'n Molekulêre sif is 'n materiaal met porieë (baie klein gaatjies) van eenvormige grootte

'n Molekulêre sif is 'n materiaal met porieë (baie klein gaatjies) van eenvormige grootte. Hierdie poriediameters is soortgelyk in grootte aan klein molekules, en dus kan groot molekules nie binnedring of geadsorbeer word nie, terwyl kleiner molekules dit wel kan. Soos 'n mengsel van molekules deur die stilstaande bed van poreuse, halfvaste stof, wat 'n sif (of matriks) genoem word, migreer, verlaat die komponente van die hoogste molekulêre gewig (wat nie in die molekulêre porieë kan ingaan nie) die bed eerste, gevolg deur agtereenvolgens kleiner molekules. Sommige molekulêre siwwe word gebruik in grootte-uitsluitingschromatografie, 'n skeidingstegniek wat molekules sorteer op grond van hul grootte. Ander molekulêre siwwe word as droogmiddels gebruik (sommige voorbeelde sluit in geaktiveerde houtskool en silikagel).
Die poriediameter van 'n molekulêre sif word gemeet in ångström (Å) of nanometer (nm). Volgens die IUPAC-notasie het mikroporieuse materiale poriediameters van minder as 2 nm (20 Å) en makroporieuse materiale het poriediameters van groter as 50 nm (500 Å); die mesoporieuse kategorie lê dus in die middel met poriediameters tussen 2 en 50 nm (20–500 Å).
Materiaal
Molekulêre siwwe kan mikroporeuse, mesoporiese of makroporeuse materiaal wees.
Mikroporeuse materiaal (
●Seoliete (aluminosilikaatminerale, nie te verwar met aluminiumsilikaat nie)
● Zeoliet LTA: 3–4 Å
●Poreuse glas: 10 Å (1 nm), en hoër
●Aktiewe koolstof: 0–20 Å (0–2 nm), en hoër
●Klei
●Montmorilloniet-mengsels
● Halloisiet (endelliet): Twee algemene vorme word gevind, wanneer dit gehidreer word, toon die klei 'n spasiëring van 1 nm tussen die lae en wanneer dit gedehidreer word (meta-halloisiet) is die spasiëring 0.7 nm. Halloisiet kom natuurlik voor as klein silinders wat gemiddeld 30 nm in deursnee is met lengtes tussen 0.5 en 10 mikrometer.
Mesoporiese materiaal (2–50 nm)
Silikondioksied (gebruik om silikagel te maak): 24 Å (2.4 nm)
Makroporeuse materiaal (>50 nm)
Makroporiese silika, 200–1000 Å (20–100 nm)
Toepassings[wysig]
Molekulêre siwwe word dikwels in die petroleumbedryf gebruik, veral vir die droogmaak van gasstrome. Byvoorbeeld, in die vloeibare natuurlike gas (LNG) bedryf moet die waterinhoud van die gas tot minder as 1 dpmv verminder word om blokkasies wat deur ys of metaanklatraat veroorsaak word, te voorkom.
In die laboratorium word molekulêre siwwe gebruik om oplosmiddels te droog. "Siwwe" het bewys dat hulle beter is as tradisionele droogtegnieke, wat dikwels aggressiewe droogmiddels gebruik.
Onder die term zeoliete word molekulêre siwwe vir 'n wye reeks katalitiese toepassings gebruik. Hulle kataliseer isomerisasie, alkilering en epoksidasie, en word in grootskaalse industriële prosesse gebruik, insluitend hidrokraking en vloeibare katalitiese kraking.
Hulle word ook gebruik in die filtrasie van lugtoevoere vir asemhalingsapparate, byvoorbeeld dié wat deur skubaduikers en brandbestryders gebruik word. In sulke toepassings word lug deur 'n lugkompressor voorsien en deur 'n patroonfilter gelei wat, afhangende van die toepassing, met molekulêre sif en/of geaktiveerde koolstof gevul word, en uiteindelik gebruik word om asemhalingslugtenks te laai. Sulke filtrasie kan partikels en kompressoruitlaatprodukte uit die asemhalingslugtoevoer verwyder.
FDA-goedkeuring.
Die Amerikaanse FDA het vanaf 1 April 2012 natriumaluminosilikaat goedgekeur vir direkte kontak met verbruikbare items kragtens 21 CFR 182.2727. Voor hierdie goedkeuring het die Europese Unie molekulêre siwwe met farmaseutiese produkte gebruik en onafhanklike toetse het daarop gedui dat molekulêre siwwe aan alle regeringsvereistes voldoen, maar die bedryf was nie bereid om die duur toetsing wat vir regeringsgoedkeuring vereis word, te befonds nie.
Regenerasie
Metodes vir die regenerasie van molekulêre siwwe sluit in drukverandering (soos in suurstofkonsentrators), verhitting en suiwering met 'n draergas (soos wanneer dit in etanol-dehidrasie gebruik word), of verhitting onder hoë vakuum. Regenerasietemperature wissel van 175 °C (350 °F) tot 315 °C (600 °F), afhangende van die molekulêre siftipe. In teenstelling hiermee kan silikagel geregenereer word deur dit vir twee uur in 'n gewone oond tot 120 °C (250 °F) te verhit. Sommige tipes silikagel sal egter "bars" wanneer dit aan genoeg water blootgestel word. Dit word veroorsaak deur die breuk van die silikasfere wanneer dit met die water in aanraking kom.

Model	Poriediameter (Ångström)	Bulkdigtheid (g/ml)	Geadsorbeerde water (% g/g)	Slyting of skuur, W(% g/g)	Gebruik
3Å	3	0.60–0.68	19–20	0.3–0.6	Uitdrogingvanpetroleumkrakinggas en alkene, selektiewe adsorpsie van H2O ingeïsoleerde glas (IG)en poliuretaan, droging vanetanolbrandstofvir vermenging met petrol.
4Å	4	0.60–0.65	20–21	0.3–0.6	Adsorpsie van water innatriumaluminosilikaatwat FDA-goedgekeur is (sienhieronder) gebruik as molekulêre sif in mediese houers om die inhoud droog te hou en asvoedselbymiddelhêE-nommerE-554 (antiklontermiddel); Verkieslik vir statiese dehidrasie in geslote vloeistof- of gasstelsels, bv. in die verpakking van medisyne, elektriese komponente en bederfbare chemikalieë; watervang in druk- en plastiekstelsels en die droog van versadigde koolwaterstofstrome. Geadsorbeerde spesies sluit in SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 en C3H6. Oor die algemeen beskou as 'n universele droogmiddel in polêre en nie-polêre media;[12]skeiding vannatuurlike gasenalkene, adsorpsie van water in nie-stikstofsensitiewepoliuretaan
5Å-DW	5	0.45–0.50	21–22	0.3–0.6	Ontvetting en gietpuntverlaging vanlugvaart paraffienendiesel, en alkene-skeiding
5Å klein suurstofverrykte	5	0.4–0.8	≥23		Spesiaal ontwerp vir mediese of gesonde suurstofgenerator [aanhaling benodig]
5Å	5	0.60–0.65	20–21	0.3–0.5	Uitdroging en suiwering van lug;dehidrasieenontswaelingvan natuurlike gas envloeibare petroleumgas;suurstofenwaterstofproduksie deurdruk swaai adsorpsieproses
10X	8	0.50–0.60	23–24	0.3–0.6	Hoogs doeltreffende sorpsie, gebruik in uitdroging, dekarburisering, ontswaeling van gas en vloeistowwe en skeiding vanaromatiese koolwaterstof
13X	10	0.55–0.65	23–24	0.3–0.5	Uitdroging, ontswaeling en suiwering van petroleumgas en natuurlike gas
13X-AS	10	0.55–0.65	23–24	0.3–0.5	Dekarburiseringen uitdroging in die lugskeidingsbedryf, skeiding van stikstof van suurstof in suurstofkonsentrators
Cu-13X	10	0.50–0.60	23–24	0.3–0.5	Versoeting(verwydering vantiole) vanlugvaartbrandstofen ooreenstemmendevloeibare koolwaterstowwe

Adsorpsievermoëns

3Å

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

Silika-alumina-verhouding: SiO2/Al2O3≈2

Produksie

3A molekulêre siwwe word vervaardig deur katioonuitruiling vankaliumvirnatriumin 4A molekulêre siwwe (Sien hieronder)

Gebruik

3Å molekulêre siwwe adsorbeer nie molekules waarvan die diameters groter as 3 Å is nie. Die eienskappe van hierdie molekulêre siwwe sluit in vinnige adsorpsiespoed, gereelde regenerasievermoë, goeie vergruisingsweerstand enbesoedelingsweerstandHierdie eienskappe kan beide die doeltreffendheid en lewensduur van die sif verbeter. 3Å molekulêre siwwe is die noodsaaklike droogmiddel in petroleum- en chemiese nywerhede vir die raffinering van olie, polimerisasie en chemiese gas-vloeistof-dieptedroging.

3Å molekulêre siwwe word gebruik om 'n reeks materiale te droog, soosetanol, lug,koelmiddels,natuurlike gasenonversadigde koolwaterstowweLaasgenoemde sluit kraakgas in,asetileen,etileen,propileenenbutadieen.

'n 3Å molekulêre sif word gebruik om water uit etanol te verwyder, wat later direk as 'n biobrandstof of indirek gebruik kan word om verskeie produkte soos chemikalieë, voedsel, farmaseutiese produkte en meer te produseer. Aangesien normale distillasie nie al die water (’n ongewenste neweproduk van etanolproduksie) uit etanolprosesstrome kan verwyder nie as gevolg van die vorming van 'n ...azeotroopTeen 'n konsentrasie van ongeveer 95,6 persent per gewig word molekulêre sifkrale gebruik om etanol en water op 'n molekulêre vlak te skei deur die water in die krale te adsorbeer en die etanol vrylik te laat deurvloei. Sodra die krale vol water is, kan temperatuur of druk gemanipuleer word, wat toelaat dat die water uit die molekulêre sifkrale vrygestel word.[15]

3Å molekulêre siwwe word by kamertemperatuur gestoor, met 'n relatiewe humiditeit van nie meer as 90% nie. Hulle word onder verminderde druk verseël en word weg van water, sure en alkalieë gehou.

4Å

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

Silikon-aluminium verhouding: 1:1 (SiO2/Al2O3≈2)

Produksie

Die produksie van 'n 4Å-sif is relatief eenvoudig, aangesien dit nie hoë druk of besonder hoë temperature benodig nie. Tipies waterige oplossings vannatriumsilikaatennatriumaluminaatword gekombineer by 80 °C. Die oplosmiddel-geïmpregneerde produk word "geaktiveer" deur "bak" by 400 °C. 4A-siwwe dien as die voorloper vir 3A- en 5A-siwwe deurkatioonuitruilingvannatriumvirkalium(vir 3A) ofkalsium(vir 5A)

Gebruik

Droogoplosmiddels

4Å molekulêre siwwe word wyd gebruik om laboratoriumoplosmiddels te droog. Hulle kan water en ander molekules met 'n kritieke deursnee van minder as 4 Å absorbeer, soos NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 en C2H4. Hulle word wyd gebruik in die droging, raffinering en suiwering van vloeistowwe en gasse (soos die voorbereiding van argon).

 

Polyester-agent-bymiddelswysig]

Hierdie molekulêre siwwe word gebruik om skoonmaakmiddels te ondersteun, aangesien hulle gedemineraliseerde water kan produseer deurkalsiumioonuitruiling, verwyder en voorkom die afsetting van vuilgoed. Hulle word wyd gebruik om te vervangfosforDie 4Å molekulêre sif speel 'n belangrike rol om natriumtripolifosfaat as skoonmaakmiddelhulpmiddel te vervang om die omgewingsimpak van die skoonmaakmiddel te verminder. Dit kan ook as 'n ... gebruik word.seepvormingsmiddel en intandepasta.

Verwerking van skadelike afval

4Å molekulêre siwwe kan rioolwater van kationiese spesies soosammoniumione, Pb2+, Cu2+, Zn2+ en Cd2+. As gevolg van die hoë selektiwiteit vir NH4+ is hulle suksesvol in die veld toegepas om te bestryeutrofikasieen ander effekte in waterweë as gevolg van oormatige ammoniumione. 4Å molekulêre siwwe is ook gebruik om swaarmetaalione wat in water teenwoordig is as gevolg van industriële aktiwiteite te verwyder.

Ander doeleindes

Diemetallurgiese industrie: skeidingsmiddel, skeiding, ekstraksie van pekelkalium,rubidium,sesium, ens.

Petrochemiese industrie,katalisator,droogmiddel, adsorbent

Landbou:grondversorger

Medisyne: laai silwerzeolietantibakteriese middel.

5Å

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

Silika-alumina-verhouding: SiO2/Al2O3≈2

Produksie

5A molekulêre siwwe word vervaardig deur katioonuitruiling vankalsiumvirnatriumin 4A molekulêre siwwe (Sien hierbo)

Gebruik

Vyf-ångström(5Å) molekulêre siwwe word dikwels gebruik in diepetroleumindustrie, veral vir die suiwering van gasstrome en in die chemiese laboratorium vir die skeidingverbindingsen droogreaksie-uitgangsmateriale. Hulle bevat klein porieë van 'n presiese en eenvormige grootte, en word hoofsaaklik as 'n adsorbent vir gasse en vloeistowwe gebruik.

Vyf-ångström molekulêre siwwe word gebruik om te droognatuurlike gas, saam met die uitvoeringontswaelingendekarbonasievan die gas. Hulle kan ook gebruik word om mengsels van suurstof, stikstof en waterstof, en olie-was n-koolwaterstowwe van vertakte en polisikliese koolwaterstowwe te skei.

Vyf-ångström molekulêre siwwe word by kamertemperatuur gestoor, met 'nrelatiewe humiditeitminder as 90% in kartonvate of kartonverpakking. Die molekulêre siwwe moet nie direk aan die lug en water blootgestel word nie, sure en alkalieë moet vermy word.

Morfologie van molekulêre siwwe

Molekulêre siwwe is in verskillende vorms en groottes beskikbaar. Maar die sferiese krale het 'n voordeel bo ander vorms, aangesien hulle 'n laer drukval bied, bestand is teen slytasie aangesien hulle geen skerp kante het nie, en goeie sterkte het, d.w.s. die vergruisingskrag wat per eenheidsoppervlakte benodig word, is hoër. Sekere kralevormige molekulêre siwwe bied 'n laer hittekapasiteit, dus laer energievereistes tydens regenerasie.

Die ander voordeel van die gebruik van kraalvormige molekulêre siwwe is dat die volume van die massa gewoonlik hoër is as dié van ander vorms, dus vir dieselfde adsorpsievereiste is die benodigde molekulêre sifvolume minder. Dus, terwyl bottelnekke verwyder word, kan 'n mens kraalvormige molekulêre siwwe gebruik, meer adsorbent in dieselfde volume laai en enige veranderinge aan die houer vermy.