分子筛的主要应用领域

什么叫分子筛？

分子筛是一种硅铝酸盐，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，比孔道直径小的物质分子吸附在空腔内部，而把比孔道大得分子排斥在外，从而使不同大小形状的分子分开，直到筛分分子的作用，因而称作分子筛。

干燥及净化领域的应用

（1）脱水。利用低硅铝比的沸石分子筛（如 A型，X型等）的极性亲水性，可以进行空气的干燥。另外近年来将乙醇掺入汽油中替代部分汽油受到广泛重视，作为燃料的乙醇要求其中的水含量低于 0.8%，而由于乙醇和水的共沸，使得通过精馏只能得到 95%的乙醇，对于含水量较低的乙醇脱水，3A分子筛吸附脱水是最优的选择。

此方法中应用的分子筛是A 或X型，而A 型最好，这一方面利用了 A型分子筛的极性，另一方面由于3A分子筛的孔道直径约 0.3nm，水分子可自由进入，而乙醇分子直径大于 0.3nm 不能进入分子筛的孔道。此种分子筛脱水工艺是工业上生产燃料乙醇的首选工艺。

（2）净化空气中的污染物。随着工业的迅速发展，H2S、SO2、NOX以及甲醛的排放量日益增多，造成的污染给人们的生活和环境带来了严重的危害。

吸附分离领域的应用

（1）混合二甲苯的分离。混合二甲苯一般用作溶剂和汽油掺合剂廉价出售，资源浪费十分严重。但混合二甲苯的四个异构体：乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯都是重要的化工原料，因此有必要将其逐一分离。

混合二甲苯的分离方法很多，如精馏法、精密精馏法、加压结晶法、深冷结晶法等是传统的分离方法，但它们的共同缺点是能耗大、设备庞大、操作要求高。

吸附分离法是一种高效的分离方法，其关键是吸附剂的制备。由于分子筛其结构的特殊性及种类的多样化，以分子筛为吸附剂来分离混合二甲苯具有很好的应用前景。

（2）N2/ O2的分离。在变压吸附（PSA）法中，分子筛是利用N2/O2两气体在其表面平衡吸附的差异，选择性地吸附 N2。因为 N2的极化率较大，从而 N2与分子筛中的阳离子及其极性表面作用强于 O2。 LiA 型分子筛具有更高的 N2/O2选择比及 N2吸附容量，但热稳定性较差。于是，Li+、碱土金属混合阳离子交换后的 A型分子筛具有较高的 N2/O2选择分离系数、N2吸附容量和较高的热稳定性。另外低硅铝比的 X型分子筛引起了人们的关注。人们对其进行了各种离子交换，其 N2/O2分离选择性较高且热稳定性较好。

提高汽油辛烷值。由于异构烷烃的辛烷值大大高于正构烷烃，因此利用吸附分离法可以脱除正构烷烃。实际应用中一般将吸附分离与 C5/C6烷烃异构化相配合，将通过吸附分离出来的正构烷烃进行异构化，从而更大程度的提高汽油的辛烷值。A 型分子筛中的钠离子被钙离子交换达 40%以上时，它的有效孔径可增大至 0.5nm，能满足此分离的要求，分离中烃类混合物通过吸附床层，正构烷烃由于分子外形尺寸小于分子筛孔径尺寸可以自由进入其孔道中被吸附，异构烷烃的分子尺寸较大不能进入，则流出吸附床层为富含异构烷烃高辛烷值的物料。吸附床层吸附饱和后，用脱附剂将正构烷烃脱附送去异构化反应。