沸石分子篩在催化、氣體分離和重金屬吸附中的應用

沸石分子篩因具有規整的空間孔道結構、較大的比表面積以及優異的界面活性等特點，越來越受到人們的重視。特別是其優異的離子交換能力、固體酸活性為其在工業石油催化、重金屬水體污染治理以及氣體吸附分離等領域提供了無限可能。

1、工業催化劑

在過去的幾十年里，沸石分子篩作為固體酸催化劑活躍在石油工業中。特別是利用沸石分子篩作為固體酸催化劑用于如甲醇制烯烴、甲醇制丙烯等將生物質轉化為燃料和化學品的反應中。目前，關于以沸石分子篩充當工業催化劑的研究多集中于ZSM-5、SAPO-34等酸性沸石。

2、氣體吸附分離器

沸石分子篩因具有較大的表面積、規整的孔道結構和孔體積，可以對不同種類的極性氣體分子都能擁有較高的吸附容量和分離能力。所以，近年來關于以沸石分子篩（A型，X型沸石）應用于氣體分離領域的報道不勝枚舉。

沸石分子篩在氣體分離的過程中有2大優勢：一是“擇型選擇能力”，沸石的拓撲結構決定其孔道大小，這就意味著其對目標氣體具有特殊的篩分作用；二是“擇性分離能力”，由于目標氣體間存在著極性與飽和度的不同，其擴散速率以及與分子篩之間作用強度的差異。沸石的骨架是由硅鋁氧元素構成，其本身就是一種極性物質，因此可以對不同極性的氣體進行篩分。目前，以沸石充當吸附分離反應器的研究多集中CH4/H2/CO2之間。

3、重金屬離子吸附劑

在目前眾多的吸附材料中，沸石分子篩（如4A、13X等沸石）因具有較高的離子交換性、較大的比表面積以及優異的界面活性等特點，現已成為絕佳的重金屬離子吸附介質候選者。由于沸石骨架中具有大量帶有負電荷的[AlO4]5-四面體單元，可以通過靜電引力以及陽離子交換作用有效地將水體中的重金屬離子富集，并將其牢牢地封裝在沸石晶格“籠”內，這對重金屬水體污染的治理以及重金屬離子的再生利用工作至關重要。因此，以沸石作為吸附介質治理重金屬水體污染近年來受到了人們的廣泛關注。