分子筛

分子筛是一种具有大小均匀的孔隙（非常小的孔）的材料。 这些孔径与小分子的大小相似，因此大分子不能进入或被吸附，而小分子可以。 当分子混合物迁移通过称为筛（或基质）的多孔半固体物质的固定床时，最高分子量的组分（无法进入分子孔）首先离开床，然后 由依次变小的分子组成。 一些分子筛用于尺寸排阻色谱法，这是一种根据分子大小对分子进行分类的分离技术。 其他分子筛用作干燥剂（一些例子包括活性炭和硅胶）。

分子筛的孔径以埃 (Å) 或纳米 (nm) 为单位测量。 根据 IUPAC 符号，微孔材料的孔径小于 2 nm (20 Å)，大孔材料的孔径大于 50 nm (500 Å)； 因此，介孔类别位于中间，孔径在 2 到 50 纳米（20-500 埃）之间。

分子筛可以是微孔、中孔或大孔材料。

• 沸石（铝硅酸盐矿物，不要与硅酸铝混淆）
  • 沸石 LTA：3–4 Å
• 多孔玻璃：10 Å（1 纳米）及以上
• 活性炭：0–20 Å（0–2 纳米）及以上
• 粘土
  • 蒙脱石混合物
    • 埃洛石（埃洛石）：发现了两种常见的形式，水合时粘土的层间距为 1 纳米，脱水时（间埃洛石）的层间距为 0.7 纳米。 埃洛石自然形成为小圆柱体，平均直径为 30 纳米，长度在 0.5 到 10 微米之间。

• 二氧化硅（用于制作硅胶）：24 Å (2.4 nm)

• 介孔二氧化硅，200–1000 Å（20–100 纳米）

分子筛经常用于石油工业，特别是用于干燥气流。 例如，在液化天然气 (LNG) 行业中，需要将气体的含水量降至 1 ppmv 以下，以防止冰或甲烷包合物造成堵塞。

在实验室中，分子筛用于干燥溶剂。 筛网已被证明优于传统的干燥技术，后者通常使用腐蚀性干燥剂。

在术语沸石下，分子筛用于广泛的催化应用。 它们催化异构化、烷基化和环氧化，并用于大规模工业过程，包括加氢裂化和流化催化裂化。

它们还用于过滤呼吸器的空气供应，例如潜水员和消防员使用的呼吸器。 在此类应用中，空气由空气压缩机提供并通过筒式过滤器，根据应用，该过滤器填充有分子筛和/或活性炭，最后用于充入呼吸空气罐。 这种过滤可以从呼吸空气供应中去除微粒和压缩机排气产物。

分子筛的再生方法包括压力变化（如在氧气浓缩器中）、加热和用载气吹扫（如在乙醇脱水中使用）或在高真空下加热。 再生温度范围从 175 °C (350 °F) 到 315 °C (600 °F)，具体取决于分子筛类型。 相比之下，硅胶可以通过在普通烤箱中加热至 120°C (250°F) 两个小时来再生。 但是，某些类型的硅胶在接触到足够的水时会爆裂。 这是由于接触水时二氧化硅球破裂造成的。

3A分子筛是通过4A分子筛中钾与钠的阳离子交换产生的

3Å 分子筛不吸附直径大于 3 Å 的分子。 这些分子筛的特点包括吸附速度快、频繁再生能力强、抗破碎性和抗污染性好。 这些特征可以提高筛子的效率和使用寿命。