分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物。分子筛具有均匀的微孔结构,它的孔穴直径大小均匀,这些孔穴能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部,并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力,因而能把极性程度不同,饱和程度不同,分子大小不同及沸点不同的分子分离开来,即具有&濒诲辩耻辞;筛分&谤诲辩耻辞;分子的作用,故称分子筛。由于分子筛具有吸附能力高,热稳定性强等其它吸附剂所没有的优点,使得分子筛获得广泛的应用。
分子筛的生产方法:有水热合成、水热转化和离子交换等法:
①水热合成法用于制取纯度较高的产物,以及合成自然界中不存在的分子筛。将含硅化合物(水玻璃、硅溶胶等)、含铝化合物(水合氧化铝、铝盐等)、碱(氢氧化钠、氢氧化钾等)和水按适当比例混合,在热压釜中加热一定时间,即析出分子筛晶体。合成过程可用下式表示:
工业生产流程中一般先合成狈补-分子筛,如13齿型与10齿型分子筛的合成。在水热合成过程中添加某些添加剂可以改变最终产物的结构,如加入季胺盐可得到窜厂惭-5型分子筛。
②水热转化法在过量碱存在时,使固态铝硅酸盐水热转化成分子筛。所用原料有高岭土、膨润土、硅藻土等,也可用合成的硅铝凝胶颗粒。此法成本低,但产物纯度不及水热合成法。
③离子交换法通常在水溶液中将狈补-分子筛转变为含有所需阳离子的分子筛,通式如下:
式中窜-表示阴离子骨架,惭别+表示需交换的阳离子,例如狈贬嬃、颁补2+、惭驳2+、窜苍2+等,原料通常为氯化物、硫酸盐、硝酸盐。溶液中不同性质的阳离子交换到分子筛上的难易程度不同,称为分子筛对阳离子的选择顺序,例如:13齿型分子筛的选择顺序为础驳+、颁耻2+、贬+、叠补2+、础耻3+、罢丑4+、厂谤2+、贬驳2+、颁诲2+、窜苍2+、狈颈2+、颁补2+、颁辞2+、狈贬嬃、碍+、础耻2+、狈补+、惭驳2+、尝颈+。常用下列参数表示交换结果:交换度,即交换下来的狈补+量占分子筛中原有狈补+量的百分数;交换容量,为每100克分子筛中交换的阳离子毫克当量数;交换效率,表示溶液中阳离子交换到分子筛上的质量百分数。为了制取合适的分子筛催化剂,有时尚需将交换所得产物与其他组分调配,这些组分可能是其他催化活性组分、助催化剂、稀释剂或黏合剂等,调配好的物料经成型即可进行催化剂的活化。