分子篩吸附劑知識(shí)概論

    分離是指將一種混合物轉(zhuǎn)化為成分各不相同的兩種或多種產(chǎn)物的過程。實(shí)現(xiàn)這一過程的困難之處在于它是一個(gè)與服從熱力學(xué)第二定律的混合過程相反的逆過程。因此，在化學(xué)、石化和制藥工業(yè)上分離步驟常常占據(jù)主要的生產(chǎn)成本。對(duì)于很多分離過程來說，分離是通過加入質(zhì)量分離劑完成的，對(duì)于吸附來說質(zhì)量分離劑就是吸附劑。因此分子篩吸附劑的性能直接決定每一個(gè)吸附分離或凈化過程的效果。

    由于分子篩吸附劑和分子篩吸附過程的發(fā)展，吸附工藝已經(jīng)成為工業(yè)上普遍運(yùn)用的重要分離手段。分子篩吸附過程一般是在填有吸附劑顆粒的填充柱即固定床吸附器上進(jìn)行的。與其他的分離過程相比，色譜分離具有的獨(dú)物優(yōu)點(diǎn)是其能夠在一個(gè)吸附柱里達(dá)到高效的分離能力。這種高效的分離能力是由于流動(dòng)相和吸附相間持續(xù)不斷地接觸并達(dá)到平衡所致。在不考慮擴(kuò)散限制的條件下，對(duì)于每一次接觸都能達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，即為理論塔板。通常，在一個(gè)短短的吸附柱中能達(dá)成幾百至幾千這樣的平衡階段。因此，對(duì)于物質(zhì)凈化和一些難于分離的過程，吸附是一種理想的分離方法。由于該技術(shù)特有的優(yōu)勢(shì)，吸附在未來能源和環(huán)境技術(shù)發(fā)展中扮演了極其重要的角色。解決分離效果不佳這一難題的模擬移動(dòng)床技術(shù)就是運(yùn)用吸附技術(shù)的一個(gè)成功例子，通過選擇適合的分子篩吸附劑可達(dá)到很好的效果，其分離因子可低至2。
    商業(yè)中應(yīng)用的只是少數(shù)的常規(guī)分子篩吸附劑，這些吸附劑都用于現(xiàn)在的吸附過程中，未來吸附的應(yīng)用依賴于開發(fā)新的更好的分子篩吸附劑。理想的分子篩吸附劑應(yīng)該具有特殊的性質(zhì)能夠滿足各種特殊應(yīng)用的要求。開發(fā)更好的吸附同時(shí)也能夠促進(jìn)現(xiàn)代吸附應(yīng)用過程的改進(jìn)。一個(gè)較好的實(shí)例是LiX(Si/Al=1)制氧分子篩的發(fā)明。通過變壓吸附可以達(dá)到空氣分離的目的。在此之前使用的是常規(guī)吸附劑13X分子篩和5A分子篩。通過將NaX轉(zhuǎn)換成LiX(Si/Al=1)，在不同的操作條件下，產(chǎn)氧能力可以立即增加1.4~2.7倍，并且能源的消耗低了21%~27%。
    在過去的20年中，微孔材料的研發(fā)呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象。我們?cè)谘趸�物分子篩的碳材料產(chǎn)品的多孔成型和表面化學(xué)方面取得了巨大的進(jìn)步。然而，這些新型材料在吸附領(lǐng)域方面潛在應(yīng)用仍然有待開發(fā)。