分子篩有天然沸石和合成沸石兩種。①天然沸石大部分由火山凝灰巖和凝灰質沉積巖在海相或湖相環境中發生
反應而形成。目前已發現有1000多種沸石礦,較為重要的有35種,常見的有斜發沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等國,中國也發現有大量絲光沸石和斜發沸石礦床,日本是天然沸石開采量 大的。②因天然沸石受資源限制,從20世紀50年代開始,大量采用合成沸石(見表)。
商品分子篩常用前綴數碼將晶體結構不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩。4A型即表中A類,孔徑4?;。含Na+的A型分子篩記作Na-A,若其中Na+被K+置換,孔徑約為3?;,即為3A型分子篩;如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置換,孔徑約為5?;,即為5A型分子篩。
性能:分子篩為粉末狀晶體,有金屬光澤,硬度為3~5,相對密度為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300~1000m2/g,內晶表面高度極化,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度,能引起正碳離子型的催化反應。當組成中的金屬離子與溶液中其他離子進行交換時,可調整孔徑,改變其吸附性質與催化性質,從而制得不同性能的分子篩催化劑。
結構:由此構成的蛋白多糖聚合體曲折盤繞,形成多微孔的篩狀結構,稱為 分子篩。分子篩只允許小于其微 孔的物質通過,對大于其微孔的大分子物質、細菌等則具有屏障作用。使基質成為限制細菌等有害物質擴散的防御屏障。溶血性鏈球菌和癌細胞等能產生透明質酸酶,分解蛋白多糖,破壞基質結構,得以擴散。蛋白多糖聚合體上還結合著許多親水基團,能結合大量水分子,形成細胞外“儲水庫”。
分子篩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構,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部,并對極性分子和不飽和分子具有優先吸附能力,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,熱穩定性強等其它吸附劑所沒有的優點,使得分子篩獲得廣泛的應用。
在生物大分子領域,常見的有bio-rad SEC分子篩預裝柱。