In molekulêre sieve is in materiaal mei poaren (tige lytse gatten) fan unifoarme grutte

In molekulêre sieve is in materiaal mei poaren (tige lytse gatten) fan unifoarme grutte. Dizze poarediameters binne fergelykber yn grutte mei lytse molekulen, en dus kinne grutte molekulen net ynkomme of adsorbearre wurde, wylst lytsere molekulen dat wol kinne. As in mingsel fan molekulen troch it stasjonêre bêd fan poreuze, healfêste stof, in sieve (of matriks), migrearret, ferlitte de komponinten mei it heechste molekulêre gewicht (dy't net yn 'e molekulêre poaren kinne) earst it bêd, folge troch hieltyd lytsere molekulen. Guon molekulêre sieve wurde brûkt yn grutte-útslutingschromatografy, in skiedingstechnyk dy't molekulen sortearret op basis fan har grutte. Oare molekulêre sieve wurde brûkt as droechmiddels (guon foarbylden binne aktivearre koalstof en silikagel).
De poardiameter fan in molekulêre sieve wurdt metten yn ångströms (Å) of nanometers (nm). Neffens de IUPAC-notaasje hawwe mikroporeuze materialen poardiameters fan minder as 2 nm (20 Å) en makroporeuze materialen hawwe poardiameters fan grutter as 50 nm (500 Å); de mesoporeuze kategory leit dus yn 'e midden mei poardiameters tusken 2 en 50 nm (20–500 Å).
Materialen
Molekulêre sieves kinne mikroporeus, mesoporeus of makroporeus materiaal wêze.
Mikroporeus materiaal (
● Zeolieten (aluminosilikaatmineralen, net te betiizjen mei aluminiumsilikaat)
● Zeoliet LTA: 3–4 Å
●Poreus glês: 10 Å (1 nm), en omheech
● Aktive koalstof: 0–20 Å (0–2 nm), en omheech
●Klaai
●Montmorilloniet-yntermixen
● Halloysiet (endelliet): Twa mienskiplike foarmen wurde fûn, as de klaai hydratisearre is, lit it in ôfstân fan 1 nm tusken de lagen sjen en as dehydratisearre (meta-halloysiet) is de ôfstân 0,7 nm. Halloysiet komt fan natuere foar as lytse silinders dy't gemiddeld 30 nm yn diameter hawwe mei lingten tusken 0,5 en 10 mikrometer.
Mesoporeus materiaal (2–50 nm)
Silisiumdiokside (brûkt om silikagel te meitsjen): 24 Å (2,4 nm)
Makroporeus materiaal (>50 nm)
Makroporeuze silika, 200–1000 Å (20–100 nm)
Applikaasjes[bewurkje]
Molekulêre sieves wurde faak brûkt yn 'e petroleumyndustry, benammen foar it droegjen fan gasstreamen. Bygelyks, yn 'e floeibere ierdgasyndustry (LNG) moat it wettergehalte fan it gas wurde fermindere ta minder as 1 ppmv om blokkades feroarsake troch iis of metaanklatraat te foarkommen.
Yn it laboratoarium wurde molekulêre sieves brûkt om oplosmiddels te droegjen. "Sieves" hawwe bliken dien superieur te wêzen oan tradisjonele droechtechniken, dy't faak agressive droechmiddels brûke.
Under de term zeolieten wurde molekulêre sieves brûkt foar in breed skala oan katalytyske tapassingen. Se katalysearje isomerisaasje, alkylaasje en epoksidaasje, en wurde brûkt yn grutskalige yndustriële prosessen, ynklusyf hydrokraken en floeibere katalytyk kraken.
Se wurde ek brûkt by it filterjen fan loftfoarrieden foar sykhelapparaten, bygelyks dy brûkt troch dûkers en brânwachtminsken. Yn sokke tapassingen wurdt loft oanfierd troch in loftkompressor en wurdt troch in patroanfilter laat dat, ôfhinklik fan 'e tapassing, fol is mei molekulêre sieve en/of aktivearre koalstof, en úteinlik brûkt wurdt om sykhelluchttanks te laden. Sokke filterjen kin dieltsjes en kompressor-útlaatprodukten út 'e sykhelluchtfoarried ferwiderje.
FDA-goedkarring.
De Amerikaanske FDA hat sûnt 1 april 2012 natriumaluminosilikaat goedkard foar direkt kontakt mei konsumpsjeartikelen ûnder 21 CFR 182.2727. Foarôfgeand oan dizze goedkarring hie de Jeropeeske Uny molekulêre sieves brûkt mei farmaseutika en ûnôfhinklike testen suggerearren dat molekulêre sieves foldogge oan alle easken fan 'e oerheid, mar de yndustry wie net ree om de djoere testen te finansieren dy't nedich binne foar goedkarring troch de oerheid.
Regeneraasje
Metoaden foar regeneraasje fan molekulêre sieves omfetsje drukferoaring (lykas yn soerstofkonsentrators), ferwaarmjen en suverjen mei in dragergas (lykas by gebrûk by ethanol-dehydrataasje), of ferwaarmjen ûnder heech fakuüm. Regeneraasjetemperatueren fariearje fan 175 °C (350 °F) oant 315 °C (600 °F) ôfhinklik fan it type molekulêre sieve. Yn tsjinstelling, silikagel kin regenerearre wurde troch it yn in gewoane oven te ferwaarmjen oant 120 °C (250 °F) foar twa oeren. Guon soarten silikagel sille lykwols "knalle" as se bleatsteld wurde oan genôch wetter. Dit wurdt feroarsake troch brekken fan 'e silikasfearen as se yn kontakt komme mei it wetter.

Model	Poardiameter (Ångström)	Bulkdichtheid (g/ml)	Adsorbearre wetter (% w/w)	Slijtage of abrasion, W(% w/w)	Gebrûk
3Å	3	0.60–0.68	19–20	0.3–0.6	Útdroegingfanpetroleumkrakinggas en alkenen, selektive adsorpsje fan H2O ynisolearre glês (IG)en polyurethaan, droegjen fanetanol brânstoffoar it mingen mei benzine.
4Å	4	0.60–0.65	20–21	0.3–0.6	Adsorpsje fan wetter ynnatriumaluminosilikaatdat is goedkard troch de FDA (sjochûnder) brûkt as molekulêre sieve yn medyske konteners om de ynhâld droech te hâlden en asiten tafoeginghawweE-nûmerE-554 (antiklontermiddel); Foarkar foar statyske útdroeging yn sletten floeistof- of gassystemen, bygelyks yn 'e ferpakking fan medisinen, elektryske komponinten en bederflike gemikaliën; wetterfangst yn print- en plestiksystemen en it droegjen fan verzadigde koalwetterstofstreamen. Adsorbearre soarten omfetsje SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 en C3H6. Algemien beskôge as in universeel droechmiddel yn poal- en net-poalmedia;[12]skieding fanierdgasenalkenen, adsorpsje fan wetter yn net-stikstofgefoeligepolyurethaan
5Å-DW	5	0.45–0.50	21–22	0.3–0.6	Untfetting en gietpuntferleging fanloftfeart kerosineendiesel, en alkenenskieding
5Å lyts soerstof-ferrike	5	0.4–0.8	≥23		Spesjaal ûntworpen foar medyske of sûne soerstofgenerator [sitaat nedich]
5Å	5	0.60–0.65	20–21	0.3–0.5	Droegjen en suverjen fan loft;útdroegingenûntswavelingfan ierdgas enfloeiber petroleumgas;soerstofenwetterstofproduksje trochdruk swing adsorpsjeproses
10X	8	0.50–0.60	23–24	0.3–0.6	Heech-effisjinte sorpsje, brûkt yn útdroeging, ûntkoaling, ûntsulfurisaasje fan gas en floeistoffen en skieding fanaromatyske koalwetterstof
13X	10	0,55–0,65	23–24	0.3–0.5	Útdroeging, ûntswaveling en suvering fan petroleumgas en ierdgas
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0.3–0.5	Dekarburisaasjeen útdroeging yn 'e loftskiedingsyndustry, skieding fan stikstof fan soerstof yn soerstofkonsentrators
Cu-13X	10	0.50–0.60	23–24	0.3–0.5	Swietmeitsjen(ferwidering fanthiolen) fanfleantúchbrânstofen oerienkommendefloeibere koalwetterstoffen

Adsorpsjemooglikheden

3Å

Ungefeare gemyske formule: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3 • 2 SiO2 • 9/2 H2O

Silisiumdiokside-alumina-ferhâlding: SiO2/Al2O3≈2

Produksje

3A molekulêre sieves wurde produsearre troch kationútwikseling fankaliumfoarnatriumyn 4A molekulêre sieves (Sjoch hjirûnder)

Gebrûk

3Å molekulêre sieves adsorbearje gjin molekulen waans diameters grutter binne as 3 Å. De skaaimerken fan dizze molekulêre sieves omfetsje hege adsorpsjesnelheid, faak regeneraasjefermogen, goede ferset tsjin ferplettering enfersmoargingsbestridingDizze funksjes kinne sawol de effisjinsje as de libbensdoer fan 'e sieve ferbetterje. 3Å molekulêre sieve binne it needsaaklike droechmiddel yn 'e petroleum- en gemyske yndustry foar it raffinearjen fan oalje, polymerisaasje en djiptedroeging fan gemyske gas-floeistof.

3Å molekulêre sieves wurde brûkt om in ferskaat oan materialen te droegjen, lykasetanol, loft,koelmiddels,ierdgasenûnfersêde koalwetterstoffenDe lêste omfetsje kraakgas,asetyleen,etyleen,propyleenenbutadieen.

In molekulêre sieve fan 3 Å wurdt brûkt om wetter út ethanol te ferwiderjen, dat letter direkt as biobrânstof brûkt wurde kin of yndirekt om ferskate produkten te produsearjen lykas gemikaliën, iten, farmaseutika en mear. Omdat normale destillaasje net al it wetter (in ûnwinske byprodukt fan ethanolproduksje) út ethanolprosesstreamen kin ferwiderje fanwegen de foarming fan in ...azeotroopMei in konsintraasje fan sawat 95,6 gewichtspersint wurde molekulêre sievekralen brûkt om ethanol en wetter op molekulêr nivo te skieden troch it wetter yn 'e kralen te adsorbearjen en de ethanol frij troch te litten gean. Sadree't de kralen fol wetter binne, kin de temperatuer of druk manipulearre wurde, wêrtroch't it wetter út 'e molekulêre sievekralen frijlitten wurde kin.[15]

3Å molekulêre sieves wurde opslein by keamertemperatuer, mei in relative fochtigens fan net mear as 90%. Se wurde ûnder fermindere druk fersegele, en wurde fuort hâlden fan wetter, soeren en alkaliën.

4Å

Gemyske formule: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Silisium-aluminium ferhâlding: 1:1 (SiO2/Al2O3≈2)

Produksje

De produksje fan in 4Å-sieve is relatyf ienfâldich, om't it gjin hege druk of bysûnder hege temperatueren fereasket. Typysk wetterige oplossingen fannatriumsilikaatennatriumaluminaatwurde kombinearre by 80 °C. It mei oplosmiddel ympregnearre produkt wurdt "aktivearre" troch "bakken" by 400 °C. 4A-sieven tsjinje as foargonger foar 3A- en 5A-sieven trochkationútwikselingfannatriumfoarkalium(foar 3A) ofkalsium(foar 5A)

Gebrûk

Droege oplosmiddels

4Å molekulêre sieves wurde in soad brûkt om laboratoariumoplosmiddels te droegjen. Se kinne wetter en oare molekulen mei in krityske diameter fan minder as 4 Å opnimme, lykas NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 en C2H4. Se wurde in soad brûkt by it droegjen, raffinearjen en suverjen fan floeistoffen en gassen (lykas de tarieding fan argon).

 

Polyester-agint-tafoegings [bewurkje]

Dizze molekulêre sieves wurde brûkt om wasmiddelen te helpen, om't se demineralisearre wetter kinne produsearje fiakalsiumionenútwikseling, ferwiderje en foarkomme de ôfsetting fan smoargens. Se wurde breed brûkt om te ferfangenfosforDe 4Å molekulêre sieve spilet in wichtige rol by it ferfangen fan natriumtripolyfosfaat as helpmiddel foar wasmiddel om de miljeu-ynfloed fan it wasmiddel te ferminderjen. It kin ek brûkt wurde as insjippefoarmjende agint en yntoskpasta.

Behanneling fan skealik ôffal

4Å molekulêre sieves kinne rioelwetter suverje fan kationyske soarten lykasammoniumioanen, Pb2+, Cu2+, Zn2+ en Cd2+. Fanwegen de hege selektiviteit foar NH4+ binne se mei súkses tapast yn it fjild om te bestrideneutrofikaasjeen oare effekten yn wetterwegen troch tefolle ammoniumionen. 4Å molekulêre sieves binne ek brûkt om swiere metaalionen te ferwiderjen dy't yn wetter oanwêzich binne fanwegen yndustriële aktiviteiten.

Oare doelen

Demetallurgyske yndustry: skiedingsmiddel, skieding, ekstraksje fan sâltwetter kalium,rubidium,sesium, ensfh.

Petrogemyske yndustry,katalysator,droechmiddel, adsorbens

Lânbou:boaiemferbetteringsmiddel

Medisyn: sulver ladezeolietantibakteriële agint.

5Å

Gemyske formule: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

Silisiumdiokside-alumina-ferhâlding: SiO2/Al2O3≈2

Produksje

5A molekulêre sieves wurde produsearre troch kationútwikseling fankalsiumfoarnatriumyn 4A molekulêre sieves (Sjoch hjirboppe)

Gebrûk

Fiif-ångström(5Å) molekulêre sieves wurde faak brûkt yn 'epetroleumyndustry, benammen foar de suvering fan gasstreamen en yn it skiekundelaboratoarium foar it skiedenferbiningenen útgongsmaterialen foar it droegjen fan reaksjes. Se befetsje lytse poaren fan in krekte en unifoarme grutte, en wurde benammen brûkt as in adsorbens foar gassen en floeistoffen.

Fiif-ångström molekulêre sieves wurde brûkt om te droegjenierdgas, tegearre mei it optredenûntswavelingendekarbonisaasjefan it gas. Se kinne ek brûkt wurde om mingsels fan soerstof, stikstof en wetterstof, en oalje-waaks n-koalwetterstoffen te skieden fan fertakke en polysyklyske koalwetterstoffen.

Fiif-ångström molekulêre sieves wurde op keamertemperatuer opslein, mei inrelative fochtigensminder as 90% yn kartonnen fetten of kartonnen ferpakking. De molekulêre sieves moatte net direkt bleatsteld wurde oan loft en wetter, soeren en alkaliën moatte mijd wurde.

Morfology fan molekulêre sieves

Molekulêre sieves binne te krijen yn ferskate foarmen en maten. Mar de sferyske kralen hawwe in foardiel boppe oare foarmen, om't se in legere drukfal biede, fersliten binne, om't se gjin skerpe rânen hawwe, en in goede sterkte hawwe, d.w.s. de fereaske drukkrêft per ienheidsoppervlakte is heger. Bepaalde molekulêre sieves mei kralen biede in legere waarmtekapasiteit, dus in legere enerzjybehoefte tidens regeneraasje.

It oare foardiel fan it brûken fan kralenmolekulêre sieves is dat de bulkdichtheid meastentiids heger is as dy fan oare foarmen, sadat foar deselde adsorpsje-easken it fereaske folume fan 'e molekulêre sieves minder is. Sa kin men by it ûntstoppen fan knelpunten kralenmolekulêre sieves brûke, mear adsorbens yn itselde folume lade en alle oanpassingen oan 'e fet foarkomme.