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分子可以过筛吗

    当需要把大小不同的固体颗粒分开时,人们马上就会想到筛子。那么,是不是有一种筛子,可以把大小不同的分子分开呢?答案是肯定的。人们现在已经找到一类叫做分子筛的物质,它们可以将混合物中的分子按其大小加以筛分。

 

    分子筛又称沸石,它在自然界里就存在,但目前在工业上用的大多是人工合成的。在外观上,分子筛是粉末状的固体,有光泽,天然沸石有颜色,合成沸石一般呈白色。在化学结构上,分子筛是一种结晶型的硅铝酸盐,其晶体结构中具有许多空穴,空穴之间有孔道(又称窗口)相连,凡直径比孔径小的“瘦”分子可以通过窗口进入空穴,而直径大于孔径的“胖”分子就只能被挡在窗口外面“望筛兴叹”。

 

    虽然分子筛主要是由氧化硅、氧化铝所组成,但是随着其中所含氧化硅与氧化铝比例的变化,和添加其它助剂的作用,它们可以构架组建成数目众多的、具有不同结构和性能特性的分子筛。不同类型的分子筛,它们的孔道形状和大小可以有很大差别。同一类型分子筛的孔径和结构,也可以有不同。

 

    分子筛是个多孔性的物质,其中密布着大大小小的空穴,假如把这些孔都展开,它的表面积非常之大。1克分子筛只有一片较大的药片这么大体积,可是它里面的孔表面积竟能达到300~1000平方米,比一般的一户家居面积还要大得多。分子筛里的空穴也叫笼子,笼子有大有小,不同大小的物质分子可进入不同的空穴而筛分开来。

 

    上面说的分子筛对分子的大小和形状的选择性,就是说,分子要能通过分子筛的孔道,其直径必须小于分子筛的孔径。但是,假如有几种分子都可以通过孔道,那就涉及另一方面的选择性。这里好似“竞争上岗”的问题,凡是与分子筛亲和力强的分子就会在竞争中占优势,它们更容易吸附于分子筛中,留在空穴内,而其他的分子只能退避三舍。利用分子筛对一些物质亲和力较强而对另一些亲和力较弱的性质,人们可以除去目的产物中的杂质而大大提高它的纯度,也可以用来降低有害物质的沉积。因此,分子筛有时可以用作吸附剂来对某些物质进行分离。分子筛是一类性能超常、用途广泛的催化材料。分子筛的结构中往往带有酸性,可以因酸性特性不同,具有不同的活性、选择性和稳定性。由于用性能各异分子筛制造的催化剂能大大加速石油中各类分子的不同催化反应,因此催化剂制造和研制都离不开分子筛的研究和生产,各种分子筛被广泛应用于炼油催化剂,如各种加氢催化剂就是把镍、钨等金属负载在分子筛上而制成的。

 

    目前,国内外对于分子筛的研究方兴未艾,新型的分子筛层出不穷,它们各有其“过人”的本领,其前景十分广阔。

信息来源: 
2010-03-27
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