的作用。
各种分子筛吸附分子的直径
分子筛类3A 型 能吸附的3A0以下 4A0以下 5A0以下 10A0分子直径（A=10-8㎝） 为了方便起见，我们将一些物质的分子直径大小数据参数表7
表7 一些物质的分子直径参数
分子 H2 O2 N2 CO2 直径 2.4 2.8 3.0 3.2* 分子 CO Ar H2O H2S 直径 3.8* 3.84 3.18 3.91 分子 NH3 PH3 AsH3 SbH3 直径 3.8 3.6 4.7 5.1 分子 CH4 SiH4 B2H6 SiH6 直径 4.18 4.84 4.5 5.3 下 以13A0下 以4A 5A 10X 13X *估计值 **误差±0.1-0.2A0 b 、根据分子极性的不同选择吸附
气体在分子筛内表面上的吸附，是借气体分子与分子筛吸附表面之间的分子间吸引力来实现的。这种吸引力的大小与分子的极性是有密切关系的，对于大小相似的分子，极性愈大，愈易被吸附。如CO和Ar的分子大小相似都可以被5A分子筛吸附，但由于CO是极性分子，Ar是非极性分子，所以分子筛吸附CO的
第 21 页 共 73 页
量。水是极性分子，分子筛对水有强的吸附能力，在很大的条件范围内，分子筛都能吸附水，在水蒸汽分压很小，或者水的浓度很低时，分子筛对水都有吸附能力。
c 、根据分子的不饱和性不同的选择吸附
分子筛对于某种不饱和性的物质，在相同的条件下（温度、压力）比硅胶、活性炭的吸附力大，不饱和性愈大，吸附量愈多。
d 、根据分子沸点不同的选择吸附
物质的沸点低，越不易吸附，如5A分子筛吸附CO的混合气体虽然都能吸附，但由于CO的沸点较低（-192℃）、CO2的沸点高（-78.2℃）所以对CO的吸附是不牢固的，到一定时间会将CO放出，氢不易被分子筛牢固吸附的原因，是因为氢的沸点较低，在-252.7℃.
3）分子筛的特性
a 、分子筛无毒、不燃烧、不爆炸。
b 、具有更高的热稳定性和耐水蒸汽的性能，在高温、常温、低温时都能使用，在你温使用时效果特好4A、5A在-80℃能较好地除去氢中微量氧。
c 、在700℃以下，其晶体结构和性能不被破坏。 4）分子筛的使用
分子筛应用很广，在石油工业、冶金工业、电子工业、化学分析等许多方面都有应用。在半导体材料冶金工业中，常用条状或球状的分子筛净化气体，除去某些杂质，几种
第 22 页 共 73 页
分子筛可以吸附的物质及一些物质的分子直径见表8。 表8 几种常用的分子筛可以吸附的物质
分子筛的型号 直径A0（10-8㎝） 可以吸附的物质 3A 3.0～3.8 He、Ne、H2、O2、N2、H2O、Ar 4A 4.2～4.7 CO、NH3、Kr、Xe、CH4、C2H6、CH3OH、CH3Cl、CO2、C2H2及能被3A吸附的物质。 5A 4.9～5.5 正构烷烃（C3～C4）正丁醇以上的醇类，正烯烃及更高烯烃及3A、4A吸附的物质 为了保持分子筛的使用寿命，一般在使用后应增加它原有的吸附能力，要进行再生，再生的方法很多，一种是将分子筛 在常温下加热至550℃，恒温2～4小时，另一种是在减压的情况下（10-5mmHg）加热至350℃左右，恒温5～10小时，冷至常温后使用。还有一种方法是在一定气流的情况下加热330～360℃恒温12～24小时，冷至室温后即可使用。
第 23 页 共 73 页
2、 硅胶 1）硅胶的制备
硅胶凝胶脱水所得的产物称为硅胶。硅胶在制备过程中曾经是冻胶状态的。其成品却晶萤萤玻璃状的固体，主要成份是SiO2，分子式为SiO2·nH2O。
硅胶有乳白色的工业硅胶和兰色硅胶。我们常用的是乳白色的工业硅胶，兰色硅胶是用指示剂氯化钴溶液浸透过之后，再干燥而成的。使用时是随着吸水量的增加而变化的，当气体中含水量相当于1.5mmHg的水蒸汽压力时，由兰色变为粉红色，经干燥再生后又恢复兰色，仍具有吸附能力，因此又称为变色硅胶。使用变色硅胶比较方便，因为氯化钴颜色的变化，可指出硅胶的吸水程度。
氯化钴CoCl3·xH2O在逐渐失水时的颜色变化如下：
X 颜色 6 粉红 4 红 2 1.5 1 0 浅兰 淡红紫 暗红紫 兰紫 欲制备极纯的硅胶，可将四氯化硅气体通入水中，然后静止一天，使其老化，在60～70℃烘干，徐徐将其温度升至300℃，干燥后即为成品。
干燥后的硅胶为硬的玻璃状物，具有高度的孔隙率，孔隙大小一致，分布均匀，孔隙的大小，决定于硅胶的制备方法。
硅胶特性是它的亲水性，它有很高的吸附能力，最大的用途是吸附水汽，使气体干燥。被硅胶吸附的水分有时可达到其本身
第 24 页 共 73 页
重量的5%，氢气净化就是利用硅胶的这一特性除去水份的。
将湿的混合气体通过硅胶会产生吸热，硅胶的温度会升高。 2）硅胶的特性
与5A分子筛相比，硅胶具有中下优点：当氢气中相对湿度较大时（例如大于40%时）硅胶的吸附容量（即吸附剂吸附的水份量与吸附剂本身重量之比）较大；硅胶表面对气流产生的磨擦小，故对气流的阻力小，磨擦产生的粉尘少；再生温度较低。
硅胶的吸附表面比分子筛小，因而在相对湿度低于35%时，其吸附容量迅速降低。硅胶一般使水份至露点-24～-30℃左右。
硅胶随温度升高，吸附容量急剧下降，例如气体温度高于50℃，吸附容量将25℃时下降一倍。故对高湿高温度的气体，使用硅胶吸附需要加设冷却装置，南方的夏天，气温较高，加以硅胶在吸附过程中放出的吸附热，从而使温度升高到50℃左右是完全可能的。硅胶吸附时随气体流速的提高，其吸附容量也急剧下降，故硅胶干燥器的横截面应当适当加大以降低气流的线速度。
下图是5A分子筛，硅胶、Al2O3,在25℃时对水份的吸附等温线。从该图可以看出，当气体中水汽很小时，5A分子筛的吸水能力比硅胶的强很多，而当气体中水分含量逐渐增大时，硅胶的吸附量则很快地增加，而5A分子筛则变化不大。
下图是5A分子筛，硅胶、Al2O3在水蒸汽压为10mmHg时的等压吸附线。从图中可以看出，不温度增加时，它们的吸附量明显下降，但硅胶下降得非常快，而5A分子筛则下降较慢，即在
第 25 页 共 73 页
多晶硅生产工艺学
