微电子化学_ 第三章课件.ppt

分子筛干燥剂 分子筛（沸石）是结晶态硅铝酸盐 (1)概况 其晶体结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级。它只允许直径比孔径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分，故称分子筛。 分子筛有天然沸石和合成沸石两种。 ①天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发 ②因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，大量采用合成沸石 (2)类型 ①按表面积大小分为A型、X型、Y型 ②A型按孔径大小分为3A型、4A型、5A型分子筛。 4A型即A类，孔径4?； 含Na+的A型分子筛记作Na-A, 若其中Na+被K+置换,孔径约为3?，即为3A型分子筛； 如Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置换，孔径约为5?，即为5A型分子筛。 ③X型又分为10X、13X两种，Y型又分为10Y、13Y。 每一类型分子筛按其阳离子不同，其孔径 和性质也有所不同，常用的分子筛的型号的孔径列举如下： (3)分子筛性能 1）无毒、无腐蚀性，不溶于水，PH值范围4~12，耐酸碱能力差，遇水潮解 2）高表面积（1克沸石表面积约相当于2个篮球场约900 m2）和高吸附容量； 3）晶体，孔径大小均匀、固定； 4）气体的相对温度低时，分子筛具有良好吸湿性，本身不被水破坏； 5）具有选择吸附特性； 6）较好的热稳定性和化学稳定性； 7）经分子筛干燥后的气体，露点可达-75℃ 8）可再生性能好 1)分子筛能根据分子大小和构型进行选择性的吸附。 (4) 分子筛优点 因分子筛晶体内具有许多孔径均匀的孔道与排列整齐的孔穴，它不仅提供了很大的比表面积(800-1000m2／g)，也限制了比孔穴大的分于进入，起到筛选分子的选择性吸附的作用。 2)对于不饱和分子、极性分子和易极化分子具有较强的吸附 作用。 那些小于分于筛孔径的分子，显然都能进入其小孔内，但是由于这些分子的极性、不饱和度与空间结构不同，因而出现吸附强弱和扩散速度的差异 。 分子筛优先吸附的是不饱和分子、极性分子和易极化分子 Ag+、Cu2+、H+、Ba2+、Au3+、Th4+、Sr2+、Hg2+、Cd2+、Zn2+、Ni2+、Ca2+、Co2+、K+、Au2+、Na+、Mg2+、Li+。 对H2O、NH3、H2S吸附能力大于O2、H2、CH4。 3)在吸附质浓度很低或较高温度的情况下，分子筛仍有很大的吸附能力。 这是因为分子筛空腔多、孔道小，在空腔周围相对面的孔壁产生力场叠加现象，使其吸附势有明显提高 例如，在气体干燥过程小，当气体的相对湿度较高、温度较低时，硅胶和活性氧化铝均有较大的吸附容量； 而在气体中水分含量较低，温度较高时，这两种吸附剂的吸附能力急剧下降， 而此时分子筛仍保持着很高的吸附能力。因此分子筛常用于深度干燥。 故在吸附质浓度很低及较高温度下仍能有效地吸附。 (5)分子筛吸附原理 分子筛吸附是一种物理现象，对气体纯化主要靠吸附并有交换作用。 分子筛孔隙率非常高，内表面积很大，内空穴占体积的50%左右， 经高温活化沸石失水后，晶体内部形成许多孔径大小均一的孔径，具有很强的吸附能力，能有效地把直径小于其孔径的分子吸进孔内，而把大于孔径的分子挡在孔外，从而使得大小不同的分子分离。 (6)主要用途 1) 作为高效能的干燥剂，用于气体和液体的干燥。 2) 作为选择性吸附剂，用于气体和液体的分离提纯。 3) 作为离子交换剂。 4) 作为晶体管的吸湿性填充剂。 5) 作为石油炼制及有机反应的催化剂及其载体。 6) 作为气相测谱分析的固定相。 7) 用于同位素分离。 8) 用于气体的富集及火箭燃料、原子反应堆裂变产物的存储。 9) 用来获得超高真空。 表2-6 过滤器的分类 类别 额定风量下的效率（％） 20％额定风量下的效率（％） 额定风量下的初阻力（Pa） 注 粗效 中效 高中效 亚高效 粒径≥5μm，80η≥20 粒径≥1μm，70η≥20 粒径≥1μm，99η≥70 粒径≥0．5μm，99.9η≥95 ? ≤50 ≤80 ≤100 ≤120 效率为大气尘 计数效率 高效A 高效B 高效C 高效D ≥99．9 ≥99．99 ≥99．999 粒径≥0．1μm ， ≥99．999 —— ≥99．99 ≥99．999 粒径≥0．1μm ， ≥99．999 ≤190 ≤220 ≤250 ≤280 A，B，C三类效 率为钠焰法效 率；D类效率为 计数效率； C、D类出厂要检漏 1）粗效过滤器：用于首道过滤器 粗效过滤器适用于一般的空调系统，对尘粒较大的灰尘（除掉5μm以上的沉降性尘粒和各种异物）可以有效过滤。 在空气净化系统中，一般作为作预过滤器以保护中效、高效过滤器，空调系统中作进风过滤器用 2）中效过滤器：一般系统的最后过滤器和高效过