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分子筛的特点及应用? 1

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分子筛是一种结晶的硅铝酸盐,具有均一的孔径和极高的比表面积,因此具有许多优异的特点。

1. 根据分子的大小和形状选择吸附作用,只吸附小于分子筛孔径的分子。

2. 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,选择吸附性越强。

3. 具有强烈的吸水性,即使在高温、大空速和低含水量的情况下,仍具有相当高的吸水容量。

一、分子筛基本特性

a) 分子筛可对水或各种气体、液态化合物进行可逆吸附和脱附。

b) 金属阳离子易被交换。

c) 分子筛内部空腔和通道形成非常高的内表面积,内表面可高于分子筛颗粒的外表面积的10000-100000倍。

1. 根据分子大小和形状的不同选择吸附——分子筛效应

分子筛晶体具有蜂窝状的结构,晶体内的晶穴和孔道相互沟通,并且孔径大小均匀、固定。只有直径较小的分子才能通过分子筛吸附,而构型庞大的分子则不能进入孔道。

2. 根据分子极性、不饱和度和极化率的选择吸附

分子筛对于极性分子和不饱和分子有很高的亲和力,对于极化率较高的分子有较高的选择吸附优势。此外,分子筛对于沸点较低的分子吸附能力较弱。

二、分子筛的高效吸附特性

分子筛对于H2O、NH3、H2S、CO2等高分子极性具有很高的亲和力,特别是对于水,在低分压或低浓度、高温等苛刻条件下仍有很高的吸附容量。

1. 低分压或低浓度下的吸附

在相对湿度30%时,分子筛的吸水量比硅胶和活性氧化铝都高。随着相对湿度的降低,分子筛的优越性更加显著,而硅胶和活性氧化铝在低湿度时的吸附量很少。

2. 高温吸附

分子筛是唯一可用的高温吸附剂。在100℃和1.3%相对湿度下,分子筛可吸附15%重量的水分,比活性氧化铝的吸水量大10倍,比硅胶大20倍以上。

3. 高速吸附

分子筛对于极性分子在低分压或低浓度时的吸附速率远远超过硅胶和活性氧化铝。尽管硅胶在高湿度下的平衡吸水量较高,但随着吸附质的线速度提高,硅胶的吸水率不如分子筛高效。

三、分子筛的离子交换性

分子筛可以进行可逆的离子交换,通过这种交换,改进了分子筛的吸附和催化性能,广泛应用于软化水和废水处理等领域。

四、分子筛的催化性能

分子筛晶体具有均匀的孔结构和大表面积,表面极性很高,可进行离子交换。一些具有催化活性的金属也可以交换导入晶体,然后以极高的分散度还原为元素状态。分子筛不仅是优良的吸附剂,还是有效的催化剂和催化剂载体。

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