分子筛基础知识

关于分子筛基础知识分子筛的历史

沸石（zeolite） 科学家早在1756年就发现了天然沸石第2页,共43页，2024年2月25日，星期天天然沸石

的形态第3页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的发展 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第4页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的由来

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。

第5页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的形态第6页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的数据10g分子筛的表面积就超过一个足球场＞第7页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛数据第8页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛简介结构组成分析测定物化特征第9页,共43页，2024年2月25日，星期天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”，晶孔第10页,共43页，2024年2月25日，星期天阴离子骨架结构一级结构单元：硅（铝）氧骨架结构第11页,共43页，2024年2月25日，星期天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=第12页,共43页，2024年2月25日，星期天阴离子骨架结构特征结构晶体的形成：第13页,共43页，2024年2月25日，星期天典型骨架结构的形成1. A型分子筛β笼第14页,共43页，2024年2月25日，星期天典型骨架结构的形成2. X型分子筛β笼第15页,共43页，2024年2月25日，星期天典型骨架结构特征结构晶体：A型分子筛晶体结构X（Y）型分子筛晶体结构第16页,共43页，2024年2月25日，星期天阴离子骨架结构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笼第17页,共43页，2024年2月25日，星期天阴离子骨架结构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α笼八元环D第18页,共43页，2024年2月25日，星期天金属阳离子

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第19页,共43页，2024年2月25日，星期天金属阳离子对分子筛的改性A型分子筛：3A、4A、5A1）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。Na＋Ca2＋第20页,共43页，2024年2月25日，星期天分子直径（Å）CO22.8NaA44A型5A型CaA5异丁烷5.6正丁烷4.9第21页,共43页，2024年2月25日，星期天钠源铝源铝酸钠硅源分子筛生产流程图硅铝酸盐原粉滚球、挤条半成品中间产品初步干燥检验活化成品第22页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的物化特性

1.物理性质

2.吸附性质第23页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的物理性质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第24页,共43页，2024年2月25日，星期天第25页,共43页，2024年2月25日，星期天第26页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的吸附性质 1.吸水性

2.吸附应用第27页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的吸水性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第28页,共43页，2024年2月25日，星期天吸水量第29页,共43页，2024年2月25日，星期天低分压下的吸水性第30页,共43页，2024年2月25日，星期天高温下的吸水性进口空气相对湿度(%)温度上升(℃)1050206830865012270144第31页,共43页，2024年2月25日，星期天高速气流中的吸水性第32页,共43页，2024年2月25日，星期天分子筛的分析测定(略)外形、物相的测定化学组成测定吸附性能测定第33页,共43页，2024年2月25日，星期天我司分子筛的分析测定原粉，活化粉：

PH值测定，交换度测定，升温热测定成品分子筛：粒度测定静态水吸附量测定堆积密度测定静态CO2吸附量测定抗压强度测定(干、湿)含水量测定粉尘含量测定(干、湿)升温热测定(水、甲醇)磨耗率测定(干、湿)交换度测定特定介质吸附量测定第34页,共43页，2024年2月25日，星期天谢谢！第35页,共43页，2024年2月25日，星期天外形、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. 红外光谱第36页,共43页，2024年2月25日，星期天A型分子筛扫描电镜照片第37页,共43页，2024年2月25日，星期天A型分子筛透射电镜照片X型分子筛透射电镜照片第38页,共43页，2024年2月25日，星期天化学组成测定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）

火焰光度法（氧化钾、氧化钙亦可）第39页,共43页，2024年2月25日，星期天吸附性能测定1. 吸附量的测定2. 孔径(分布)的测定比表面、孔容的测定吸附等温线，穿透曲线第40页,共43页，2024年2月25日，星期天吸附量的测定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