一、沸石分子篩的性能

1、吸附性能

沸石分子篩的(de)(de)吸(xi)附(fu)是一種(zhong)物理變化過程(cheng)。產(chan)生吸(xi)附(fu)的(de)(de)原(yuan)因主要是分(fen)子(zi)引力(li)作用在固體表面(mian)(mian)產(chan)生的(de)(de)一種(zhong)“表面(mian)(mian)力(li)”，當(dang)流體流過時，流體中的(de)(de)一些分(fen)子(zi)由(you)于(yu)做不規則運動(dong)而碰(peng)撞到吸(xi)附(fu)劑表面(mian)(mian)，在表面(mian)(mian)產(chan)生分(fen)子(zi)濃聚，使流體中的(de)(de)這種(zhong)分(fen)子(zi)數目(mu)(mu)減少，達到分(fen)離、清除的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)。

由于吸附不(bu)發生化學變化，只(zhi)要設法將濃聚在(zai)表面的分子(zi)趕跑，沸石分子(zi)篩就又(you)具有吸附能力，這一過(guo)(guo)程是吸附的逆過(guo)(guo)程，叫解析(xi)或再(zai)生。

由(you)于沸(fei)石分子(zi)篩(shai)(shai)孔徑均勻，只有當分子(zi)動力(li)學直徑小于沸(fei)石分子(zi)篩(shai)(shai)孔徑時才能很容易進(jin)入(ru)晶穴內部而被(bei)吸(xi)附，所以(yi)沸(fei)石分子(zi)篩(shai)(shai)對于氣(qi)體(ti)和(he)液體(ti)分子(zi)就猶如(ru)篩(shai)(shai)子(zi)一樣(yang)，根據分子(zi)的(de)大小來決定是否被(bei)吸(xi)附。

由于沸石(shi)分子篩晶(jing)穴內(nei)還有著(zhu)較強的(de)(de)(de)極(ji)性(xing)，能(neng)與含(han)極(ji)性(xing)基團的(de)(de)(de)分子在(zai)沸石(shi)分子篩表面發生強的(de)(de)(de)作用，或是通過(guo)誘(you)導(dao)使可極(ji)化的(de)(de)(de)分子極(ji)化從而產生強吸附(fu)。

這種極性或易極化的(de)分(fen)子易被極性沸(fei)石(shi)分(fen)子篩吸附的(de)特性體現出沸(fei)石(shi)分(fen)子篩的(de)又一(yi)種吸附選擇性。

2、離子交換性能

通常(chang)所說的(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換是(shi)指沸石分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)篩骨架外的(de)補(bu)償陽離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)交換。沸石分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)篩骨架外的(de)補(bu)償離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)一般是(shi)質子(zi)(zi)(zi)(zi)和堿金屬(shu)(shu)或(huo)堿土(tu)金屬(shu)(shu)，它們很容(rong)易(yi)在金屬(shu)(shu)鹽的(de)水(shui)溶(rong)液中被離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)交換成各種價態的(de)金屬(shu)(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)型沸石分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)篩。

離(li)子(zi)(zi)在(zai)一定的(de)條件(jian)下，如水(shui)溶(rong)液(ye)或受(shou)較(jiao)高溫度(du)時比較(jiao)容易遷(qian)移(yi)。在(zai)水(shui)溶(rong)液(ye)中，由(you)于(yu)沸(fei)(fei)石(shi)分子(zi)(zi)篩(shai)對(dui)離(li)子(zi)(zi)選擇性(xing)的(de)不(bu)同，則可(ke)表現出不(bu)同的(de)離(li)子(zi)(zi)交換(huan)性(xing)質。金屬陽離(li)子(zi)(zi)與沸(fei)(fei)石(shi)分子(zi)(zi)篩(shai)的(de)水(shui)熱離(li)子(zi)(zi)交換(huan)反應是(shi)自由(you)擴散(san)過程。擴散(san)速(su)度(du)制約著交換(huan)反應速(su)度(du)。

通過離(li)子交換可(ke)以改變沸石分子篩(shai)孔徑的大小，從而改變其性能，達到(dao)擇形吸附分離(li)混合物的目的。

沸(fei)石(shi)分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)篩(shai)經(jing)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)后，陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的數目、大小(xiao)和(he)位置(zhi)發(fa)生改變，如高價陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)低價陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)后使沸(fei)石(shi)分子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)篩(shai)中的陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)數目減(jian)少，往往造成位置(zhi)空缺使其孔徑變大；而(er)半徑較(jiao)大的離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)半徑較(jiao)小(xiao)的離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)后，則易(yi)使其孔穴(xue)受到一定的阻塞(sai)，使有(you)效孔徑有(you)所減(jian)小(xiao)。

3、催化性能

沸石分子(zi)篩具有獨特的規整晶(jing)體結構，其中每(mei)一類(lei)都具有一定(ding)尺寸(cun)、形狀的孔道結構，并具有較大比(bi)表面(mian)積。

大部分沸石分子篩(shai)表面具有(you)較強(qiang)的(de)酸中(zhong)心，同時晶孔內有(you)強(qiang)大的(de)庫(ku)侖場起極化作用(yong)。這些特性使(shi)它成為性能優(you)異的(de)催化劑。

多相催化(hua)(hua)(hua)反應(ying)是(shi)在固體催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)上進(jin)行的(de)，催化(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)與(yu)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)晶(jing)孔大小有關(guan)。沸(fei)(fei)石(shi)分(fen)(fen)子(zi)篩(shai)作為(wei)催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)或催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)載(zai)體時，催化(hua)(hua)(hua)反應(ying)的(de)進(jin)行受到沸(fei)(fei)石(shi)分(fen)(fen)子(zi)篩(shai)晶(jing)孔大小的(de)控制(zhi)。晶(jing)孔和孔道的(de)大小和形狀都(dou)可以(yi)對催化(hua)(hua)(hua)反應(ying)起著選擇性(xing)作用(yong)(yong)。在一般反應(ying)條件下沸(fei)(fei)石(shi)分(fen)(fen)子(zi)篩(shai)對反應(ying)方向起主導作用(yong)(yong)，呈(cheng)現了擇形催化(hua)(hua)(hua)性(xing)能，這(zhe)一性(xing)能使沸(fei)(fei)石(shi)分(fen)(fen)子(zi)篩(shai)作為(wei)催化(hua)(hua)(hua)新材料具(ju)有強大生命力。

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二、沸石分子篩的結構

它具有晶體的(de)結構和特征，表面為(wei)固體骨(gu)架，內(nei)部的(de)孔(kong)穴(xue)可起(qi)到(dao)吸(xi)附(fu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)作用。孔(kong)穴(xue)之間有孔(kong)道(dao)相互連接，分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)由(you)(you)孔(kong)道(dao)經過。由(you)(you)于(yu)孔(kong)穴(xue)的(de)潔凈(jing)性質，分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)篩的(de)孔(kong)徑(jing)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布非(fei)常均一。分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)篩依據其晶體內(nei)部孔(kong)穴(xue)的(de)大小對分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)進行選擇性吸(xi)附(fu)，也就是吸(xi)附(fu)一定大小的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)而排斥較大物質的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)。

沸(fei)石(shi)分子篩(shai)按(an)其孔或通道體系可(ke)分為小孔，中孔（介孔）和雙孔沸(fei)石(shi)三(san)個組(zu)別。可(ke)用于(yu)富氧空氣的變壓吸附分離。

三、沸石分子篩的應用

沸石(shi)分(fen)(fen)子篩(shai)晶體具有(you)吸附性(xing)、可交換性(xing)等諸多優良(liang)性(xing)能(neng)，所(suo)以被(bei)廣(guang)泛應用于石(shi)油化工(gong)工(gong)業(ye)(ye)、洗滌劑(ji)工(gong)業(ye)(ye)、精(jing)細化工(gong)等工(gong)業(ye)(ye)。在沸石(shi)分(fen)(fen)子篩(shai)的(de)研究(jiu)(jiu)中，以廉價(jia)(jia)天然礦物為(wei)原料(liao)制備分(fen)(fen)子篩(shai)和其功能(neng)性(xing)的(de)研究(jiu)(jiu)是該領域中最具有(you)價(jia)(jia)值的(de)研究(jiu)(jiu)之一。紅輝(hui)沸石(shi)屬于輝(hui)沸石(shi)族，是其中的(de)一個礦物種，紅輝(hui)沸石(shi)以含水架(jia)狀鋁硅酸(suan)鹽為(wei)基礎結構，在不同溫度環境下對各(ge)種陽離子具有(you)選(xuan)擇吸附性(xing)，且具有(you)良(liang)好的(de)催化功能(neng)、可加工(gong)性(xing)能(neng)、低硬(ying)度、低熱膨脹性(xing)能(neng)，且熱穩定性(xing)較好，被(bei)廣(guang)泛應用于環境材料(liao)，農牧業(ye)(ye)改良(liang)，化工(gong)添加劑(ji)和吸附劑(ji)等領域。

1、畜牧業生產

分子(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)獨特的(de)結構決定(ding)(ding)了其有(you)(you)良好的(de)吸附性能(neng)(neng)和離子(zi)(zi)交換性能(neng)(neng)，利(li)用(yong)分子(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)為載體，吸附接枝抗菌(jun)物質制成(cheng)飼料添(tian)加(jia)劑(ji)，可以增加(jia)抗菌(jun)劑(ji)的(de)緩釋(shi)能(neng)(neng)力(li)，提高抗菌(jun)劑(ji)利(li)用(yong)效率，從(cong)而達(da)到事半(ban)功倍的(de)目的(de)，同時，分子(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)自身也(ye)具有(you)(you)一定(ding)(ding)的(de)殺菌(jun)能(neng)(neng)力(li)，能(neng)(neng)提高牲(sheng)畜的(de)抗病能(neng)(neng)力(li)，且分子(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)無(wu)毒無(wu)害，性能(neng)(neng)穩定(ding)(ding)，不(bu)會被動物吸收。利(li)用(yong)分子(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)吸附二甲酸鉀(jia)制得的(de)分子(zi)(zi)篩(shai)(shai)(shai)抗菌(jun)劑(ji)能(neng)(neng)大幅(fu)度提高二甲酸鉀(jia)的(de)抑菌(jun)能(neng)(neng)力(li)。

2、醫藥產業

利用(yong)分(fen)(fen)子(zi)(zi)篩(shai)良好的(de)吸附(fu)性(xing)能(neng)和(he)分(fen)(fen)散(san)性(xing)能(neng)，可(ke)以(yi)(yi)作為藥物的(de)載體，對(dui)藥物中(zhong)的(de)有(you)效(xiao)(xiao)成分(fen)(fen)進行吸附(fu)接枝，可(ke)以(yi)(yi)提高藥物的(de)緩釋性(xing)能(neng)，增強藥效(xiao)(xiao)，延(yan)長藥物作用(yong)的(de)時間，且(qie)分(fen)(fen)子(zi)(zi)篩(shai)無(wu)(wu)毒無(wu)(wu)害，服用(yong)之后在(zai)人身(shen)體內不發生(sheng)吸收，對(dui)身(shen)體無(wu)(wu)毒副作用(yong)。還(huan)可(ke)以(yi)(yi)載入特(te)定病菌，有(you)效(xiao)(xiao)地抑制細菌生(sheng)長。沸石分(fen)(fen)子(zi)(zi)篩(shai)良好的(de)離(li)子(zi)(zi)交換性(xing)能(neng)可(ke)以(yi)(yi)吸附(fu)交換重金屬離(li)子(zi)(zi)，從而可(ke)以(yi)(yi)制備(bei)高度活性(xing)和(he)耐久(jiu)性(xing)的(de)抗菌劑(ji)。

3、污水處理

天然(ran)(ran)紅輝沸(fei)石具有(you)(you)一定的(de)離子(zi)(zi)(zi)交換和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)能(neng)，利用其性(xing)能(neng)可以從污水(shui)中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)氨氮(dan)，從而(er)達到凈化污水(shui)的(de)效果(guo)。天然(ran)(ran)紅輝沸(fei)石經過(guo)特殊處理(li)之后，可以形成分子(zi)(zi)(zi)篩，分子(zi)(zi)(zi)篩的(de)離子(zi)(zi)(zi)交換與吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)能(neng)遠(yuan)遠(yuan)高于天然(ran)(ran)沸(fei)石，這使其能(neng)夠更好地吸(xi)(xi)(xi)附(fu)污水(shui)中(zhong)的(de)重金屬離子(zi)(zi)(zi)及其他(ta)有(you)(you)害離子(zi)(zi)(zi)，如(ru)：鎳(nie)、鋅(xin)、鉻(ge)、鎘、汞、鐵等離子(zi)(zi)(zi)及酚(fen)、氨氮(dan)、三(san)氮(dan)、磷酸根離子(zi)(zi)(zi)等有(you)(you)機(ji)物，因(yin)此，分子(zi)(zi)(zi)篩是處理(li)污水(shui)的(de)新型(xing)材(cai)料(liao)。

4、農業

利用分子篩的(de)吸附性能(neng)(neng)及陽離(li)(li)子交(jiao)換性能(neng)(neng)，可(ke)(ke)以(yi)改良(liang)土壤(rang)性能(neng)(neng)，降低土壤(rang)pH，提(ti)高(gao)農作(zuo)物(wu)(wu)需要的(de)微量(liang)元素的(de)供應(ying)，交(jiao)換農作(zuo)物(wu)(wu)所需要的(de)K、Na、Mg、Ca等離(li)(li)子，起到(dao)間接肥(fei)的(de)作(zuo)用(yong)。同(tong)時，分子篩可(ke)(ke)以(yi)吸附雙氫胺等物(wu)(wu)質配成肥(fei)料緩(huan)釋劑(ji)，不僅大幅度提(ti)高(gao)了(le)氮肥(fei)實際(ji)利用(yong)率，延長氮肥(fei)有效期(qi)，還可(ke)(ke)以(yi)改善農作(zuo)物(wu)(wu)營(ying)養狀況(kuang)，提(ti)高(gao)農作(zuo)物(wu)(wu)生長活力(li)和抵御病(bing)毒能(neng)(neng)力(li)，最終達到(dao)農作(zuo)物(wu)(wu)增產增收的(de)目(mu)的(de)。