分子筛是一种天然或人工合成的硅铝酸盐,最早主要被用于流体的年代后,分子筛才作为催化剂被用于石油炼制及石油化学。随着工业尤其是石油化工行业的发展,分子筛具有的独特的吸附性能和催化性能越来越受重视,其应用领域更加广泛。由于天然矿物的缺乏和品种的相对单调,天然分子筛远远满足不了市场的要求,因此人们采用氧化铝、氧化硅、碱或以粘土类矿物质为原料,合成出各种类型的分子筛,并且已大规模的生产和应用。
人工合成的分子筛一般呈极细的粉末状。这种细小分子筛晶体具有良好的吸附性能、催化性能和热稳定性能,但在使用中粉尘较大,污染环境,操作也不方便,必须在分子筛粉末中加入一定量的粘结剂,将分子筛制成所需尺寸和形状,具有一定机械强度的聚集体。这种聚集体的机械强度随粘结剂加入量的增加而得到提高,但出于加入了粘结剂相应地降低了分子筛的吸附性能、催化性能和热稳定性能,因此开发高性能、机械强度好的无粘结剂分子筛的多种合成技术是国内外研究的重点。
分子筛的合成原理:高岭土的硅铝比非常接近A型分子筛即SiO2:Al2O3≈2:1,当用碱溶液热处理时,很容易转变为A型分子筛,其主要反应原理如下:
Al2O3·2SiO2·2H2O(加热)→Al2O3·2SiO2+2H2O
Al2O3·2SiO2+2NaOH+3.5H2O(加热)→Na2O·Al2O3·2SiO2+4.5H2O