沸石分子筛在催化气体分离和重金属吸附中的应用

沸石分子筛因具有规整的空间孔道结构、较大的比表面积以及优异的界面活性等特点，越来越受到人们的重视。特别是其优异的离子交换能力、固体酸活性为其在工业石油催化、重金属水体污染治理以及气体吸附分离等领域提供了无限可能。

1、工业催化剂

在过去的几十年里，沸石分子筛作为固体酸催化剂活跃在石油工业中。特别是利用沸石分子筛作为固体酸催化剂用于如甲醇制烯烃、甲醇制丙烯等将生物质转化为燃料和化学品的反应中。目前，关于以沸石分子筛充当工业催化剂的研究多集中于ZSM-5、SAPO-34等酸性沸石。

2、气体吸附分离器

沸石分子筛因具有较大的表面积、规整的孔道结构和孔体积，可以对不同种类的极性气体分子都能拥有较高的吸附容量和分离能力。所以，近年来关于以沸石分子筛（A型，X型沸石）应用于气体分离领域的报道不胜枚举。

沸石分子筛在气体分离的过程中有2大优势：一是“择型选择能力”，沸石的拓扑结构决定其孔道大小，这就意味着其对目标气体具有特殊的筛分作用；二是“择性分离能力”，由于目标气体间存在着极性与饱和度的不同，其扩散速率以及与分子筛之间作用强度的差异。沸石的骨架是由硅铝氧元素构成，其本身就是一种极性物质，因此可以对不同极性的气体进行筛分。目前，以沸石充当吸附分离反应器的研究多集中CH4/H2/CO2之间。

3、重金属离子吸附剂

在目前众多的吸附材料中，沸石分子筛（如4A、13X等沸石）因具有较高的离子交换性、较大的比表面积以及优异的界面活性等特点，现已成为绝佳的重金属离子吸附介质候选者。由于沸石骨架中具有大量带有负电荷的[AlO4]5-四面体单元，可以通过静电引力以及阳离子交换作用有效地将水体中的重金属离子富集，并将其牢牢地封装在沸石晶格“笼”内，这对重金属水体污染的治理以及重金属离子的再生利用工作至关重要。因此，以沸石作为吸附介质治理重金属水体污染近年来受到了人们的广泛关注。