分子篩產(chǎn)品種類繁多應(yīng)用廣泛，技術(shù)壁壘較高

    分子篩又稱沸石、泡沸石，具有吸附、離子交換、催化等功能。分子篩是一類無(wú)機(jī)非金屬多孔晶體材料，具有比表面積大、規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)以及可調(diào)控的功能基元，能有效分離和選擇活化直徑尺寸不同的分子、極性不同的分子、沸點(diǎn)不同的分子及飽和程度不同的有機(jī)烴類分子，具有“篩分分子”和“擇形催化”的作用。分子篩具有優(yōu)異的吸附、離子交換和催化性能，被廣泛用作吸附材料、離子交換材料以及催化材料。其中：吸附材料主要用于工業(yè)與環(huán)境領(lǐng)域各種氣體的分離、凈化與干燥；離子交換材料主要應(yīng)用于洗滌助劑、放射性廢料與廢液的處理；催化材料主要應(yīng)用于石油煉制與加工、石油化工、煤化工與精細(xì)化工領(lǐng)域中大量工業(yè)催化過(guò)程。

    合成分子篩基本可分為A、X、Y、M和ZSM等多種型號(hào)。分子篩化學(xué)通式為M2/nO·xAl2O3·ySiO2·zH2O，其中M代表陽(yáng)離子，如 K+、Na+、Ca2+、Ba2+、Ce3+等，n代表其價(jià)態(tài)數(shù)，x和y為整數(shù)，z為水合數(shù)。分子篩按孔道大小可分為微孔分子篩（孔徑2nm以下）、介孔分子篩（孔徑2-50nm以下）、大孔分子篩（孔徑50nm以上）及復(fù)合孔道分子篩；按其來(lái)源可分為天然分子篩和合成分子篩，其中合成分子篩按骨架元素組成可分為硅鋁基類分子篩、磷酸鹽類分子篩、鈦硅類分子篩和其它雜原子類分子篩；按微觀骨架結(jié)構(gòu)可劃分為BEA結(jié)構(gòu)分子篩、CHA結(jié)構(gòu)分子篩、 AEI結(jié)構(gòu)分子篩、MFI結(jié)構(gòu)分子篩等；按照分子篩中硅鋁比的不同，可以分為A型（1.5~2.0），X型（2.1~3.0），Y型（3.1~6.0），絲光沸石（M型，9~11）和高硅型沸石（>10，如ZSM-5）等。

    A、X等型分子篩可根據(jù)孔徑、晶型和組成元素等進(jìn)一步細(xì)分，性能有所不同。商品分子篩常用前綴數(shù)碼將分子篩加以分類，如A型分子篩可細(xì)分為3A/4A/5A型分子篩等，對(duì)應(yīng)分子篩孔徑分別為0.3/0.4/0.5nm，他們可以吸附分子直徑小于孔徑的氣體分子，孔徑尺寸越大，吸附量越大。含 Na+的A型分子篩記為Na-A，含Na+的X型分子篩記為Na-X型分子篩（又稱13X型），若Na-A型分子篩中的Na+被K+置換，孔徑約為3A，記為3A型分子篩；若Na-A型分子篩中有1/3以上的Na+被Ca2+置換，孔徑約為5A，記為5A型分子篩。分子篩具有高效吸附性，同時(shí)也擁有催化性能，其中3A型、4A型、5A型、13X型等分子篩產(chǎn)品主要應(yīng)用于石油煉制、石油化工、煤化工、化肥、冶金、電子等行業(yè)的氣體分離、干燥和凈化；ZSM型等分子篩產(chǎn)品主要作為催化劑應(yīng)用于石油化工、石油煉制等行業(yè)。

    分子篩主要通過(guò)水熱合成法制備，模板劑在反應(yīng)過(guò)程中起著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)分子篩的制備合成方法有水熱合成法和水熱轉(zhuǎn)化法等多種工藝，水熱合成技術(shù)是合成沸石的基本途徑，也是目前應(yīng)用最廣泛的合成方法，主要是將硅源、鋁源、 堿、水、模板劑（或不加模板劑）按一定的比例配制成混合溶液，在熱壓釜中加熱一定時(shí)間，調(diào)節(jié)壓力和溫度，從而析出分子篩晶體，再通過(guò)復(fù)雜工藝制備成分子篩成品。在分子篩合成過(guò)程中，模板劑起到非常關(guān)鍵的作用，包括模板作用，結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，作為空間填充劑、電荷平衡劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、抑制劑以及避免引入無(wú)機(jī)離子等。根據(jù)模板劑種 類，水熱合成法可進(jìn)一步分為三類：（1）以季銨鹽及有機(jī)胺類為模板劑，其為常用的工業(yè)模板劑；（2）以無(wú)機(jī)胺及 醇類為模板劑，可解決有機(jī)模板劑存在的毒性問(wèn)題，已在部分產(chǎn)品（如ZSM-5）中實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)；（3）無(wú)模板劑合成法（主要指通常合成中需要有機(jī)模板劑的沸石，通常合成中無(wú)需有機(jī)模板劑的沸石如A、X、Y型等不在其中），即不添加有機(jī)胺和無(wú)機(jī)胺等作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，通過(guò)自發(fā)成核或加入提前準(zhǔn)備好的晶種（晶種法），可避免大多數(shù)模板劑存在的毒性大和成本高的問(wèn)題，目前很多分子篩還未實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)體系晶種法合成。

    分子篩高端產(chǎn)品技術(shù)壁壘高、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，下游行業(yè)準(zhǔn)入門檻高。分子篩制備過(guò)程中的整個(gè)晶化涉及到復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，且成核和晶體生長(zhǎng)又多在非均相體系中，因此制備優(yōu)質(zhì)分子篩存在較高技術(shù)門檻。原創(chuàng)型的分子篩產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室階段到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，需要對(duì)分子篩工藝配比、合成與交換工業(yè)條件等進(jìn)行復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，目前國(guó)際已知253種分子篩結(jié)構(gòu)類型，僅有20余種得到工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，此外分子篩從基礎(chǔ)理論——實(shí)驗(yàn)室研發(fā)——工業(yè)規(guī)?；袌?chǎng)應(yīng)用，均需要經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)。由于分子篩質(zhì)量對(duì)下游裝置的運(yùn)行安全和生產(chǎn)效率至關(guān)重要，下游客戶一般不會(huì)輕易更換分子篩供應(yīng)商，分子篩企業(yè)的產(chǎn)品除需要較高的質(zhì)量外，還需經(jīng)過(guò)客戶試用、小規(guī)模應(yīng)用等多年時(shí)間才有可能被客戶正式應(yīng)用。

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