有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法:
① 水熱合成法 用于制取純度較高的產(chǎn)品,以及合成自然界中不存在的分子篩。將含硅化合物(水?分子篩玻璃、硅溶膠等)、含鋁化合物(水合氧化鋁、鋁鹽等)、堿(氫氧化鈉、氫氧化鉀等)和水按適當(dāng)比例混合,在熱壓釜中加熱一定時(shí)間,即析出分子篩晶體。合成過程可用下式表示:
工業(yè)生產(chǎn)流程中一般先合成Na-分子篩,如13X型與10X型分子篩的合成。在水熱合成過程中添加某些添加劑可以改變終產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),如加入季胺鹽可得到ZSM-5型分子篩。
?、凇∷疅徂D(zhuǎn)化法 在過量堿存在時(shí),使固態(tài)鋁硅酸鹽水熱轉(zhuǎn)化成分子篩。所用原料有高嶺土、膨潤土、硅藻土等,也可用合成的硅鋁凝膠顆粒。此法成本低,但產(chǎn)品純度不及水熱合成法。
離子交換法 通常在水溶液中將Na-分子篩轉(zhuǎn)變?yōu)楹兴桕栯x子的分子篩,通式如下:
式中 Z-表示陰離子骨架,Me+表示需交換的陽離子,例如NH嬃、Ca2+、Mg2+、Zn2+等,原料通常為?中空玻璃分子篩氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽。溶液中不同性質(zhì)的陽離子交換到分子篩上的難易程度不同,稱為分子篩對陽離子的選擇順序,例如:13X型分子篩的選擇順序?yàn)锳g+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、NH嬃、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。常用下列參數(shù)表示交換結(jié)果:交換度,即交換下來的Na+量占分子篩中原有Na+量的百分?jǐn)?shù);交換容量,為每100克分子篩中交換的陽離子毫克當(dāng)量數(shù);交換效率,表示溶液中陽離子交換到分子篩上的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。為了制取合適的分子篩催化劑,有時(shí)尚需將交換所得產(chǎn)物與其他組分調(diào)配,這些組分可能是其他催化活性組分、助催化劑、稀釋劑或粘合劑等,調(diào)配好的物料經(jīng)成型即可進(jìn)行催化劑的活化。
長期以來,國際分子篩廠商憑借在分子篩研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)以及資金優(yōu)勢,通過兼并重組,逐漸形成了對分子篩行業(yè)的寡頭壟斷,主導(dǎo)著全球分子篩的市場,攫取高額利潤。
在國內(nèi)分子篩吸附劑領(lǐng)域,市場國際化程度高,市場競爭激烈。大部分企業(yè)系民營企業(yè)且規(guī)模較小,年產(chǎn)萬噸級以上的成型分子篩企業(yè)較少。隨著環(huán)保政策的嚴(yán)厲執(zhí)行,部分分子篩原粉企業(yè)因?yàn)榄h(huán)保壓力加大、生產(chǎn)成本上升等因素逐漸退出市場。國內(nèi)低端成型分子篩市場充分競爭;中成型分子篩市場,國際大型分子篩企業(yè)憑借品牌和技術(shù)優(yōu)勢仍然具有很強(qiáng)的競爭力。面對國際大型分子篩企業(yè)的競爭,國內(nèi)成型分子篩企業(yè)需要擁有良好的技術(shù)創(chuàng)新能力和較大的生產(chǎn)規(guī)模來應(yīng)對。
在醫(yī)療保健制氧方面:隨著分子篩吸附性能的提升,制氧設(shè)備開始朝小型化方向發(fā)展。分子篩變壓吸附制氧法因占地面積小,制氧,開始在醫(yī)院供氧系統(tǒng)得到應(yīng)用,未來將向中小醫(yī)院進(jìn)一步普及。分子篩式制氧機(jī)因制氧濃度高、使用方便、攜帶安全等特點(diǎn)開始成為家用制氧機(jī)的重要品種。未來,隨著人民日益關(guān)注身體健康,分子篩制氧機(jī)作為醫(yī)療保健用氧的關(guān)鍵設(shè)備將廣泛應(yīng)用于高原和家用制氧人群。
在制氫方面:近年來,制氫分子篩除用于氫氣提純外,還在尾氣回收上得到應(yīng)用,幫助設(shè)備使用單位實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。在發(fā)行人的JLPH5分子篩應(yīng)用于中國石化青島石油化工有限公司7萬噸/年聚丙烯裝置前,該裝置產(chǎn)生的聚丙烯尾氣直接燃燒排放,造成了每年數(shù)百噸丙烯的浪費(fèi),且污染了大氣環(huán)境。