分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物。分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu),它的孔穴直徑大小均勻,這些孔穴能把比其直徑小的分子吸附到孔腔的內(nèi)部,并對(duì)極性分子和不飽和分子具有吸附能力,因而能把極性程度不同,飽和程度不同,分子大小不同及沸點(diǎn)不同的分子分離開來,即具有“篩分”分子的作用,故稱分子篩。由于分子篩具有吸附能力高,熱穩(wěn)定性強(qiáng)等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點(diǎn),使得分子篩獲得廣泛的應(yīng)用。
在生物大分子領(lǐng)域,常見的有bio-rad SEC分子篩預(yù)裝柱。
美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn),通過調(diào)整溫度,能夠地控制一種鈦硅酸鹽材料中的孔洞大小,制造出精密的新型分子篩。 一些晶體材料內(nèi)部有著大量均勻的微孔,尺寸比孔洞小的分子能夠穿過,而大分子不能穿過,因此可以起到分離不同分子的作用,這類材料被稱為分子篩。
有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法:
?、佟∷疅岷铣煞ā∮糜谥迫〖兌容^高的產(chǎn)品,以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物(水?分子篩玻璃、硅溶膠等)、含鋁化合物(水合氧化鋁、鋁鹽等)、堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)和水按適當(dāng)比例混合,在熱壓釜中加熱一定時(shí)間,即析出分子篩晶體。合成過程可用下式表示:
工業(yè)生產(chǎn)流程中一般先合成Na-分子篩,如13X型與10X型分子篩的合成。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改變終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。
?、凇∷疅徂D(zhuǎn)化法 在過量堿存在時(shí),使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉(zhuǎn)化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤土、硅藻土等,也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低,但產(chǎn)品純度不及水熱合成法。
再生:
1、脫除水分:視再生氣的壓力、溫度、含水量而定。一般情況下,200~350℃干燥氣體在0.3~0.5Kg/平方厘米壓力下,通過分子篩床層3~4小時(shí),使出口溫度到110~180℃,冷卻。
2、脫有機(jī)物:用水蒸氣代替有機(jī)物,然后脫除水份。
儲(chǔ)存:
室溫,相對(duì)濕度不大于90%的室內(nèi):避免水、酸、堿、隔絕空氣,密閉保存。
包裝:
30Kg密封鋼桶 、150Kg密封鋼桶,130Kg密封鋼桶(條狀)。
干燥技術(shù)
微波干燥技術(shù)解決了傳統(tǒng)干燥分子篩中干燥速度緩慢,能量損耗大,產(chǎn)品品質(zhì)差的問題,具體表現(xiàn)在:
1、微波干燥分子篩速度快 , 一般幾分鐘就可達(dá)到微波干燥目的;
2、微波干燥分子篩均勻,實(shí)現(xiàn)深度干燥,產(chǎn)品品質(zhì)好;
3、靜態(tài)干燥,不燒帶,粉塵少;
4、非接觸式干燥,避免了對(duì)分子篩的污染;
5、微波干燥分子篩工藝安全、節(jié)能、環(huán)保 使用電能,內(nèi)外同時(shí)干燥,比電熱干燥節(jié)能50%以上;
6、縮短生產(chǎn)周期,的減少生產(chǎn)流動(dòng)資金占用;
7、微波干燥設(shè)備箱體溫度在40℃以下,改善工人工作環(huán)境;
8、設(shè)備操作簡單方便。
分子篩是一種具有規(guī)則、有序、均勻孔道結(jié)構(gòu)的無機(jī)非金屬材料。其晶體結(jié)構(gòu)中有規(guī)整而均勻的孔道,孔徑大小為分子數(shù)量級(jí),允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入,因此能將混合物中的分子按照直徑大小加以篩分,故稱分子篩,具有吸附、催化、離子交換三大功能。由于分子篩具有吸附能力高、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn),使得分子篩得到廣泛應(yīng)用。
我國分子篩行業(yè)起步較晚,一直扮演追趕者角色。20世紀(jì)50、60年代,我國開始了分子篩研究,合成了A型、X型、Y型等分子篩,開始進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn),隨后我國陸續(xù)在上海、大連、河南等地建廠,主要用于生產(chǎn)分子篩吸附劑和脫水脫氧用分子篩。20世紀(jì)80年代,金陵石化、吉林大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所等單位開始研發(fā)和工業(yè)化生產(chǎn)分子篩催化劑。
在國內(nèi)分子篩吸附劑領(lǐng)域,市場國際化程度高,市場競爭激烈。大部分企業(yè)系民營企業(yè)且規(guī)模較小,年產(chǎn)萬噸級(jí)以上的成型分子篩企業(yè)較少。隨著環(huán)保政策的嚴(yán)厲執(zhí)行,部分分子篩原粉企業(yè)因?yàn)榄h(huán)保壓力加大、生產(chǎn)成本上升等因素逐漸退出市場。國內(nèi)低端成型分子篩市場充分競爭;中成型分子篩市場,國際大型分子篩企業(yè)憑借品牌和技術(shù)優(yōu)勢仍然具有很強(qiáng)的競爭力。面對(duì)國際大型分子篩企業(yè)的競爭,國內(nèi)成型分子篩企業(yè)需要擁有良好的技術(shù)創(chuàng)新能力和較大的生產(chǎn)規(guī)模來應(yīng)對(duì)。
2016年至2018年,全球分子篩吸附劑消費(fèi)量復(fù)合增長率為5.01%,預(yù)計(jì)2018年至2025年,全球分子篩吸附劑消費(fèi)量復(fù)合增長率達(dá)5.52%。全球分子篩吸附劑的消費(fèi)數(shù)量和市場容量呈穩(wěn)步增長趨勢。
在能源化工方面:二甲醚羰基化后加氫生成乙醇技術(shù)路線是一條環(huán)境友好型新技術(shù)路線。近年來,有關(guān)科研院校和分子篩企業(yè)正在研究分子篩產(chǎn)品在二甲醚羰基化反應(yīng)中的應(yīng)用,開發(fā)出催化活性和乙酸甲酯選擇性更高、沒有誘導(dǎo)期的新型煤制乙醇分子篩催化劑;煤制丙烯吸附劑目前存在主要問題是吸附量低、易粉化,行業(yè)內(nèi)的有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在對(duì)煤制丙烯分子篩吸附劑的粉體合成、成型和焙燒工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),提高分子篩吸附劑的吸附量和機(jī)械強(qiáng)度,降低磨耗率。