932年,McBain提出了“分子篩”的概念。表示能夠在分子水平上篩分物質(zhì)的多孔材料。沸石分子篩只是分子篩的一種,由于Zeolite在分子篩中代表性,所以“沸石”和“分子篩”這兩個(gè)詞容易被初學(xué)者搞混。
人工沸石是:磺酸化聚苯乙烯;
天然沸石:鋁硅酸鈉。
沸石族礦物常見(jiàn)于噴出巖,特別是玄武巖的孔隙中,也見(jiàn)于堆積巖、變質(zhì)巖及熱液礦床和某些近代溫泉堆積中。國(guó)投盛世公司旗下?lián)碛袃蓚€(gè)高品位沸石礦采礦權(quán),年批準(zhǔn)采礦量110萬(wàn)噸,可擴(kuò)展儲(chǔ)量15億噸,高品位沸石儲(chǔ)量占全國(guó)70%以上,位居全國(guó)第一。
分子篩是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽,由硅氧四面體或鋁氧四面體通過(guò)氧橋鍵相連而構(gòu)成的分子標(biāo)準(zhǔn)大小(通常為0.3nm至2.0 nm)的孔道和空腔系統(tǒng),然后具有篩分分子的特性。
可是隨著分子篩組成與運(yùn)用研討的深入,研討者發(fā)現(xiàn)了磷鋁酸鹽類(lèi)分子篩,并且分子篩的骨架元素(硅或鋁或磷)也能夠由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等代替,其孔道和空腔的大小也可抵達(dá)2 nm以上,因而分子篩按骨架元素組成可分為硅鋁類(lèi)分子篩、磷鋁類(lèi)分子篩和骨架雜原子分子篩;
按孔道大小區(qū)分,孔道標(biāo)準(zhǔn)小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子篩分別稱(chēng)為微孔、介孔和大孔分子篩。
由于具有較大的孔徑,成為較大標(biāo)準(zhǔn)分子反應(yīng)的出色載體,但介孔材料的孔壁為非晶態(tài),致使其水熱穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性尚不能滿(mǎn)意石油化工運(yùn)用所需的苛刻條件。
由于含有電價(jià)較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水,水分子在加熱后接連地失掉,但晶體骨架結(jié)構(gòu)不變,構(gòu)成了許多大小相同的空腔,空腔又有許多直徑相同的微孔相連,這些細(xì)微的孔穴直徑大小均勻,能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內(nèi)部中來(lái),而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形狀直徑大小不同的分子,極性程度不同的分子,沸點(diǎn)不同的分子,飽和程度不同的分子分別開(kāi)來(lái),即具有“篩分”分子的效果,故稱(chēng)為分子篩。
現(xiàn)在分子篩在冶金,化工,電子,石油化工,天然氣等工業(yè)中廣泛運(yùn)用。