活性氧化鋁與分子篩的區(qū)別有哪些
活性氧化鋁和分子篩都是工業(yè)生產(chǎn)中常用的吸附劑,具有不可替代的作用。但有一個問題一直困擾著我們,那就是活性氧化鋁和分子篩有什么區(qū)別?它們的不同功能是什么。我知道這些,可以在工業(yè)生產(chǎn)中做出合理的產(chǎn)品選擇。所以今天我著重從結(jié)構(gòu)、吸附性能和應(yīng)用上分析它們的具體差異。
一、結(jié)構(gòu)差異
活性氧化鋁和分子篩都是高孔隙率、高分散性的固體材料,具有較大的比表面積。然而,活性氧化鋁與分子篩之間的差別可以從結(jié)構(gòu)孔的分布上看出來?;钚匝趸X的分子式為:al2o3-x(OH)2x,0<x<0.8?;钚匝趸X的孔結(jié)構(gòu)分布比較無序,孔徑分布比例一般為:微孔、中孔和大孔。活性氧化鋁的孔分布不均勻。
但分子篩是不同的。分子篩:(m)2/no·Al2O3·xsio2·ph2o,分子篩結(jié)構(gòu)中有許多孔徑均勻、排列有序的孔。根據(jù)二氧化硅和氧化鋁的不同分子比,得到了不同孔徑的分子篩。其模型有:3A分子篩、4A分子篩、5A分子篩、13X分子篩等。因此,從結(jié)構(gòu)孔分布上,我們可以基本了解活性氧化鋁與分子篩的區(qū)別。
二、吸附性能差異
活性氧化鋁的孔徑分布不均勻,選擇性不好,但比分子篩有更高的機械強度,比表面積大,對水有特殊的吸附極性。因此,在日常工業(yè)生產(chǎn)中,活性氧化鋁常被用作干燥劑,也可用作催化劑載體,使催化劑具有耐壓和耐高溫的特性?;钚匝趸X由于其多孔結(jié)構(gòu)、高比表面積和不穩(wěn)定的過渡態(tài),具有很強的活性。吸附飽和后,在175-315℃左右加熱可除去水分,并多次復(fù)蘇。除用作干燥劑外,還可吸收氧氣、氫氣、二氧化碳、天然氣等潤滑油的蒸氣。
分子篩的吸附分離性能取決于孔道尺寸和孔容。分子篩均勻的孔分布使分子篩的選擇性吸附性能大大優(yōu)于活性氧化鋁。分子篩吸附是一個物理變化過程。分子篩吸附的主要原因是分子重力在固體表面產(chǎn)生的一種“表面力”。當流體流過時,流體中的一些分子由于不規(guī)則運動而與分子篩表面發(fā)生碰撞,導(dǎo)致分子篩表面的分子濃度降低,從而減少流體中此類分子的數(shù)量,達到分離和去除的目的。事實上,一般來說,可以從字面上理解,分子篩就像氣體和液體分子的篩子,根據(jù)分子的大小來決定它們是否被吸附。
在吸附飽和后,分子篩和活性氧化鋁可以被加熱再生。吸附和再生可以多次使用,直到吸附性能和活性降低到一定范圍。
三、應(yīng)用差異
活性氧化鋁可以稱為工業(yè)干燥劑。工業(yè)上常用的風壓干燥設(shè)備80%以上是活性氧化鋁,一般能達到-40℃。分子篩僅在干燥深度較大時使用。可以使用活性氧化鋁干燥劑的氣體主要是乙炔、裂化氣體、焦爐煤氣、氫氣、氧氣、空氣、乙烷、氯化氫、丙烷、氨、乙烯、硫化氫、丙烯、氬氣、甲烷、二氧化硫、二氧化碳、天然氣、氦氣、氮氣、氯氣等。
分子篩具有很強的親水性,因為在工業(yè)生產(chǎn)中,有時需要將氣體的含水量控制在很低的水平,此時活性氧化鋁的干燥深度不能滿足要求,分子篩可以在很低的含水量下吸附,分子篩干燥深度可達-70℃。此時,出現(xiàn)了一個問題。分子篩的干燥劑深度很大,為什么不直接用分子篩呢?我們不能理解第一個分子篩的成本太高。如果我們沒有這么高的要求,有時會造成不必要的浪費。二是兩種吸附條件的區(qū)別。當氣體含水量較高時,活性氧化鋁的吸水率遠高于分子篩。在相同條件下,分子篩中沒有活性氧化鋁,這顯然是由分子結(jié)構(gòu)引起的,但當含水率很低時,需要再降低一個數(shù)量級。此時,分子篩的吸水率比活性氧化鋁強。事實上,有時我們可以把活性氧化鋁和分子篩結(jié)合起來使用,這樣才能充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,合理使用,既節(jié)約了成本,又事半功倍。
它們在工業(yè)生產(chǎn)中各有利弊。我應(yīng)該對活性氧化鋁和分子篩的區(qū)別有一個基本的認識,這樣選擇才更合理地發(fā)揮各自的特點。