分子筛的结构和吸附原理

分子筛的结构和吸附原理

    分子筛是一种人工合成的沸石。其原料一般为白色晶体粉末，粒度在1～10μm范围内。实际应用的粒状或球状的分子筛是在原粉中加羊甘土作为粘接剂而加工成型的。成型后加热到一定温度，脱出水分，分子筛晶体结构保持不变，同时形成许多与外部相通的均一的微孔。当气体分子直径比此微孔直径小时，可以进入孔的内部，从而使某些分子大小不同的物质分开，起到筛分子的作用，故称之为分子筛。
    分子筛的结构比较复杂。其中铝硅酸盐阴离子骨架可以形象地看作是一座晶体的“化学建筑物”，里边排列着几种不同形状的“走廊”(孔道)纵横贯穿着，而且“房子”上还开有大小不同的窗口(晶孔)。分子筛的容积大约有一半是空腔，小于晶孔直径的气体分子即可通过晶孔而吸附于晶穴的内表面，巨大的内表面积决定了分子筛能大量吸气的特性。
    根据化学组成和结构的不同，分子筛有许多种。常用的有5A型分子筛，其内表面积为585m2／g；13X型分子筛，其内表面积为520m2／g。这两种分子筛在1×lO-3～1×10-2Pa压强范围内对氮吸附量较大。为提高分子筛在低压下的吸附量和吸附速率，采用离子交换改性法得到了NaM和ZSM-5型分子筛，其在10-4Pa范围内吸附量较高。在液态氮温度下，分子筛吸附的气体体积为其自身体积的50～110倍。
    分子筛对气体的吸附是物理吸附，过程是可逆的。低温下吸附的气体在温度回升时将如数地释放出来。分子筛吸气能力可用吸附等温线来表示。吸附等温线是在一定温度下，分子筛对气体的吸附量与气体平衡压强的关系曲线。

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