分子篩是一種具有大小均勻的孔（非常小的孔）的材料。這些孔徑的大小與小分子相似，因此大分子無法進入或被吸附，而較小的分子可以。當分子混合物遷移通過稱為篩子（或基質）的多孔半固體物質的固定床時，最高分子量的組分（無法進入分子孔）首先離開床，隨後是依次較小的分子。一些分子篩用於尺寸排除色譜，這是一種根據分子尺寸對分子進行分類的分離技術。其他分子篩用作乾燥劑（一些例子包括活性碳和矽膠）。
分子篩的孔徑以埃 (Å) 或奈米 (nm) 為單位。根據IUPAC表示法，微孔材料的孔徑小於2奈米（20埃），大孔材料的孔徑大於50奈米（500埃）；因此，介孔類別位於中間，孔徑在 2 至 50 nm (20-500 Å) 之間。
材料
分子篩可以是微孔、介孔或大孔材料。
微孔材料（
●沸石（鋁矽酸鹽礦物，不要與矽酸鋁混淆）
●LTA沸石：3–4 Å
●多孔玻璃：10 Å (1 nm) 以上
●活性碳：0–20 Å (0–2 nm) 以上
●黏土
●蒙脫石混合料
●埃洛石（電埃洛石）：有兩種常見形式，當黏土水合時，層間距為 1 奈米；脫水時（偏埃洛石），層間距為 0.7 奈米。埃洛石自然形成小圓柱體，平均直徑為 30 奈米，長度在 0.5 至 10 微米之間。
介孔材料（2–50 nm）
二氧化矽（用於製造矽膠）：24 Å (2.4 nm)
大孔材料（>50 nm）
大孔二氧化矽，200–1000 Å (20–100 nm)
應用[編輯]
分子篩經常用於石油工業，特別是用於乾燥氣流。例如，在液化天然氣 (LNG) 產業中，氣體的含水量需要降低至 1 ppmv 以下，以防止冰或甲烷包合物造成的阻塞。
在實驗室中，分子篩用於乾燥溶劑。事實證明，「篩子」優於傳統乾燥技術，傳統乾燥技術通常使用腐蝕性乾燥劑。
在術語“沸石”下，分子篩用於廣泛的催化應用。它們催化異構化、烷基化和環氧化，並用於大規模工業製程，包括加氫裂解和流體化床催化裂解。
它們也用於過濾呼吸器的空氣供應，例如水肺潛水員和消防員使用的呼吸器。在此類應用中，空氣由空氣壓縮機提供，並通過筒式過濾器，根據應用，該過濾器填充有分子篩和/或活性炭，最終用於給呼吸空氣罐充氣。這種過濾可以去除顆粒物以及來自呼吸空氣供應的壓縮機廢氣產物。
FDA 核准。
美國 FDA 自 2012 年 4 月 1 日起，根據 21 CFR 182.2727 批准矽鋁酸鈉用於與消費品直接接觸。在此批准之前，歐盟已在藥品中使用分子篩，獨立測試表明分子篩滿足所有政府要求，但該行業一直不願意資助政府批准所需的昂貴測試。
再生
分子篩再生的方法包括壓力變化（如在氧氣濃縮器中）、用載氣加熱和吹掃（如在乙醇脫水中使用時）或在高真空下加熱。再生溫度範圍為 175 °C (350 °F) 至 315 °C (600 °F)，視分子篩類型而定。相較之下，矽膠可以透過在普通烤箱中加熱至 120 °C (250 °F) 兩小時來再生。然而，某些類型的矽膠在接觸到足夠的水時會「爆裂」。這是由於二氧化矽球與水接觸時破裂所造成的。
| 模型 | 孔徑（埃) | 堆積密度（克/毫升） | 吸附水（% w/w) | 磨損或磨損，W（% 重量/重量） | 用法 |
| 3埃 | 3 | 0.60–0.68 | 19-20日 | 0.3–0.6 | |
| 4埃 | 4 | 0.60–0.65 | 20-21日 | 0.3–0.6 | 水的吸附矽鋁酸鈉這是 FDA 批准的（參見以下）用作醫療容器中的分子篩，以保持內容物乾燥，並作為食品添加物擁有E號碼E-554（抗結塊劑）；優選用於封閉液體或氣體系統中的靜態脫水，例如藥物、電子元件和易腐爛化學品的包裝；印刷和塑膠系統中的除水以及飽和烴流的乾燥。吸附物質包括 SO2、CO2、H2S、C2H4、C2H6 和 C3H6。通常被認為是極性和非極性介質中的通用乾燥劑；[12]分離天然氣和烯烴，非氮敏感的水的吸附聚氨酯 |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21-22日 | 0.3–0.6 | |
| 5Å小型富氧 | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | 專為醫療或健康制氧機設計[需要引用] | |
| 5埃 | 5 | 0.60–0.65 | 20-21日 | 0.3–0.5 | |
| 10倍 | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | 高效吸附，用於氣液乾燥、脫碳、脫硫及分離芳香烴 |
| 13X | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 石油氣、天然氣的乾燥、脫硫、淨化 |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | 脫碳空氣分離工業中的乾燥、制氧機中氮氣與氧氣的分離 |
| 銅13X | 10 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.5 |
吸附能力
3埃
近似化學式：((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O
矽鋁比：SiO2/Al2O3≈2
生產
3A分子篩是透過陽離子交換而生產的鉀為了鈉4A 分子篩（見下圖）
用法
3Å分子篩不吸附直徑大於3Å的分子。此類分子篩具有吸附速度快、再生能力強、抗破碎性好等特性。耐污染性。這些功能可以提高篩子的效率和使用壽命。3Å分子篩是石油、化學工業煉油、聚合、化學氣液深度乾燥必備的乾燥劑。
3Å 分子篩用於乾燥一系列材料，如乙醇， 空氣，冷媒,天然氣和不飽和烴。後者包括裂解氣、乙炔,乙烯,丙烯和丁二烯.
3Å 分子篩用於去除乙醇中的水，隨後可直接用作生質燃料或間接生產各種產品，如化學品、食品、藥品等。由於正常蒸餾無法從乙醇製程流中除去所有水（乙醇生產中不需要的副產品），因為形成了共沸物在重量濃度約為 95.6% 的情況下，分子篩珠用於將水吸附到珠中並使乙醇自由通過，在分子水平上分離乙醇和水。一旦珠子充滿水，就可以控制溫度或壓力，使水從分子篩珠子中釋放出來。[15]
3Å分子篩在室溫下儲存，相對濕度不大於90%。它們在減壓下密封，遠離水、酸和鹼。
4埃
化學式：Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
矽鋁比：1:1（SiO2/Al2O3≈2）
生產
4Å 篩的生產相對簡單，因為它既不需要高壓，也不需要特別高的溫度。通常為以下物質的水溶液矽酸鈉和鋁酸鈉在 80°C 下合併。溶劑浸漬的產品透過在 400 °C 下「烘烤」而「活化」。4A 篩 作為 3A 和 5A 篩的前體，通過陽離子交換的鈉為了鉀（對於 3A）或鈣（5A用）
用法
乾燥溶劑
4Å 分子篩廣泛用於乾燥實驗室溶劑。它們可以吸收水和其他臨界直徑小於 4 Å 的分子，如 NH3、H2S、SO2、CO2、C2H5OH、C2H6 和 C2H4。它們廣泛應用於液體和氣體的乾燥、精煉和淨化（如氬氣的製備）。
聚酯助劑[編輯]
這些分子篩用於輔助洗滌劑，因為它們可以通過鈣離子交換，去除並防止污垢沉積。它們被廣泛用於替代磷。4Å分子篩在取代三聚磷酸鈉作為去垢劑助劑方面發揮重要作用，以減輕洗滌劑對環境的影響。它也可以用作肥皂成型劑和牙膏.
有害廢棄物處理
4Å分子篩可以淨化污水中的陽離子物質，例如銨離子、Pb2+、Cu2+、Zn2+ 和 Cd2+。由於對 NH4+ 的高選擇性，它們已成功應用於現場作戰富營養化以及由於過量的銨離子而對水道產生的其他影響。4Å 分子篩也被用來去除工業活動中存在的水中重金屬離子。
其他用途
農業：土壤改良劑
藥材：載銀沸石抗菌劑。
5埃
化學式：0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2•4.5H2O
矽鋁比：SiO2/Al2O3≈2
生產
5A分子篩是透過陽離子交換生產的鈣為了鈉4A 分子篩（見上文）
用法
五-埃(5Å) 分子篩常用於石油工業，特別是用於氣流淨化和化學實驗室中的分離化合物和乾燥反應原料。它們含有尺寸精確且均勻的微小孔隙，主要用作氣體和液體的吸附劑。
使用五埃分子篩進行乾燥天然氣，同時表演脫硫和脫碳的氣體。它們也可用於從支鏈和多環烴中分離氧、氮和氫的混合物以及油蠟正烴。
五埃分子篩在室溫下儲存，相對濕度低於90%採用紙板桶或紙箱包裝。分子篩不應直接暴露在空氣中，並應避免與水、酸和鹼接觸。
分子篩的形貌
分子篩有多種形狀和尺寸。但球形珠比其他形狀有優勢，因為它們提供較低的壓降，由於它們沒有任何鋒利的邊緣而耐磨，並且具有良好的強度，即每單位面積所需的壓碎力較高。某些珠狀分子篩具有較低的熱容量，因此再生過程中的能量需求較低。
使用珠狀分子篩的另一個優點是堆積密度通常高於其他形狀，因此對於相同的吸附要求，所需的分子篩體積較小。因此，在消除瓶頸時，可以使用珠狀分子篩，在相同體積中加載更多吸附劑，並避免任何容器改造。
發佈時間：2023年7月18日
