沸石分子筛

• 沸石分子筛：具有分子筛作用的晶态硅铝酸盐

• 沸石分子筛：1979年科学出版社出版的图书

沸石分子筛是一类具有规则微孔结构的硅铝酸盐晶体，其不仅具有一般无机膜材料的固有的物理化学特性，更为优异的是，其均一的规则的、具有特定的空间走向的结晶孔道系统以及可调变的骨架Si/Al比等特性赋予沸石分子筛膜拥有筛分、择形功能特性和可调变的膜的表面特性，使其成为实现分子水平上高效分离及膜催化反应一体化的优良多孔膜材料，是最具潜力最有前途的膜材料之一。自20世纪90年代，沸石分子筛膜的制备和应用研究在国际上得到了高速发展，沸石膜研究成为膜科学与技术的研究热点和前沿。

沸石分子筛膜中的传质机理主要是表面扩散和活性化扩散。表面扩散包括吸附和扩散过程，即首先分子从分离体相进入沸石分子孔表面，吸附在表面上和孔中，吸附在表面和孔中的分子在化学势的梯度下，从一个吸附点跃迁至空位或另一个吸附点，在膜的透过侧脱附扩散进入渗透相。活性化扩散是分子与膜材料表面的吸附作用弱，体相分子进入孔后，直接在孔中扩散的过程。因此，沸石分子筛膜分离选择性由于分子吸附和扩散的差异而导致不同，沸石膜材料的表面特性、孔道结构与分子的特性如大小与极性是 决 定 了 膜 的 分 离 性 能。另 一 方面，支撑沸石膜的有效分离层由一多晶沸石层构成的，由于是多晶层，因此多晶层的厚度、连续性、多晶间隙、取向等微观结构是决定沸石膜的分离效果的根本因素。与其它膜材料同样，高性能沸石膜开发的关键任务在于依据分离体系的分子特性进行膜材料的设计和膜的微观结构的调控。

吸附性能

沸石分子筛的吸附是一种物理变化过程。产生吸附的原因主要是分子引力作用在固体表面产生的一种“表面力”，当流体流过时，流体中的一些分子由于做不规则运动而碰撞到吸附剂表面，在表面产生分子浓聚，使流体中的这种分子数目减少，达到分离、清除的目的。由于吸附不发生化学变化，只要设法将浓聚在表面的分子赶跑，沸石分子筛就又具有吸附能力，这一过程是吸附的逆过程，叫解析或再生。由于沸石分子筛孔径均匀，只有当分子动力学直径小于沸石分子筛孔径时才能很容易进入晶穴内部而被吸附，所以沸石分子筛对于气体和液体分子就犹如筛子一样，根据分子的大小来决定是否被吸附。由于沸石分子筛晶穴内还有着较强的极性，能与含极性基团的分子在沸石分子筛表面发生强的作用，或是通过诱导使可极化的分子极化从而产生强吸附。这种极性或易极化的分子易被极性沸石分子筛吸附的特性体现出沸石分子筛的又一种吸附选择性。

离子交换性能

通常所说的离子交换是指沸石分子筛骨架外的补偿阳离子的交换。沸石分子筛骨架外的补偿离子一般是质子和碱金属或碱土金属，它们很容易在金属盐的水溶液中被离子交换成各种价态的金属离子型沸石分子筛。离子在一定的条件下，如水溶液或受较高温度时比较容易迁移。

在水溶液中，由于沸石分子筛对离子选择性的不同，则可表现出不同的离子交换性质。金属阳离子与沸石分子筛的水热离子交换反应是自由扩散过程。扩散速度制约着交换反应速度。

催化性能

沸石分子筛具有独特的规整晶体结构，其中每一类都具有一定尺寸、形状的孔道结构，并具有较大比表面积。大部分沸石分子筛表面具有较强的酸中心，同时晶孔内有强大的库仑场起极化作用。这些特性使它成为性能优异的催化剂。多相催化反应是在固体催化剂上进行的，催化活性与催化剂的晶孔大小有关。沸石分子筛作为催化剂或催化剂载体时，催化反应的进行受到沸石分子筛晶孔大小的控制。晶孔和孔道的大小和形状都可以对催化反应起着选择性作用。在一般反应条件下沸石分子筛对反应方向起主导作用，呈现了择形催化性能，这一性能使沸石分子筛作为催化新材料具有强大生命力。

沸石分子筛晶体具有吸附性、可交换性等诸多优良性能，所以被广泛应用于石油 化工工业、洗涤剂工业、精细化工等工业。在沸石分子筛的研究中，以廉价天然矿物 为原料制备分子筛和其功能性的研究是该领域中最具有价值的研究之一。红辉沸石 属于辉沸石族，是其中的一个矿物种，红辉沸石以含水架状铝硅酸盐为基础结构， 在不同温度环境下对各种阳离子具有选择吸附性，且具有良好的催化功能、可加工性能、低硬度、低热膨胀性能，且热稳定性较好，被广泛应用于环境材料，农牧业改良， 化工添加剂和吸附剂等领域。

畜牧业生产

分子筛独特的结构决定了其有良好的吸附性能和离子交换性能，利用分子筛为载体，吸附接枝抗菌物质制成饲料添加剂，可以增加抗菌剂的缓释能力，提高抗菌剂利用效率，从而达到事半功倍的目的，同时，分子筛自身也具有一定的杀菌能力，能提高牲畜的抗病能力，且分子筛无毒无害，性能稳定，不会被动物吸收。利用分子筛吸附二甲酸钾制得的分子筛抗菌剂能大幅度提高二甲酸钾的抑菌能力。

医药产业

利用分子筛良好的吸附性能和分散性能，可以作为药物的载体，对药物中的有效 成分进行吸附接枝，可以提高药物的缓释性能，增强药效，延长药物作用的时间，且 分子筛无毒无害，服用之后在人身体内不发生吸收，对身体无毒副作用。还可以载入 特定病菌，有效地抑制细菌生长。沸石分子筛良好的离子交换性能可以吸附交换重金 属离子，从而可以制备高度活性和耐久性的抗菌剂。

污水处理

天然红辉沸石具有一定的离子交换和吸附性能，利用其性能可以从污水中吸附氨 氮，从而达到净化污水的效果。天然红辉沸石经过特殊处理之后，可以形成分子筛， 分子筛的离子交换与吸附性能远远高于天然沸石，这使其能够更好地吸附污水中的重 金属离子及其他有害离子，如：镍、锌、铬、镉、汞、铁等离子及酚、氨氮、三氮、 磷酸根离子等有机物，因此，分子筛是处理污水的新型材料

农业

利用分子筛的吸附性能及阳离子交换性能，可以改良土壤性能，降低土壤 pH， 提高农作物需要的微量元素的供应，交换农作物所需要的 K、Na、Mg、Ca等离 子，起到间接肥的作用。同时，分子筛可以吸附双氢胺等物质配成肥料缓释剂，不仅大幅度提高了氮肥实际利用率，延长氮肥有效期，还可以改善农作物营养状况，提高 农作物生长活力和抵御病毒能力，最终达到农作物增产增收的目的。 2100433B