MOR分子筛可通过其独特的孔道结构与表面改性技术，在高效空气分离中实现氮氧分离、低浓度CO₂捕集及深度干燥等核心功能，成为空气分离技术的关键材料。以下从结构特性、分离机制、应用场景及优化方向四方面展开分析：
一、结构特性：择形吸附与孔道调控的协同作用
MOR分子筛（典型代表为丝光沸石）具有十二元环主孔道（0.695×0.581 nm）和八元环侧袋（0.26×0.57 nm）的二维孔道结构，这种结构赋予其两大核心优势：
择形吸附性：主孔道尺寸与氮分子（动力学直径0.364 nm）和氧分子（0.346 nm）接近，但氮分子因极性更强（含孤对电子）与孔道内阳离子的相互作用力更强，导致氮气在MOR孔道中的扩散速率显著低于氧气。例如，在变压吸附（PSA）系统中，空气通过MOR分子筛床层时，氮气被优先吸附，流出气中氧气浓度可提升至70%-80%。
孔道可调控性：通过调节Si/Al比（通常为5-6）或引入金属离子（如La、Cu），可优化孔道表面电性和酸性位点分布。例如，La³⁺掺杂的H-MOR分子筛在甲苯烷基化反应中表现出优异的形状选择性，其原理同样适用于空气分离中氮氧分子的选择性吸附。
二、分离机制：多级吸附与催化氧化的协同
MOR分子筛在空气分离中通过以下机制实现高效分离：
氮氧分离：利用氮气与孔道内阳离子的强相互作用，实现氮气的优先吸附。例如，在PSA系统中，MOR分子筛对氮气的动态吸附容量可达10-15 cm³/g（STP），远高于氧气的2-5 cm³/g，从而在吸附柱中形成氮气富集相，流出气中氧气浓度显著提高。
低浓度CO₂捕集：通过调控孔道尺寸和表面酸性，MOR分子筛可实现对低浓度CO₂（如室内空气中的0.04% CO₂）的高效捕集。例如，自成型MOR分子筛吸附剂通过引入稀土金属离子（如Ce³⁺），在25℃、1 bar条件下对CO₂的吸附容量可达2.5 mmol/g，是未改性MOR的1.8倍，适用于封闭空间CO₂净化。
催化氧化脱除有害气体：MOR分子筛可作为催化剂载体，负载金属氧化物（如CuO）后，用于催化氧化脱除空气中的挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）。例如，Cu/MOR催化剂在250℃下可将NOx转化为N₂，转化率达95%以上，同时减少二次污染。
三、应用场景：覆盖工业制氧与环保净化
MOR分子筛的高效空气分离技术已广泛应用于以下领域：
工业制氧：在空分设备中，MOR分子筛纯化系统用于清除原料空气中的水分、二氧化碳、乙炔等杂质，防止低温设备冻结堵塞。例如，双层床纯化器（下层氧化铝、上层MOR分子筛）可将空气中的CO₂浓度从0.5%降至0.001%以下，保障空分设备长期稳定运行。
室内空气净化：自成型MOR分子筛吸附剂可用于室内CO₂捕集和VOCs去除。例如，在密闭会议室中，MOR吸附剂可将CO₂浓度从2000 ppm降至1000 ppm以下，同时去除甲醛、苯等有害气体，改善空气质量。
燃料电池空气处理：MOR分子筛膜可用于燃料电池的空气侧，通过渗透汽化作用去除空气中的水分和杂质，提高质子交换膜的湿度调控精度。例如，四通道中空纤维MOR膜在乙醇/水分离中表现出分离因子>3000，同理可应用于空气除湿。
