隨著天然與人工分子篩在化工行業(yè)的應(yīng)用的推廣，以及各方面的生產(chǎn)要求的提高，促使分子篩的研究成為當(dāng)今的熱門。作為初學(xué)者，本文主要圍繞Zeolite與分子篩的不同應(yīng)用分別從二者的概念、特征、結(jié)構(gòu)、性能、用途等幾個(gè)方面闡述分子篩與沸石的區(qū)別。
一、沸石與分子篩在概念特征上的區(qū)別
1932年，McBain提出了“分子篩”的概念。表示可以在分子水平上篩分物質(zhì)的多孔材料。Zeolite只是分子篩的一種，因?yàn)榉惺诜肿雍Y中最具代表性，所以“沸石”和“分子篩”這兩個(gè)詞容易被初學(xué)者搞混。
人造沸石是：磺酸化聚苯乙烯；
天然沸石：鋁硅酸鈉。
沸石族礦物常見于噴出巖，特別是玄武巖的孔隙中，也見于沉積巖、變質(zhì)巖及熱液礦床和某些近代溫泉沉積中。國投盛世公司旗下?lián)碛袃蓚€(gè)高品位沸石礦采礦權(quán)，年批準(zhǔn)采礦量110萬噸，可擴(kuò)展儲(chǔ)量15億噸，高品位沸石儲(chǔ)量占全國70%以上，位居全國第一。
Molecular sieve是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成的分子尺寸大小（通常為0.3nm至2.0 nm）的孔道和空腔體系，從而具有篩分分子的特性。
然而隨著分子篩合成與應(yīng)用研究的深入，研究者發(fā)現(xiàn)了磷鋁酸鹽類分子篩，并且分子篩的骨架元素（硅或鋁或磷）也可以由B、Ga、Fe、Cr、Ge、Ti、V、Mn、Co、Zn、Be和Cu等取代，其孔道和空腔的大小也可達(dá)到2 nm以上，因此分子篩按骨架元素組成可分為硅鋁類分子篩、磷鋁類分子篩和骨架雜原子分子篩；
按孔道大小劃分，孔道尺寸小于2 nm、2~50 nm和大于50 nm的分子篩分別稱為微孔、介孔和大孔分子篩。
由于具有較大的孔徑，成為較大尺寸分子反應(yīng)的良好載體，但介孔材料的孔壁為非晶態(tài)，致使其水熱穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性尚不能滿足石油化工應(yīng)用所需的苛刻條件。
由于含有電價(jià)較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水，水分子在加熱后連續(xù)地失去，但晶體骨架結(jié)構(gòu)不變，形成了許多大小相同的空腔，空腔又有許多直徑相同的微孔相連，這些微小的孔穴直徑大小均勻，能把比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內(nèi)部中來，而把比孔道大的分子排斥在外，因而能把形狀直徑大小不同的分子，極性程度不同的分子，沸點(diǎn)不同的分子，飽和程度不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱為分子篩。
目前分子篩在冶金，化工，電子，石油化工，天然氣等工業(yè)中廣泛使用。
二，沸石與分子篩在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別
Zeolite有很多種，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的就有36種。它們的共同特點(diǎn)就是具有架狀結(jié)構(gòu)，就是說在它們的晶體內(nèi)，分子像搭架子似地連在一起，中間形成很多空腔。因?yàn)樵谶@些空腔里還存在很多水分子，因此它們是含水礦物。這些水分在遇到高溫時(shí)會(huì)排出來，比如用火焰去燒時(shí)，?大多數(shù)沸石便會(huì)膨脹發(fā)泡，像是沸騰一般。
沸石的名字就是這么得來的。不同的沸石具有不同的形態(tài)，如方沸石和菱沸石一般為軸狀晶體，片沸石和輝沸石則呈板狀，絲光沸石又成了針狀或纖維狀等等。
各種沸石如果內(nèi)部純凈的話，它們應(yīng)該是無色或白色，但是如果內(nèi)部混入了其他雜質(zhì)，便會(huì)顯出各種淺淺的顏色來。
沸石還具有玻璃樣的光澤。我們知道沸石中的水分可以跑出來，但這并不會(huì)破壞沸?石內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)。因此，它還可以再重新吸收水或其他液體。于是，這也成了人們利用沸石的一個(gè)特點(diǎn)。
我們可以用沸石來分離煉油時(shí)產(chǎn)生的一些物質(zhì)，可以讓它使空氣變得干燥，可以讓它吸附某些污染物，凈化和干燥酒精等等。
沸石礦物有很廣的分布。特別多見于由火山碎屑形成的沉積巖石中，在土壤中也有發(fā)現(xiàn)。
Molecular sieve是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物。分子篩具有均勻的微孔結(jié)構(gòu)，它的孔穴直徑大小均勻，這些孔穴能把比其直徑小的分子吸附到孔腔的內(nèi)部，并對(duì)極性分子和不飽和分子具有優(yōu)先吸附能力，因而能把極性程度不同，飽和程度不同，分子大小不同及沸點(diǎn)不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱分子篩。由于分子篩具有吸附能力高，熱穩(wěn)定性強(qiáng)等其它吸附劑所沒有的優(yōu)點(diǎn)，使得分子篩獲得廣泛的應(yīng)用。
三、沸石與分子篩的特征區(qū)別
分子篩為粉末狀晶體，有金屬光澤，硬度為3～5，相對(duì)密度為2～2.8。
天然沸石有顏色，合成沸石為白色，不溶于水，熱穩(wěn)定性和耐酸性隨著SiO2/Al2O3組成比的增加而提高。
分子篩有很大的比表面積，達(dá)300～1000m2/g，內(nèi)晶表面高度極化，為一類高效吸附劑，也是一類固體酸，表面有很高的酸濃度與酸強(qiáng)度，能引起正碳離子型的催化反應(yīng)。當(dāng)組成中的金屬離子與溶液中其他離子進(jìn)行交換時(shí)，可調(diào)整孔徑，改變其吸附性質(zhì)與催化性質(zhì)，從而制得不同性能的分子篩催化劑。
沸石是沸石族礦物的總稱，是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸礦物。按沸石礦物特征分為架狀、片狀、纖維狀及未分類四種，按孔道體系特征分為一維、二維、三維體系。
任何沸石都由硅氧四面體和鋁氧四面體組成。四面體只能以頂點(diǎn)相連，即共用一個(gè)氧原子，而不能“邊”或“面”相連。鋁氧四面體本身不能相連，其間至少有一個(gè)硅氧四面體。而硅氧四面體可以直接相連。硅氧四面體中的硅，可被鋁原子置換而構(gòu)成鋁氧四面體。但鋁原子是三價(jià)的，所以在鋁氧四面體中，有一個(gè)氧原子的電價(jià)沒有得到中和，而產(chǎn)生電荷不平衡，使整個(gè)鋁氧四面體帶負(fù)點(diǎn)。為了保持中性，必須有帶正電的離子來抵消，一般是由堿金屬和堿土金屬離子來補(bǔ)償，如Na、Ca及Sr、Ba、K、Mg等金屬離子。
由于沸石具有獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和結(jié)晶化學(xué)性質(zhì)，因而使沸石擁有多種可供工農(nóng)業(yè)利用的特性。世界上已發(fā)現(xiàn)的天然沸石一般為淺灰色，有時(shí)為肉紅色。拿在手上明顯感到比一般石頭輕，這是因?yàn)榉惺瘍?nèi)部充滿了細(xì)微的孔穴和通道，比蜂房要復(fù)雜得多。
假如把沸石比作旅館，那么1立方微米的這種“超級(jí)旅館”內(nèi)竟有100萬個(gè)“房間”！的這些房間能根據(jù)“旅客”（分子和離子）的性別、高矮、胖瘦、嗜好的不同自動(dòng)開門或擋駕，絕對(duì)不會(huì)讓“胖子”到“瘦子”的房間去，也不會(huì)使高個(gè)子與矮個(gè)子同住一室。根據(jù)沸石的這一特性，人們用它來篩選分子，獲得很好的效果。這對(duì)在工業(yè)廢液中回收銅、鉛、鎘、鎳、鉬等金屬微粒具有特別重要的意義。
沸石具有吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等性能，因此被廣泛用作吸附劑、離子交換劑和催化劑，也可用于氣體的干燥、凈化和污水處理等方面。沸石還具有“營養(yǎng)”價(jià)值。在飼料中添加5%的沸石粉，能使禽畜生長加快，體壯肉鮮，產(chǎn)蛋率高。 由于沸石的多孔性硅酸鹽性質(zhì)，小孔中存有一定量的空氣，常被用于防暴沸。在加熱時(shí)，小孔內(nèi)的空氣逸出，起到了氣化核的作用，小氣泡很容易在其邊角上形成。
四、沸石與分子篩的用途
1.沸石的用途
吸附劑和干燥劑?催化劑?洗滌劑
其他用途：（污水處理、土壤改良劑、飼料添加劑）?天然沸石是一種新興材料，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等部門，并且它的用途還在不斷地開拓。沸石被用作離子交換劑、吸附分離劑、干燥劑、催化劑、水泥混合材料。在石油、化學(xué)工業(yè)中，用作石油煉制的催化裂化、氫化裂化和石油的化學(xué)異構(gòu)化、重整、烷基化、歧化；氣、液凈化、分離和儲(chǔ)存劑；硬水軟化、海水淡化劑；特殊干燥劑（干燥空氣、氮、烴類等）。在輕工行業(yè)用于造紙、合成橡膠、塑料、樹脂、涂料充填劑和素質(zhì)顏色等。在國防、空間技術(shù)、超真空技術(shù)、開發(fā)能源、電子工業(yè)等方面，用作吸附分離劑和干燥劑。在建材工業(yè)中，用作水泥水硬性活性摻和料，燒制人工輕骨料，制作輕質(zhì)高強(qiáng)度板材和磚。在農(nóng)業(yè)上用作土壤改良劑，能起保肥、保水、防止病蟲害的作用。在禽畜業(yè)中，作飼料（豬、雞）的添加劑和除臭劑等，可促進(jìn)牲口成長，提高小雞成活率。在環(huán)境保護(hù)方面，用來處理廢氣、廢水，從廢水廢液中脫除或回收金屬離子，脫除廢水中放射性污染物。?在醫(yī)學(xué)上沸石用于血液、尿中氮量的測(cè)定。沸石還被開發(fā)成為保健用品，用于抗衰老，去除體內(nèi)積累的重金屬。在生產(chǎn)中沸石常用于砂糖的精制。?新型墻材（加氣混凝土砌塊）原料?隨著實(shí)心粘土磚逐步
退出舞臺(tái)，新型墻材料應(yīng)用比例目前已達(dá)到80%墻體材料生產(chǎn)企業(yè)以粉煤灰、陶粒、爐渣、輕質(zhì)工業(yè)廢渣、重質(zhì)建筑垃圾、沸石等為主料，積極開發(fā)新型墻體材料。
分子篩最常用的有：
（一）、3A分子篩
化學(xué)式：2/3K2O1/3Na2OAl2O32SiO29/2H2O
再生：
1、脫除水分：視再生氣的壓力、溫度、含水量而定。一般情況下，200～350℃干燥氣體在0.3～0.5Kg/平方厘米壓力下，通過分子篩床層3～4小時(shí)，使出口溫度到110～180℃，冷卻。
2、脫有機(jī)物：用水蒸氣代替有機(jī)物，然后脫除水份。 儲(chǔ)存：
室溫，相對(duì)濕度不大于90%的室內(nèi)：避免水、酸、堿、隔絕空氣，密閉保存。
包裝：
30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶，130Kg密封鋼桶（條狀）。
（二）、4A分子篩
化學(xué)式：Na2OAl2O32SiO29/2H2O?硅鋁比：SiO2/ Al2O3≈2
有效孔徑：約4?
應(yīng)用：主要用于天然氣以及各種化工氣體和液體、冷凍劑、藥品、電子材料及易變物質(zhì)的干燥，氬氣純化，甲烷、乙烷、丙烷的分離。?主要技術(shù)指標(biāo)：
（三）、5A分子篩
化學(xué)式：3/4CaO1/4Na2OAl2O32 SiO29/2H2O?硅鋁比：SiO2/ Al2O3≈2?有效孔徑：約5?
應(yīng)用：主要用于正異構(gòu)烷烴的分離，氧氮分離，化工、石油天然氣、氨分解氣體和其他工業(yè)氣體及液體的干燥和精制。
主要技術(shù)指標(biāo)：
包裝：
30Kg密封鋼桶 、150Kg密封鋼桶，130Kg密封鋼桶（條狀）。
（四）、10X?分子篩
化學(xué)式：4/5CaO1/5Na2OAl2O3（2.8±0.2) SiO2（6-7)H2O?硅鋁比：SiO2/ Al2O3≈2.6-3.0?有效孔徑：約9?
應(yīng)用：主要用于吸附分離芳烴及石蠟精制。?主要技術(shù)指標(biāo)：
2、脫有機(jī)物：用水蒸氣代替有機(jī)物，然后脫除水份。 儲(chǔ)存：
室溫，相對(duì)濕度不大于90%的室內(nèi)：避免水、酸、堿、隔絕空氣，密閉保存。 包裝：
30Kg密封鋼桶、150Kg密封鋼桶。 （五）、13X分子篩
化學(xué)式：Na2OAl2O3（2.8±0.2）SiO2（6-7）H2O?硅鋁比：SiO2/AL2O3≈2.6-3.0?有效孔徑：約10?
應(yīng)用：主要用于氣體的干燥與凈化，空分裝置原料氣的凈化（同時(shí)去除H2O和CO2），液態(tài)碳?xì)浠衔锖吞烊粴獾拿摿颍ㄈコ蚧瘹浜土虼迹呋瘎┹d體。
主要技術(shù)指標(biāo)：
（六）、13XAPG分子篩
應(yīng)用：主要用于大中型空分裝置原料的凈化（同時(shí)去除H2O和CO2）及部份碳?xì)浠衔铮烊粴狻⒁夯蜌狻⒁簯B(tài)烴的干燥和脫硫；常用氣體干燥。
沸石與分子篩的主要區(qū)別：
主要區(qū)別是在他們的用途上，沸石一般是天然的，孔徑大小不一，只要有空泡就可以防止爆沸。而分子篩的功能要高級(jí)的多，比如篩選分子、做催化劑、緩釋催化劑等，因而對(duì)孔徑有一定的要求，經(jīng)常是人工合成的。
