合成沸石·分子篩
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合成沸石·分子篩
Zeolite稱為沸石，是一種天然產(chǎn)礦石，可用于連續(xù)脫水、冷凝水以及交換陽離子。工業(yè)合成的合成沸石是金屬或堿土金屬的結(jié)晶型水合鋁硅酸鹽，其通式為MeO?Al2O3?mSiO3?nH2O（Me：2個堿金屬原子或1個堿土金屬原子）。結(jié)晶水被加熱分離后產(chǎn)生的空腔具有很強的吸附能力，通向這些直徑為數(shù)?的均勻孔隙會顯示出分子篩效應※1（或者被稱為尺寸排阻效應）。另外，結(jié)晶結(jié)構(gòu)中的金屬離子具有吸附極性分子的作用，可選擇性吸附極性物質(zhì)和不飽和性物質(zhì)。根據(jù)這種吸附特性的特點，合成沸石可廣泛應用于實驗級的水或其他物質(zhì)吸附劑，工業(yè)級催化劑、廢水處理劑、土壤改良劑和石油精煉等多個領域中。
分子篩（molecular sieves）是美國聯(lián)合碳化物公司生產(chǎn)的合成沸石的商品名，是具有分子篩選效果的多孔性物質(zhì)。
FUJIFILM Wako可提供多種合成沸石和分子篩。
※1 比細孔徑小的分子會被吸附在細孔內(nèi)，而比細孔徑大的分子無法進入孔內(nèi)因此不會被吸附，所以可根據(jù)孔徑分離分子。
◆產(chǎn)品種類
合成沸石（又稱為分子篩）根據(jù)化學組成、結(jié)晶結(jié)構(gòu)、吸附特性等的差異，有可提供不同種類。
下表中為不同種類合成沸石的特性，可結(jié)合使用目的進行選擇※1 ※2。
合成沸石
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種類 |
合成沸石A-3 |
合成沸石A-4 |
合成沸石A-5 |
合成沸石F-9 |
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化學組成 |
(0.4K＋0.6Na)2O?Al2O3?2SiO2 |
Na2O?Al2O3?2SiO2 |
－ |
Na2O?Al2O3?2.5SiO2 |
|
|
細孔徑(?) |
3 |
4 |
5 |
9 |
|
|
水分吸附量（wt%） |
20 |
20 |
22 |
26 |
|
|
吸附物質(zhì) |
水 |
〇 |
〇 |
〇 |
〇 |
|
氨氣 |
〇 |
〇 |
〇 |
〇 |
|
|
CO2 |
〇 |
〇 |
〇 |
〇 |
|
|
CO |
〇 |
〇 |
〇 |
〇 |
|
|
硫化氫 |
〇 |
〇 |
〇 |
〇 |
|
|
二氧化硫 |
〇 |
〇 |
〇 |
〇 |
|
|
C1,C2 石蠟 |
〇 |
〇 |
〇 |
||
|
C3-C22 正鏈烷烴 |
〇 |
〇 |
|||
|
異鏈烷烴 |
〇 |
||||
|
C2,C3 烯烴 |
〇 |
〇 |
〇 |
||
|
C4以上 正烯烴 |
〇 |
〇 |
|||
|
異烯烴 |
〇 |
||||
|
環(huán)丙烷 |
〇 |
〇 |
|||
|
C4以上 環(huán)烷烴 |
〇 |
||||
|
苯以及大部分的低級芳香烴 |
〇 |
||||
|
C1～C3 正醇 |
〇 |
〇 |
〇 |
||
|
C4以上 正醇類 |
〇 |
〇 |
|||
|
C3以上 iso-、sec-、tert-醇類 |
〇 |
||||
|
二正丙胺 |
〇 |
||||
|
二正丁胺 |
〇 |
||||
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晶型 |
A型 |
A型 |
Ca-A型 |
X型 |
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分子篩
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種類 |
合成沸石3A |
合成沸石4A |
合成沸石5A |
合成沸石13X |
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化學組成 |
K9Na3〔(AlO2)12(SiO2)12〕?xH2O |
Na12〔(AlO2)12(SiO2)12〕?27H2O |
Ca4.5Na3〔(AlO2)12(SiO2)12〕?xH2O |
Na86〔(AlO2)86(SiO2)106〕?276H2O |
|
細孔徑(?) |
3 |
4 |
5 |
10 |
|
水分吸附量（wt%） |
20 |
22 |
21.5 |
約20 |
|
可吸附分子 |
H2O、NH3、He |
H2S、CO2、C2H6、C3H6、C2H5OH、C4H6 |
正鏈烷烴、正烯烴、n-C4H9OH |
異鏈烷烴、異烯烴、二正丁胺、芳香族 |
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有效直徑＜3?的分子 |
有效直徑＜4?的分子 |
有效直徑＜5?的分子 |
有效直徑＜10?的分子 |
|
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不可吸附分子 |
CH4、CO2、C2H2、O2、C2H5OH、H2S、C2H4 |
C3H8、壓縮機油、環(huán)烴 |
異構(gòu)化合物、四元環(huán)化合物 |
(C4F9)3N |
|
有效直徑＞3?的分子 |
有效直徑＞4?的分子 |
有效直徑＞5?的分子 |
有效直徑＞10?的分子 |
|
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代表性用途 |
小分子極性溶劑（甲醇、乙醇、丙酮、乙腈）、包層氣、乙烯、丁二烯等的干燥 |
普通有機溶劑（二甲苯、氯仿、硝基甲烷、DMSO等）的干燥（比3A的干燥能力強），去除天然氣和液相飽和烴的CO2 |
大分子有機溶劑（如THF、二惡烷等）的干燥，從石腦油和煤油中回收正構(gòu)烷烴 |
極大分子有機溶劑的干燥或脫硫/干燥，同時去除水與CO2、吸附碳氫化合物 |
|
結(jié)晶型 |
A型 |
A型 |
A型 |
X型 |
|
※1 商品名的3A和A-3、F-9的數(shù)字表示為細孔徑（單位?）（只有13X為10?）。細孔徑按數(shù)字順序逐漸變大。 ※1 比如，3A能吸附的分子4A、5A、13X全部都能吸附。 ※2 各種類的分子篩均有直徑1/8(inch)與1/16(inch)兩種型號 |
|
◆合成沸石HS系列
HS系列是具有高硅膠/氧化鋁比（5以上）的疏水性合成沸石。根據(jù)硅膠/氧化鋁比的不同，合成沸石的吸附能力（親水性）會產(chǎn)生變化。如果硅膠/氧化鋁比變高，晶格里存在的金屬陽離子的比例會減少，從而減弱對水等極性物質(zhì)的親和性，并增強非極性物質(zhì)的吸附能力。因此，硅膠/氧化鋁比高的HS系列適用于去除揮發(fā)性有機化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）以及除臭。此外，因與極性物質(zhì)的親和性變?nèi)酰c親水的合成沸石相比，能在更低的溫度下脫水。
合成沸石的催化活性根據(jù)晶型（L型·Y型·絲光型·鎂堿型）、硅膠/氧化鋁比、陽離子種類而不同。合成沸石的固體催化作用一般是將反應成分吸附，在細孔空間內(nèi)形成催化反應區(qū)，激活有利于催化反應狀態(tài)的機制。HS系列提供著各式各樣的結(jié)晶型、細孔徑、硅膠/氧化鋁比、金屬陽離子類的產(chǎn)品?？山Y(jié)合用途選擇合適的產(chǎn)品。
HS系列
|
種類 |
合成沸石，HS-320 |
合成沸石，HS-341 |
合成沸石，HS-500 |
合成沸石，HS-642 |
合成沸石，HS-690 |
合成沸石，HS-720 |
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陽離子種類※4 |
氫 |
鈉 |
銨 |
鉀 |
鈉 |
氫 |
鉀 |
|
晶型 |
Y |
Y |
Y |
L |
絲光型 |
絲光型 |
鎂堿型 |
|
細孔徑(?) |
9 |
9 |
9 |
8 |
7 |
7 |
4.8 |
|
硅膠/氧化鋁比（mol/mol） |
5.5 |
5.5 |
7 |
6.1 |
18 |
180 |
18 |
|
比表面積（m2/g） |
550 |
660 |
700 |
290 |
－ |
450 |
170 |
|
結(jié)晶的大小(μm) |
0.2～0.4 |
0.2～0.4 |
0.7～1.0 |
0.4 |
0.1×0.5 |
0.1×0.5 |
≦ 1 |
|
粒子的大小 |
6～8 |
6～8 |
3～5 |
4 |
12 |
12 |
20 |
|
NH3-TPD (mmol/g) |
0.7 |
－ |
2 |
－ |
－ |
0.2 |
－ |
※3 表中數(shù)值僅供參考。
※4 進入沸石孔內(nèi)的分子因與陽離子產(chǎn)生靜電相互作用被吸附。一般來說，陽離子的尺寸越小，化合價越高，靜電吸引力就越大，分子的極性越強，吸附力越大吸附越多。
◆產(chǎn)品列表
合成沸石
|
產(chǎn)品編號 |
產(chǎn)品名稱 |
包裝 |
|
266-00565 |
Zeolite, Synthetic, A-3, Shot, 0.50-1.18 mm(14-30 mesh) 合成沸石，A-3，粒狀，0.50-1.18 mm（14-30目） |
500 g |
|
263-00575 |
Zeolite, Synthetic, A-3, Beads, 1.40 – 2.36 mm (8 -12 mesh) 合成沸石，A-3，球狀，1.40 – 2.36mm （8 – 12目） |
500 g |
|
260-00585 |
Zeolite, Synthetic, A-3, Beads, 2.36 – 4.75 mm (4 -8 mesh) 合成沸石，A-3，球狀，2.36 – 4.75 mm （4 – 8目） |
500 g |
|
261-02271 |
Zeolite Packs [Zeolite, Synthetic, A-3, Beads, 1.40-2.36 mm (8-12 mesh)] 沸石包裝[合成沸石，A-3，球狀，1.40-2.36 mm（8-12目）] |
3 g×20 |
|
267-02273 |
Zeolite Packs [Zeolite, Synthetic, A-3, Beads, 1.40-2.36 mm (8-12 mesh)] 沸石包裝[合成沸石，A-3，球狀，1.40-2.36 mm（8-12目）] |
10 g×20 |
|
265-02274 |
Zeolite Packs [Zeolite, Synthetic, A-3, Beads, 1.40-2.36 mm (8-12 mesh)] 沸石包裝[合成沸石，A-3，球狀，1.40-2.36 mm（8-12目）] |
50 g x 10 |
|
260-00605 |
Zeolite, Synthetic, A-4, Shot, 0.50 – 1.18 mm (14 – 30 mesh) 合成沸石，A-4，粒狀,0.50 – 1.18 mm（14 – 30目） |
500 g |
|
267-00615 |
Zeolite, Synthetic, A-4, Beads, 1.40 – 2.36 mm (8 -12 mesh) 合成沸石，A-4，球狀,1.40 – 2.36 mm（8 – 12目） |
500 g |
|
264-00625 |
Zeolite, Synthetic, A-4, Beads, 2.36 – 4.785 mm (4 -8 mesh) 合成沸石，A-4，球狀，2.36 – 4.785 mm（4 – 8目） |
500 g |
|
267-02315 |
Zeolite, Synthetic, A-4, Powder, through 0.15 mm (100 mesh) 合成沸石, A-4, 粉末, 可通過0.15 mm (100目) |
500 g |
|
265-01755 |
Zeolite, Synthetic, A-5, Beads, 2.36 – 4.75 mm (4 -8 mesh) 合成沸石，A-5，球狀，2.36 – 4.75 mm （4 – 8目） |
500 g |
|
268-00645 |
Zeolite, Synthetic, F-9, Shot,0.50-1.18 mm(14-30 mesh) 合成沸石，F(xiàn)-9，粒狀,0.50-1.18 mm（14-30目） |
500 g |
|
265-00655 |
Zeolite, Synthetic, F-9, Beads, 1.40 – 2.36 mm (8 -12 mesh) 合成沸石，F(xiàn)-9，球狀，1.40 – 2.36 mm （8 – 12目） |
500 g |
|
262-00665 |
Zeolite, Synthetic, F-9, Beads, 2.36 – 4.75 mm (4 – 8 mesh) 合成沸石，F(xiàn)-9，珠，2.36 – 4.75 mm （4 – 8目） |
500 g |
|
264-02325 |
Zeolite, Synthetic, F-9, Powder, through 0.15 mm (100 mesh) 合成沸石, F-9, 粉末, 可通過0.15 mm(100目) |
500 g |
|
321-27762 |
Zeolite, Synthetic, HS-320 Powder, Hydrogen Y 合成沸石，HS-320 粉末，H+-Y型 |
25 g |
|
325-27765 |
Zeolite, Synthetic, HS-320 Powder, Hydrogen Y 合成沸石，HS-320 粉末，H+-Y型 |
500 g |
|
324-27752 |
Zeolite, Synthetic, HS-320, Powder, Sodium Y 合成沸石，HS-320 粉末，Na+-Y型 |
25 g |
|
328-27755 |
Zeolite, Synthetic, HS-320, Powder, Sodium Y 合成沸石，HS-320 粉末，Na+-Y型 |
500 g |
|
328-27772 |
Zeolite, Synthetic, HS-341, Powder, Ammonium Y 合成沸石，HS-341 粉末，NH4+-Y型 |
25 g |
|
322-27775 |
Zeolite, Synthetic, HS-341, Powder, Ammonium Y 合成沸石，HS-341 粉末，NH4+-Y型 |
500 g |
|
325-27782 |
Zeolite, Synthetic, HS-500, Powder, Potassium L 合成沸石，HS-500 粉末，K+-L型 |
25 g |
|
329-27785 |
Zeolite, Synthetic, HS-500, Powder, Potassium L 合成沸石，HS-500 粉末，K+-L型 |
500 g |
|
322-27792 |
Zeolite, Synthetic, HS-642 Powder, Sodium Mordenite 合成沸石，HS-642粉末，Na+-絲光型 |
25 g |
|
326-27795 |
Zeolite, Synthetic, HS-642 Powder, Sodium Mordenite 合成沸石，HS-642粉末，Na+-絲光型 |
500 g |
|
325-27802 |
Zeolite, Synthetic, HS-690 Powder, Hydrogen Mordenite 合成沸石，HS-690粉末，H+-絲光型 |
25 g |
|
329-27805 |
Zeolite, Synthetic, HS-690 Powder, Hydrogen Mordenite 合成沸石，HS-690粉末，H+-絲光型 |
500 g |
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227-00611 |
Vitachange, Activated 活性維生素B1吸附劑 |
250 g |
分子篩
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產(chǎn)品編號 |
產(chǎn)品名稱 |
包裝 |
|
134-06095 |
Molecular Sieves 3A 1/16 分子篩3A 1/16 |
500 g |
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133-08645 |
Molecular Sieves 3A 1/8 分子篩3A 1/8 |
500 g |
|
131-13531 |
Molecular Sieves Pack 3A 分子篩3A |
25 g×10 |
|
137-06085 |
Molecular Sieves 4A 1/16 分子篩4A 1/16 |
500 g |
|
130-08655 |
Molecular Sieves 4A 1/8 分子篩4A 1/8 |
500 g |
|
130-06075 |
Molecular Sieves 5A 1/16 分子篩5A 1/16 |
500 g |
|
137-08665 |
Molecular Sieves 5A 1/8 分子篩5A 1/8 |
500 g |
|
131-07085 |
Molecular Sieves 13X 1/16 分子篩 13X 1/16 |
500 g |
|
134-08675 |
Molecular Sieves 13X 1/8 分子篩 13X 1/8 |
500 g |
※ 本頁面產(chǎn)品僅供研究用，研究以外不可使用。
相關資料
◆使用方法
1. 在溶劑中添加計算量約3~4倍的合成沸石（或者是分子篩）※1 ※2。
2. 放置24 h并間歇搖晃。
3. 快速干燥的物質(zhì)需處理1h，干燥困難的物質(zhì)需花費數(shù)日※3。
※1 吸濕容量為合成沸石自身重量的約25%。
※2 最大吸濕容量與計算量的倍數(shù)根據(jù)不同資料會有差異，所以數(shù)據(jù)僅供參考。
※3 因吸附物質(zhì)的不同干燥的時間也會有所不同，所以請根據(jù)實際情況調(diào)整。
示例：干燥18L 99.5vol%乙醇時（假設殘留水分為0.5%）
因為水的比重為1.0，那么18 L中的水分就有90 g（18 L x 0.5(5%) x 1.0=0.09 kg(90 g)）。使用合成沸石的自身重量的25%來吸濕的話，干燥溶劑需要的最低量為360 g（90 g ÷ 0.25(25％)=360 g）。根據(jù)這個計算量的3~4倍進行添加，最終需要添加約1,500 g的合成沸石。
◆再生方法
1. 首先需風干去除表面附著的溶劑※4。
2. 在150~180℃下加熱2，3 h※5。這時雖然還殘余3~5%的水，但不妨礙正常使用。
3. 若需要更嚴格的干燥或用于難以干燥的極性溶劑時，在真空(10-1～10-3mm Hg)或在干氣流中，300~350℃下加熱※5 3，4 h。
4. 干燥后，應在干燥器中小心冷卻，并密封儲存。
※4 若在表面殘留溶劑時進行加熱處理，可能會引發(fā)火災。
※5 700℃以上會進行分解，請注意加熱溫度。
◆特性
合成沸石（或分子篩）的吸附特性
（1）吸附特性原理
合成沸石的特異性吸附特性，根據(jù)范德華力的物理吸附與存在于結(jié)晶中的金屬陽離子的靜電引力相互作用而增強。在晶格中被吸附的水分等解吸時也不會分解或潮解
（2）吸附與分子大小無關
合成沸石的外部表面積約為全表面積的1%。無法進入細孔內(nèi)吸附在外表面的大分子量通常為載體體重的0.2~1.0 wt%左右。
（3）被吸附成分的選擇性
合成沸石不僅根據(jù)分子的大小與形狀的不同來分離，也根據(jù)極性與不飽和度的差異選擇性吸附。這主要是因為晶格中存在金屬陽離子。能夠進入細孔中的多組分物，揮發(fā)性越強、極化越強、不飽和度高的分子越容易被吸附。
例如，合成沸石會強吸附二氧化碳。這是因為二氧化碳分子被金屬陽離子中的強正電荷極化，然后吸附。因此，分子的不飽和度越高就會產(chǎn)生越大的極化，可高效分離烯烴、乙炔、飽和烴中的不飽和物質(zhì)、芳香族等。
合成沸石（或分子篩）的優(yōu)點
（1）水分濃度可干燥至非常低
在廣泛的操作條件下，水分濃度可下降至0.1 ppm以下。硅膠與活性氧化鋁無法干燥至此程度。
（2）可在高溫中干燥
合成沸石是可在高溫干燥流體的干燥劑。在100℃下具有13 wt%的吸附能力，在200℃也有3 wt%的吸附能力。然而硅膠與活性氧化鋁在25℃以上就會迅速失去吸附能力，150℃以上幾乎不吸收水分。
（3）高選擇性
硅膠與活性氧化鋁的細孔徑分布非常廣，會吸附需要吸附物質(zhì)以外的所需成分。但合成沸石的細孔徑控制在0.1nm (1?)水平，可根據(jù)不同的用途選擇不同的孔徑，達到只吸收雜質(zhì)，不吸收所需成分的效果。
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