分子筛简介
分子筛介绍
4A分子筛简介:
• 化学式： Na2O·Al2O3·2SiO2·9/2H2O
• 硅铝比：SiO2/ Al2O3≈2 • 有效孔径：约4A
4A分子筛
4A分子筛的应用:
一.日化----涤剂助剂： 1、作为洗涤剂助剂的作用主要
是交换水中的钙离子产生软化 水，去除污垢和防止污垢再沉 积。 2、替代三聚磷酸钠作洗涤助剂 对解决环境污染有着重大作用。 3、用作香皂的成型剂、牙膏的 摩擦剂等。
4A分子筛的应用：
三.其他用途： 1、水处理----硬水软化剂,可以
代替目前我国广泛使用的磺化煤， 从而降低成本。
2、冶金工业----分离剂,分离、 提取卤水中的钾、铷、铯等。在工 业上用于富集、分离和提取金属等 工艺过程。
3、石化工业----催化剂、干燥 剂、吸附剂 。
4、农业----土壤改良剂 。 5、医药----载银沸石抗菌剂。
13X分子筛简介：
• 化学式： Na2O·Al2O3·（2.8±0.2） SiO2·（6-7）H2O
• 硅铝比：SiO2/AL2O3≈2.6-3.0 • 有效孔径：约10A
13X分子筛应用：
1、空气分离装置中气体净化， 脱除水和二氧化碳。
2、天然气、液化石油气、液态 烃的干燥和脱硫 。
3、一般气体深度干燥 。
10X分子筛简介：
• 化学式： 4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·（2 .8±0.2) SiO2·（6-7)H2O
• 硅铝比：SiO2/ Al2O3≈2.63.0
• 有效孔径：约9A
10X分子筛应用：
能吸附直径小于9Å的异构 烷烃、芳烃、环烷烃，用于粗 液体石蜡精制时，能优先选择 吸附分离掉粗石蜡中氮化物， 有机酸、硫化物及芳烃等极性 化合物，从面使上述极性化合 物中精液体分离出来。
分子筛基础知识
HY
吸附性能测定
1. 吸附量的测定 2. 孔径(分布)的测定 3. 比表面、孔容的测定 4. 吸附等温线，穿透曲线
HY
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）反推法
HY
分子筛的吸附曲线
D
α笼
八元环
HY
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
金属阳离子对分子筛的改性
Na＋
A型分子筛： 3A、4A、5A
HY
Ca2＋
1）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。
HY
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。
HY
分子筛的形态
HY
分子筛的数据
10g 分子筛的表面积就超过一个足球场
＞
HY
分子筛数据
HY
分子筛简介
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结束语
谢谢大家聆听！！！
44
结构组成 物化特征 分析测定
分子筛简介
基本结构单元是硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4） 硅（铝）氧四面体通过氧桥连接成环 环通过氧桥连接成三维空间的多面体（笼） 笼通过氧桥连接成分子筛
四面体
环
笼
分子筛
硅（铝）氧三维骨架结构具有大量的孔隙（晶穴、晶孔、孔道）, 可以容纳金属阳离子和水分子 —— 阳离子交换与脱水
X、Y型分子筛（八面沸石分子筛）
骨架: 笼中的4个六元环通过氧桥按正四面体方式相互连接（连接处形成六方柱笼） 主晶穴（孔穴）: 7个笼和9个六方柱笼围成一个八面沸石笼（最大窗孔: 十二元环，孔径 0.9 nm） 孔道: 八面沸石笼之间通过十二元环沿三个晶轴方向互相贯通，形成三维孔道 X、Y型分子筛间的区别: Si/Al = 1-1.5为X型，1.5-3.0为Y型
4.化学组成
由于 Al3+ 三价、AlO4 四面体有过剩负电荷, 金属阳离子（Na+ 、K+、Ca2+、Sr2+、Ba2+）的存在使其保持电中性
1 2 5
低硅 中硅 高硅分子筛
窗孔 决定分子能否进入分子筛晶体内部 空腔 决定进入分子的数量
笼 八面沸石笼（超笼）
二十六面体（6个八元环、8个六元环、12个四元环，48个顶点） 平均笼直径 1.14 nm，空腔体积 0.76 nm3 最大窗孔: 八元环，孔径 0.41 nm A型分子筛骨架的主晶穴（孔穴）
二十六面体（4个十二元环、4个六元环、18个四元环，48个顶点） 平均笼直径 1.25 nm，空腔体积 0.85 nm3 最大窗孔: 十二元环，孔径 0.9 nm X、Y型分子筛骨架的主晶穴（孔穴）
ZSM型分子筛（高硅沸石分子筛）
骨架: 与丝光沸石相似，由成对的五元环组成，没有笼、没有晶穴（孔穴） ZSM-5孔道: 十元环孔道（孔径 0.55-0.6 nm ） 两组交叉的三维孔道（直通形 “之”字形） 产品系列: ZSM-5 ZSM-8 ZSM-11；ZSM-21 ZSM-35 ZSM-38等 Si/Al: ZSM-5: 可高达 50 ZSM-8: 可高达100 全硅型沸石 Silicalite-1 和 Silicalite-2 憎水特性
分子筛制氧机原理简介
1、分子筛简介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“筛分”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。
分子筛结构图2、制氧分子筛5A小型制氧分子筛是一种特制的5A分子筛，是专为医疗保健制氧机而生产的，该分子筛具有制氧纯度高、速度快、使用寿命长的特点，是5A分子筛在医疗保健行业的一个重要应用。
化学式：4/5CaO·1/5Na2O·Al2O3·2 SiO2硅铝比：SiO2/Al2O3≈2有效孔径：约5A应用：除具有一般5A分子筛的特性外，主要用于变压吸附制氧。
3、小型分子筛制氧机的发展历程1962年美国联合碳化物公司（UCC）发现了分子筛对气体的选择性特性，并在实验设备上实现了对少数不同气体的分离；随即研制成功了世界上第一台制氢工业装置；随着分子筛材料与工艺的不断提升，70年代中期美国和德国首先将PSA技术应用于空气分离并在化工领域得到应用，到80年代中期化学工业的发展为分子筛的性能提高起到了关键作用，这使设备小型化成为可能，1985年美国的Praxair公司研制的第一台小型制氧机的问世标志着PSA技术小型化的开始，90年代初产品意义上的医用小型制氧机开始出现，美国材料实验学会（ASTM）于1993年颁布了医用小型制氧机标准规范（F1464-1993），国际标准组织于1996年发布了医用小型制氧机的安全性标准（ISO8359：1996）。
目前我国只有国家药品管理局颁布的《YY/T0298—1998医用分子筛制氧设备通用技术规范》，还没有相应的与国际接轨的医用小型制氧机行业或产品标准。
美国《F1464—1993》标准及国际标准《ISO8359：1996》两个标准的一个共同特点是对制氧机做了以下几点强制性规范，而我国《YY/T0298—1998》则没有强制性要求：A.产品必须设计有不可更改的累计计时功能。
分子筛简介
M41s（MCM-41、MCM-22等）介孔分子筛 HMS介孔分子筛
SBA介孔分子筛
……
4、化学组成
Me x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] m H2O Me — 金属阳离子（人工合成分子筛一般为 Na+）
n
x y m
— 金属阳离子价态
— Al 原子的数目 — Si 原子的数目 — 水分子数目
每个顶点代表一个硅原 子或者铝原子 每条边代表一个氧桥
由4个四面体形成四元环，5个四面体形成五元环，依此类推还有
六元环、八元环、十元环、十二元环和十八元环等
注意：多元环上的原子可能不在同一平面上，有扭曲和褶皱， 因此同种氧环的孔口的大小是有一定变化的
3、笼结构
环通过氧桥连接成三维空间的多面体（笼）
四、分子筛的性质
1、吸附特性
高效吸附
分子筛骨架内孔体积占总体积的
40-50%，比表面积很大（5001000m2/g），而且主要为晶内表 面（外表面占总表面不足1%）
不同吸附剂对水的吸附等温线
分子筛内部具有强静电场，吸附
作用力除色散力外，还有静电 力 —— 对极性分子或易极化分 子（不饱和烃、含苯基的分子等） 而言
Na+
交换度 % =
交换度
交换下来的 Na2O 量 原来分子筛含的Na2O 的量 100%
Me x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] m H2O 人工合成分子筛时，多以Na+来平衡三 维阴离子骨架的负电荷，然而 Na型分 子筛无酸性，其催化性能不好
交换度影响因素
CO2（0.28nm）
不同吸附剂对水的吸附等压线
分子筛简介解读
Na+
交换度 % =
交换度
交换下来的 Na2O 量 原来分子筛含的Na2O 的量 100%
Me x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] m H2O 人工合成分子筛时，多以Na+来平衡三 维阴离子骨架的负电荷，然而 Na型分 子筛无酸性，其催化性能不好
交换度影响因素
CO2（0.28nm）
分子筛：人工合成的结晶型硅铝酸盐
主要的天然沸石及其物理性质
现已发现天然沸石40多种，人工合成的多达一二百种
3、发展史
1756年发现第一个天然沸石－辉沸石
20世纪50年代，沸石的人工合成工业化
干燥剂（产品含水可脱到 1-10 ppm）
净化剂（天然气、裂解气脱H2S、CO2比硅胶净化度提高10-20倍）
窗孔 决定分子能否进入分子筛晶体内部 空腔 决定进入分子的数量
笼
二十六面体（6个八元环、8个六元 环、12个四元环，48个顶点）
平均笼直径 1.14 nm，空腔体积 0.76 nm3
最大窗孔：八元环，孔径 0.41 nm
A型分子筛骨架的主晶穴（孔穴）
八面沸石笼（超笼） 二十六面体（4个十二元环、4个六
ZSM型分子筛（高硅沸石分子筛）
骨架：
与丝光沸石相似，由成对的五元环组成，没有笼、没有晶 穴（孔穴）
ZSM-5孔道：
十元环孔道（孔径 0.55-0.6 nm ） 两组交叉的三维孔道（直通形 “之”字形）
产品系列：
ZSM-5 ZSM-8 ZSM-11；ZSM-21 ZSM-35 ZSM-38等
13x分子筛热导率
13x分子筛热导率
摘要：
1.13x分子筛简介
2.13x分子筛热导率原理
3.13x分子筛热导率应用
4.提高13x分子筛热导率的策略
5.结论
正文：
1.13x分子筛简介
13x分子筛是一种高效吸附剂，广泛应用于气体分离、水处理、催化剂等领域。
其独特的孔道结构和化学性质使其具有优异的吸附性能，成为众多行业的重要材料。
2.13x分子筛热导率原理
热导率是指物质在单位时间内传递热量的能力。
13x分子筛的热导率与其晶体结构、孔道尺寸和材质有关。
实验研究表明，13x分子筛的热导率随着温度的升高而增加，表现出较好的热稳定性。
3.13x分子筛热导率应用
13x分子筛的热导率在化工、能源和环保等领域具有广泛的应用。
例如，在高温过滤系统中，13x分子筛可作为滤材，实现对高温气体的分离和净化；在催化剂领域，13x分子筛可作为载体，提高催化剂的热稳定性和活性。
4.提高13x分子筛热导率的策略
（1）优化13x分子筛的孔道结构：通过调控合成条件，优化孔道尺寸和分布，提高热导率。
（2）改进13x分子筛的晶体结构：采用高温烧结等方法，提高晶体稳定性，从而提高热导率。
（3）复合材料制备：将13x分子筛与高热导率材料复合，形成具有更高热导率的复合材料。
5.结论
13x分子筛作为一种重要的吸附剂，其热导率在多个领域具有广泛的应用。
通过优化孔道结构、改进晶体结构和复合材料制备等方法，可以有效提高13x分子筛的热导率，进一步拓宽其在高温过滤、催化剂等领域的应用前景。
分子筛提纯
分子筛提纯
分子筛提纯是一种基于分子筛材料的分离和提纯技术。
分子筛是一种具有微孔结构的晶体材料，其孔径大小和形状可以精确控制，因此可以选择性地分离不同大小和形状的分子。
分子筛提纯的原理是利用分子筛的微孔结构对混合物进行筛分和分离。
当混合物通过分子筛时，只有小于分子筛孔径的分子可以进入孔道内部，而大于孔径的分子则被排除在外。
这样，就可以实现对混合物中不同分子的分离和提纯。
分子筛提纯技术具有高选择性、高效率和高纯度等优点，广泛应用于石油化工、天然气加工、精细化工、制药等领域。
例如，在石油化工中，分子筛提纯可以用于分离和提纯烃类混合物，提高油品质量；在制药领域，分子筛提纯可以用于分离和提纯药物活性成分，提高药物纯度和疗效。
分子筛提纯技术的关键在于选择合适的分子筛材料和操作条件。
不同的分子筛材料具有不同的孔径和吸附性能，需要根据具体的分离对象进行选择。
同时，操作条件如温度、压力、流速等也会影响分子筛的分离效果，需要进行优化和控制。
总之，分子筛提纯是一种重要的分离和提纯技术，具有广泛的应用前景和发展潜力。
随着分子筛材料和操作技术的不断进步，分子筛提纯技术将不断完善和提高，为工业生产和科学研究提供更强有力的支持。
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硅铝比：Si / Al 或 SiO2 / Al2O3 的摩尔比
1 低硅 Si / Al 影响分子筛的
2 中硅
5 高硅分子筛
亲油、亲水性能：高硅亲油（对有机分子吸附性强），低硅亲水性 耐酸性、热稳定性 ：Si / Al 耐酸性、热稳定性
几种常见的分子筛
型号
3A
4A 5A 13X
典型化学组成
三、分子筛的制备工艺
水热合成法 用于制取纯度较高的产品，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。 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，但产品纯度不及水 热合成法 离子交换法 通常在水溶液中将Na－分子筛转变为含有 所需阳离子的分子筛
1-1.5
1.5-3 5 >30
0.9-1.0
0.9-1.0 0.67-0.70 0.55-0.60
各种沸石分子筛的区别： 化学组成和结构上不同
化学组成上最主要的差别就是硅铝比不同
5、命名
研究者发现时所用符号
A型、X型、Y型、M型、ZSM-5型等 离子交换：在原型号前冠以所交换的离子元素
交换度影响因素
正丁烷 （0.49nm）
分子筛类型、阳离子性质 交换条件（交换温度、交换时间、
交换次数、交换液浓度、PH值和用量等）
异丁烷 （0.56nm）
离子交换对分子筛性质的影响
对分子筛晶体内静电场的影响 对分子筛酸性的影响 对分子筛孔径的影响 对分子筛热稳定性的影响
吸附水，
20世纪60年代，第一代分子筛催化剂
A型、X型、Y型、M型 分子筛属于固体酸催化剂，在炼油工业和石油化工中有着广泛
应用，如催化裂化、加氢裂化、催化重整、芳烃及烷烃异构化、
烷基化过程、歧化过程等
20世纪70年代，第二代分子筛催化剂
以ZSM-5为代表的高硅、三维交叉直孔道的新结构分子筛 催化剂具有更高的活性及选择性，不易结炭，稳定性良好
1
1 1 1-1.5
孔径（nm）
0.3
0.4 0.5 0.8-0.9
10X
Y M ZSM-5
Ca35Na16 [ (AlO2)86(SiO2)106 ] 264H2O
Na56 [ (AlO2)56(SiO2)136 ] 264H2O Na8 [ (AlO2)8(SiO2)40 ] 24H2O Na3 [ (AlO2)3(SiO2)93 ] 16H2O
M型分子筛（丝光沸石分子筛）
骨架： 大量双五元环通过氧桥相互连接（连接处 形成四元环）形成层状结构，没有笼、没 有晶穴（孔穴） 孔道： 八元环孔道（由于层状排列不够规则，孔 径降至 0.28 nm）
十二元环孔道（孔径 0.7nm 0.67nm， 主孔道） 特点： 层状结构，没有笼、没有晶穴（孔穴）； 一维直孔道（易堵塞）
NaA、CaA、HY、NH4Y 等
在原型号前冠以分子筛孔径大小 4A 5A 3A Na96[ (AlO2)96(SiO2)96 ] 216 H2O 70% Na+ 被 Ca2+交换 70% Na+ 被 K+ 交换 孔径 4 Å 孔径 5 Å 孔径 3 Å NaA CaA KA
相应天然沸石矿物名称 M型 —— 丝光沸石型分子筛
骨架： 笼中的4个六元环通过氧桥按正四面体方 式相互连接（连接处形成六方柱笼）
主晶穴（孔穴）： 7个笼和9个六方柱笼围成一个八面沸石笼 （最大窗孔：十二元环，孔径 0.9 nm） 孔道： 八面沸石笼之间通过十二元环沿三个晶轴方 向互相贯通，形成三维孔道 X、Y型分子筛间的区别： Si/Al = 1-1.5为X型，1.5-3.0为Y型
分子筛简介
一、分子筛概述
1、分子筛简介
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“筛分”分子的作用，故称分子筛。
2、沸石（zeolite）与分子筛（molecular sie [ (AlO2) x (SiO2) y ] m H2O Me — 金属阳离子（人工合成分子筛一般为 Na+）
n
x y m
— 金属阳离子价态
— Al 原子的数目 — Si 原子的数目 — 水分子数目
由于 Al3+ 三价、AlO4 四面体有过剩负 电荷，金属阳离子（Na+ 、K+、Ca2+、 Sr2+、Ba2+）的存在使其保持电中性
笼
晶穴 晶孔
孔穴
空腔
笼（立方体笼）
窗孔
孔道
6个四元环 一般分子进不到笼里
六方柱笼
2个六元环、6个四元环
一般分子进不到笼里
笼
削角正八面体 十四面体（8个六元环、6个四元环， 24个顶点） 平均笼直径 0.66 nm，空腔体积 0.16 nm3 最大窗孔：六元环，孔径 0.28 nm 仅允许 NH3、H2O等小分子进出 用于构成 A型、X型、Y型分子筛的 骨架结构
沸石：自然界存在的结晶型硅铝酸盐（由于晶体中 含有大量结晶水，加热汽化，产生类似沸腾的现象， 故称为沸石） 沸石结构中有许多均匀的孔道，且孔径与一般分子 大小相当，进而具有筛分分子的作用，所以沸石又 称为分子筛 （自然界存在的常称沸石，人工合成的称为分子筛）
分子筛：人工合成的结晶型硅铝酸盐
主要的天然沸石及其物理性质
孔道： 笼之间通过八元环沿三个晶轴方向 互相贯通，形成三维孔道
孔径 4 Å 孔径 5 Å
4A（NaA）：Na96[ (AlO2)96(SiO2)96 ] 216 H2O 5A（CaA）：70% Na+ 被 Ca2+交换
3A（KA） ：70% Na+ 被 K+ 交换
孔径 3 Å
X、Y型分子筛（八面沸石分子筛）
每个顶点代表一个硅原 子或者铝原子 每条边代表一个氧桥
由4个四面体形成四元环，5个四面体形成五元环，依此类推还有
六元环、八元环、十元环、十二元环和十八元环等
注意：多元环上的原子可能不在同一平面上，有扭曲和褶皱， 因此同种氧环的孔口的大小是有一定变化的
3、笼结构
环通过氧桥连接成三维空间的多面体（笼）
四、分子筛的性质
1、吸附特性
高效吸附
分子筛骨架内孔体积占总体积的
40-50%，比表面积很大（5001000m2/g），而且主要为晶内表 面（外表面占总表面不足1%）
不同吸附剂对水的吸附等温线
分子筛内部具有强静电场，吸附
作用力除色散力外，还有静电 力 —— 对极性分子或易极化分 子（不饱和烃、含苯基的分子等） 而言
Si/Al：
ZSM-5：可高达 50 ZSM-8：可高达100
全硅型沸石 Silicalite-1 和 Silicalite-2
憎水特性
ZSM-5
ZSM-11
其他分子筛
晶格取代杂原子沸石分子筛 P、Ti、V、Cr 等原子部分同晶取代 Si 或 Al 如，钛硅分子筛 —— TS-1与 ZSM-5 结构相同 TS-2与 ZSM-11结构相同 中（介）孔分子筛 M41s（MCM-41、MCM-22等）介孔分子筛 HMS介孔分子筛 SBA介孔分子筛 ……
K64Na32 [ (AlO2)96(SiO2)96 ] 216H2O
Na96 [ (AlO2)96(SiO2)96 ] 216H2O Ca34Na28 [ (AlO2)96(SiO2)96 ] 216H2O Na86 [ (AlO2)86(SiO2)106 ] 264H2O
Si/Al
窗孔 决定分子能否进入分子筛晶体内部 空腔 决定进入分子的数量
笼
二十六面体（6个八元环、8个六元 环、12个四元环，48个顶点）
平均笼直径 1.14 nm，空腔体积 0.76 nm3
最大窗孔：八元环，孔径 0.41 nm
A型分子筛骨架的主晶穴（孔穴）
八面沸石笼（超笼） 二十六面体（4个十二元环、4个六
硅（铝）氧三维骨架结构具有大量的孔隙（晶穴、晶孔、孔道）， 可以容纳金属阳离子和水分子 —— 阳离子交换与脱水
四 面 体 环 笼
分 子 筛
1、基本结构单元
硅氧四面体（SiO4）和铝氧四面体（AlO4） （以 Si 或 Al 原子为中心的正四面体）
O2Si4+ 或 Al3+
2、环结构
硅（铝）氧四面体通过氧桥连接成环
25oC, 933.3kPa
吸附甲醇，
25oC, 0.5kPa
Ca2+或K+交换对A型分子筛的影响
3、择形催化性质
特别说明：分子筛活性部位主要在内表面，外表面仅占1-2%；
为了发生择形催化，需对外表面活性位进行毒化
反应物择形催化
分子直径小于分子筛孔径的反应物分子才可进入晶孔， 与分子筛内表面相接触进行催化反应
ZSM型分子筛（高硅沸石分子筛）
骨架：
与丝光沸石相似，由成对的五元环组成，没有笼、没有晶 穴（孔穴）