钠源 铝源
铝酸钠
硅源
硅铝酸盐
原粉
滚球、挤条
半成品
成品
活化
初步干燥
检 验
中间产品
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分子筛的历史
沸石（zeolite）
科学家早在1756年就发现了天然沸石
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天然沸石 的形态
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分子筛的发展
19世纪末，模拟天然沸石的生长环境， 在高温高压下合成人工沸石 20世纪40年代，大规模低温水热合成沸 石兴起 1954年末，A型、X型分子筛工业化生产 1959年，我国科学家也成功合成
低分压下的吸水性
高温下的吸水性
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进口空气 温度上升 相对湿度 (℃)
(%)
10
50
20
68
30
86
50
122
70
144
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高速气流中的吸水性
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分子筛的分析测定 (略)
1. 外形、物相的测定 1. 化学组成测定 1. 吸附性能测定
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我司分子筛的分析测定
原粉，活化粉：
PH值测定，交换度测定，升温热测定
1. 吸水性 2. 吸附应用
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分子筛的吸水性
1. 吸水量 2. 低分压下的吸水性
湿度30%以下，相比硅胶、氧化铝优势明显
3. 高温下的吸水性
室温以上，吸水量下降慢，高温下仍有吸水能力
4. 高速气流中的吸水性
随着气体线速度的增加，吸水量的衰减很慢
5. 干燥效率
吸水处理后气体的露点
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吸水量
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分子筛的物化特性
1. 物理性质 2. 吸附性质
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分子筛的物理性质
1. 孔径：
具有大量均匀的微孔，孔径与一般物质的分子数 量级相当，孔径分布相对均一。
2.孔容：
具有中空的骨架结构，晶穴体积约占总体积的 40%~50%
3. 比表面：
单位质量固体所占有的表面积，m2/g
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分子筛的吸附性质