分子筛的个作用是晶体的外表面吸附多种吸附物。对于分子筛的研究表明,其外表面提供了一个的被吸附的分子尺寸。如果被吸附物的分子超过该尺寸,就不能进入晶体内部,只能被吸附在外表面。表面吸附作用(也发生在非结晶体的表面,如硅胶),这是很弱的,而在晶体内部有成千上万的晶体空隙和槽,进一步吸附分子。
分子筛由硅、铝和氧原子组成。这些分子的离子电荷在稳定的晶体中加起来的总和应是零。为平衡正负负荷,加入钾、钠、钙等正电荷离子。带有正负离子的巨大的面被称做吸附场。在吸附物与被吸附物之间有很强的吸引力,需要很大能量的(一般是热能)才能消除吸引力,还原成筛子。随着被吸附物的浓度增加,密度电荷场增强以至于几乎没有几层被吸附分子存在。被吸附物接近满负荷,孔被填满,类似于毛细管冷凝。
由于AlO4四面体具有一个负电荷,可以结合钠等离子,成为电中性。在水溶液中,Na 很容易与其他阳离子交换。大多数分子筛催化剂是多价金属阳离子或H的交换物,分子筛具有酸性和对分子大小的选择性,可以作为催化剂或载体使用。高二氧化硅沸石对有机基团表现出很高的亲和力,相比之下,低二氧化硅沸石由于具有Lewis和Br***ted酸特性而表现出亲水性。硅及铝原子通过氧构成氧环,氧环的大小决定沸石的细孔孔径。每个氧环的氧原子数目为4~12个。通常具有分子筛作用的有八元环(0.4~0.5nm)、十元环 (0.5~0.6nm) 及十二元环 (0.7~ 0. 9nm)。
当气体通过分子筛床层时,气体中的水蒸气分子随气流进入分子筛内部的孔道。由于水分子属于强极性分子,因此被吸附在孔道上不再随气体流动;而等烃类气体属于非极性分子,会顺利通过,气体从而得到干燥。随着吸附塔内的分子筛吸附的水分增加,分子筛对水分子的吸附能力也逐渐下降,当到达一定值时,吸附塔出口的气体中的水分子就会超过规定值,说明该塔内的分子筛已吸附饱和。此时,必须对该吸附塔内的分子筛进行再生。再生流程就是将分子筛微孔内吸附的水分子驱逐出去,使分子筛重新活化的过程。再生流程的设计对于干燥器的连续运行至关重要。作为吸附水分的分子筛填装塔体,不论选取了多大的设计余度,分子筛终究会饱和,失去吸附水分的能力。因此,选择合理的再生流程和参数成为干燥器设计的***。一个合理的再生流程可以做到用尽可能少的消耗(电加热功率、气体耗损率),达到有效再生的目的。
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