分子篩廠家講解分子篩的孔道和表面裝飾——陽離子交換法

分子篩特有的擇形選擇性使其成為制造吸附劑和催化劑的重要材料。擇形選擇性(shape-selectivity)這個名詞最早是在1960年提出來的，用以描述只有大小和形狀與分子篩孔道相匹配的分子才能進人分子篩孔道被吸附或催化的現(xiàn)象。未經(jīng)改性的分子篩的擇形選擇能力主要取決于其晶體結(jié)構(gòu)，因為分子篩的孔口由氧環(huán)構(gòu)成，孔口的尺寸取決于環(huán)中的氧原子數(shù)目，已知孔口為8元氧環(huán)、10元氧環(huán)和12元氧環(huán)的分子篩的最大孔徑分別是0.45nm、063nm和0. 80nm，每增加2個氧原子，孔徑大小約增加0.18nm。利用分子篩孔徑大小和孔道結(jié)構(gòu)上的差別，在一定程度上可以實現(xiàn)“分子篩分”作用。然而，在許多實際體系中，需要識別或區(qū)分的分子的動力學直徑差別遠小于 0. 1nm，只有對分子篩孔徑進行更精細調(diào)變，才能達到擇形選擇的要求。由于分子篩本身的孔徑變化是跳躍式的，用合成的辦法顯然無法實現(xiàn)孔徑的精細調(diào)變，必須另辟蹊徑。

另外，為了提高吸附劑和催化劑的擇形選擇性，除了調(diào)變分子篩孔徑，有時還需要對分子篩的外表面進行修飾，使外表面上存在的無擇形選擇作用的吸附位或催化反應(yīng)活性位鈍化。對小顆粒和納米分子篩來說，外表面修飾的意義尤為重要。

目前采用的分子篩孔道和表面修飾的方法大致可分為陽離子交換法、孔道修飾法和外表面修飾法等三類，下面就給大家介紹一下陽離子交換法。

在分子篩晶體中，位于孔道開口附近的陽離子數(shù)目和種類會影響分子篩的孔徑，因而陽離子交換可以改變分子篩孔徑的大小。最為典型的例子是A型分子篩，Na-A型分子篩的孔徑在4?左右，當分子篩中 Na^＋被二價的陽離子Ca²⁺交換后，原來的陽離子位就有一半空出，使分子篩的孔徑變大，Ca-A型分子篩的孔徑大約為5?。反之，當大體積的一價陽離子如K⁺交換Na-A型分子篩中的Na⁺時，由于孔口陽離子體積變大而使分子篩孔徑變小，K-A型分子篩的孔徑只有3?左右。科研人員曾利用離子交換方法對A型分子篩的孔徑進行精細調(diào)變，實現(xiàn)了O₂和N₂的擇形分離。O₂和N₂的分子大小十分接近，K-A型分子篩孔徑太小對兩者都不吸附，Na-A型分子篩孔徑較大對兩者同時吸附，而且由于N₂極性比O₂大，N₂吸附量大于O₂。因此必須通過孔徑調(diào)變，才能實現(xiàn)分子篩只吸附O₂而不吸附N₂。

除了氧氮分離以外，利用陽離子交換法制備的分子篩吸附劑，還用于石油餾分吸附脫蠟，混合二甲苯吸附分離，混合二甲基萘吸附分離等。但是陽離子交換法有其本身的局限性和缺點：①此方法不適用于高硅鋁比分子篩；②分子篩孔徑變化與陽離子交換度不成線性關(guān)系，而且離子交換度的控制比較困難，因而很難通過此方法實現(xiàn)分子篩孔徑的精細調(diào)變；③陽離子交換對分子篩本身性質(zhì)有影響。湖南天怡新材料有限公司是專業(yè)生產(chǎn)NaY分子篩、Y型分子篩、ZSM-5分子篩、USY分子篩、REY分子篩等為主要產(chǎn)品的分子篩廠家，如有需求，歡迎咨詢。