自然界中存在一種天然硅鋁酸鹽，它們具有篩分分子、吸附、離子交換和催化作用。這種天然物質(zhì)稱為沸石，人工合成的沸石也稱為分子篩。
分子篩的主要結(jié)構(gòu)：
分子篩的化學(xué)組成通式為：(M)2/nO· Al2O3·xSiO2·pH2O，M代表金屬離子(人工合成時通常為Na)，n代表金屬離子價數(shù)， x代表SiO2的摩爾數(shù)，也稱為硅鋁比，p代表水的摩爾數(shù)。分子篩骨架的基本結(jié)構(gòu)是 SiO4和AlO4四面體，通過共有的氧原子結(jié)合而形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的結(jié)晶。這種結(jié)合形式，構(gòu)成了具有分子級、孔徑均勻的空洞及孔道。由于結(jié)構(gòu)不同，形式不同，“籠”形的空間孔洞分為α、β、γ、六方柱、八面沸石等 “籠”的結(jié)構(gòu)。
分子篩在吸附分離領(lǐng)域的應(yīng)用：
1、混合二的分離。混合二一般用作溶劑和汽油摻合劑廉價出售，資源浪費十分嚴重。但混合二的四個異構(gòu)體：乙苯、對二、間二和鄰二都是重要的化工原料，因此有必要將其逐一分離；
混合二的分離方法很多，如精餾法、精密精餾法、加壓結(jié)晶法、深冷結(jié)晶法等是傳統(tǒng)的分離方法，但它們的共同缺點是能耗大、設(shè)備龐大、操作要求高；
吸附分離法是一種的分離方法，其關(guān)鍵是吸附劑的制備。由于沸石分子篩其結(jié)構(gòu)的特殊性及種類的多樣化，以沸石分子篩為吸附劑來分離混合二具有很好的應(yīng)用前景；
2、N2/ O2的分離。在變壓吸附（PSA）法中，沸石分子篩是利用N2/O2兩氣體在其表面平衡吸附的差異，選擇性地吸附 N2。因為 N2的極化率較大，從而 N2與沸石分子篩中的陽離子及其極性表面作用強于 O2。LiA 型沸石分子篩具有更高的 N2/O2選擇比及 N2吸附容量，但熱穩(wěn)定性較差。于是，Li+、堿土金屬混合陽離子交換后的 A型沸石分子篩具有較高的 N2/O2選擇分離系數(shù)、N2吸附容量和較高的熱穩(wěn)定性。另外低硅鋁比的 X型沸石分子篩引起了人們的關(guān)注。人們對其進行了各種離子交換，其 N2/O2分離選擇性較高且熱穩(wěn)定性較好；
3、提高汽油辛烷值。由于異構(gòu)烷烴的辛烷值大大正構(gòu)烷烴，因此利用吸附分離法可以脫除正構(gòu)烷烴。實際應(yīng)用中一般將吸附分離與 C5/C6烷烴異構(gòu)化相配合，將通過吸附分離出來的正構(gòu)烷烴進行異構(gòu)化，從而更大程度的提高汽油的辛烷值。A 型沸石分子篩中的鈉離子被鈣離子交換達 40%以上時，它的有效孔徑可增大至 0.5nm，能滿足此分離的要求，分離中烴類混合物通過吸附床層，正構(gòu)烷烴由于分子外形尺寸小于沸石分子篩孔徑尺寸可以自由進入其孔道中被吸附，異構(gòu)烷烴的分子尺寸較大不能進入，則流出吸附床層為富含異構(gòu)烷烴高辛烷值的物料。吸附床層吸附飽和后，用脫附劑將正構(gòu)烷烴脫附送去異構(gòu)化反應(yīng)。 [4]
分子篩的催化性能：
分子篩晶體具有均勻的孔結(jié)構(gòu)，孔徑的大小與通常分子相當；它們具有很大的表面積。而且表面極性很高；平衡骨架負電荷的陽離子，可進行離子交換；一些具有催化活性的金屬也可以交換導(dǎo)入晶體，然后以的分散度還原為元素狀態(tài)；同時分子篩骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性很高。這些結(jié)構(gòu)性質(zhì)，使分子篩不僅成為優(yōu)良的吸附劑，而且成為有效的催化劑和催化劑載體。
分子篩基本特性：
分子篩對水或各種氣，液態(tài)化合物可逆吸附及脫附；
金屬陽離子易被交換；
分子篩內(nèi)部空腔和通道形成非常高的內(nèi)表面積。
1、根據(jù)分子大小和形狀的不同選擇吸附——分子篩效應(yīng)：分子篩晶體具有蜂窩狀的結(jié)構(gòu)，晶體內(nèi)的晶穴和孔道相互溝通，并且孔徑大小均勻，固定（分子篩空腔直徑一般在3—15埃之間），與通常分子的大小相當，只有那些直徑比較小的分子才能通過沸石孔道被分子篩吸附，而構(gòu)型龐大的分子由于不能進入沸石孔道，則不被分子篩吸附。而硅膠，活性氧化鋁和活性碳沒有均勻的孔徑，孔徑分布范圍十分寬廣，所以沒有篩分性能。
2、根據(jù)分子極性，不飽和度和極化率的選擇吸附：分子篩對于極性分子和不飽和分子有很高的親和力；在非極性分子中，對于極化率在的分子有較高的選擇吸附優(yōu)勢。此外，沸點越低的分子，越不易被分子篩所吸附。
分子篩是一類結(jié)晶的硅鋁酸鹽，由于它具有均一的孔徑和的比表面積，所以具有許多的特點。
1、按分子的大小和形狀不同的選擇吸附作用，即只吸附那些小于分子篩孔徑的分子；
2、對于小的極性分子和不飽和分子，具有選擇吸附性能，極性越大，不飽和度越高，其選擇吸附性越強；
3、具有強烈的吸水性。哪怕在較高的溫度、較大的空速和含水量較低的情況下，仍有相當高的吸水容量。
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