'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 porieë deursnee is soortgelyk in grootte aan klein molekules, en dus kan groot molekules nie binnedring of geadsorbeer word nie, terwyl kleiner molekules wel kan. Soos 'n mengsel van molekules migreer deur die stilstaande bed van poreuse, halfvaste stof waarna verwys word as 'n sif (of matriks), verlaat die komponente met die hoogste molekulêre gewig (wat nie in die molekulêre porieë kan deurgaan nie) die bed eerste, gevolg deur agtereenvolgens kleiner molekules. Sommige molekulêre siwwe word gebruik in grootte-uitsluitingchromatografie, '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 porie deursnee van 'n molekulêre sif word gemeet in ångströms (Å) of nanometers (nm). Volgens IUPAC-notasie het mikroporeuse materiale porieë van minder as 2 nm (20 Å) en makroporeuse materiale het porieë van groter as 50 nm (500 Å); die mesoporeuse kategorie lê dus in die middel met porieë deursnee tussen 2 en 50 nm (20–500 Å).
Materiaal
Molekulêre siwwe kan mikroporeuse, mesoporeuse of makroporeuse materiaal wees.
Mikroporeuse materiaal (
●Seoliete (aluminiumsilikaatminerale, moet nie met aluminiumsilikaat verwar word nie)
●Seoliet LTA: 3–4 Å
●Poreuse glas: 10 Å (1 nm), en hoër
● Aktiewe koolstof: 0–20 Å (0–2 nm), en hoër
●Kleie
●Montmorilloniet-vermengings
●Halloysiet (endelliet): Twee algemene vorme word gevind, wanneer gehidreer die klei toon 'n 1 nm spasiëring van die lae en wanneer gedehidreer (meta-halloysite) is die spasiëring 0.7 nm. Halloysiet 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)
Makroporeuze silika, 200–1000 Å (20–100 nm)
Aansoeke[wysig]
Molekulêre siwwe word dikwels in die petroleumbedryf gebruik, veral vir die droging van gasstrome. Byvoorbeeld, in die vloeibare aardgas (LNG)-industrie, 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 oplosmiddel te droog. "Siewe" het bewys dat dit beter is as tradisionele droogtegnieke, wat dikwels aggressiewe droogmiddels gebruik.
Onder die term seoliete word molekulêre siwwe vir 'n wye reeks katalitiese toepassings gebruik. Hulle kataliseer isomerisasie, alkilering en epoksidasie, en word gebruik in grootskaalse industriële prosesse, insluitend hidrokraking en vloeibare katalitiese kraking.
Hulle word ook gebruik in die filtrasie van lugtoevoer vir asemhalingsapparate, byvoorbeeld dié wat deur skubaduikers en brandbestryders gebruik word. In sulke toepassings word lug deur 'n lugkompressor voorsien en deur 'n patroonfilter gevoer wat, afhangende van die toepassing, gevul is met molekulêre sif en/of geaktiveerde koolstof, wat uiteindelik gebruik word om asemhalingslugtenks te laai. Sulke filtrasie kan deeltjies verwyder en kompressor-uitlaatprodukte van die asemhalingslugtoevoer.
FDA goedkeuring.
Die Amerikaanse FDA het vanaf 1 April 2012 natriumaluminosilikaat goedgekeur vir direkte kontak met verbruikbare items onder 21 CFR 182.2727. Voor hierdie goedkeuring het die Europese Unie molekulêre siwwe met farmaseutiese produkte gebruik en onafhanklike toetse het voorgestel dat molekulêre siwwe aan alle regeringsvereistes voldoen, maar die bedryf was nie bereid om die duur toetse wat vir regeringsgoedkeuring vereis word, te finansier nie.
Herlewing
Metodes vir die regenerasie van molekulêre siwwe sluit in drukverandering (soos in suurstofkonsentrators), verhitting en suiwering met 'n dragas (soos wanneer dit gebruik word in etanol-dehidrasie), of verhitting onder hoë vakuum. Regenerasietemperature wissel van 175 °C (350 °F) tot 315 °C (600 °F) afhangende van molekulêre siftipe. Hierteenoor kan silikagel regenereer word deur dit vir twee uur in 'n gewone oond tot 120 °C (250 °F) te verhit. Sommige tipes silikagel sal egter "pop" wanneer dit aan genoeg water blootgestel word. Dit word veroorsaak deur breek van die silika-sfere wanneer dit met die water in aanraking kom.

Model	Porie deursnee (Ångström)	Grootmaatdigtheid (g/ml)	Geadsorbeerde water (% w/w)	Slytasie of skuur, W(% w/w)	Gebruik
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Uitdrogingvanpetroleum krakegas en alkene, selektiewe adsorpsie van H2O ingeïsoleerde glas (IG)en poliuretaan, droog vanetanol brandstofvir vermenging met petrol.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorpsie van water innatriumaluminosilikaatwat deur die FDA goedgekeur is (sienhieronder) gebruik as molekulêre sif in mediese houers om inhoud droog te hou en asvoedsel bymiddelhetE-nommerE-554 (teenkoekmiddel); Verkieslik vir statiese dehidrasie in geslote vloeistof- of gasstelsels, bv. in die verpakking van dwelms, elektriese komponente en bederfbare chemikalieë; watersuiwering in druk- en plastiekstelsels en die droging van versadigde koolwaterstofstrome. Geadsorbeerde spesies sluit SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 en C3H6 in. Oor die algemeen beskou as 'n universele droogmiddel in polêre en nie-polêre media;[12]skeiding vanaardgasenalkene, adsorpsie van water in nie-stikstof sensitiewepoliuretaan
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Ontvetting en gietpuntverlaging vanlugvaart keroseenendiesel, en alkene skeiding
5Å klein suurstof-verryk	5	0,4–0,8	≥23		Spesiaal ontwerp vir mediese of gesonde suurstofopwekker[aanhaling nodig]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Uitdroging en suiwering van lug;dehidrasieenontzwavelingvan aardgas envloeibare petroleumgas;suurstofenwaterstofproduksie deurdruk swaai adsorpsieproses
10X	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Hoë-doeltreffende sorpsie, gebruik in uitdroging, ontkoling, ontzwaveling van gas en vloeistowwe en skeiding vanaromatiese koolwaterstof
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Uitdroging, ontzwaveling en suiwering van petroleumgas en aardgas
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Ontkolingen 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) vanlugvaart brandstofen ooreenstemmendevloeibare koolwaterstowwe

Adsorpsie vermoëns

3Å

Geskatte 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 wie se deursnee groter as 3 Å is nie. Die kenmerke van hierdie molekulêre siwwe sluit in vinnige adsorpsiespoed, gereelde regenerasievermoë, goeie drukweerstand enweerstand teen besoedeling. Hierdie kenmerke kan beide die doeltreffendheid en lewensduur van die sif verbeter. 3Å molekulêre siwe is die nodige droogmiddel in petroleum en chemiese industrieë vir die raffinering van olie, polimerisasie en chemiese gas-vloeistof-diepte droging.

3Å molekulêre siwwe word gebruik om 'n reeks materiale, soos bvetanol, lug,koelmiddels,aardgasenonversadigde koolwaterstowwe. Laasgenoemde sluit in kraakgas,asetileen,etileen,propileenenbutadieen.

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 vervaardig. Aangesien normale distillasie nie al die water ('n ongewenste neweproduk van etanolproduksie) uit etanolprosesstrome kan verwyder nie as gevolg van die vorming van 'naseotroopteen ongeveer 95.6 persent konsentrasie volgens 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 deurgaan. Sodra die krale vol water is, kan temperatuur of druk gemanipuleer word, sodat die water uit die molekulêre sifkrale vrygestel kan word.[15]

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

4Å

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

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

Produksie

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

Gebruik

Droog oplosmiddels

4Å molekulêre siwe 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 droog, raffinering en suiwering van vloeistowwe en gasse (soos die voorbereiding van argon).

 

Polyester bymiddels[wysig]

Hierdie molekulêre siwwe word gebruik om skoonmaakmiddels te help aangesien dit gedemineraliseerde water kan produseerkalsiumioonuitruiling, verwyder en voorkom die neerslag van vuil. Hulle word wyd gebruik om te vervangfosfor. Die 4Å molekulêre sif speel 'n groot rol om natriumtripolifosfaat as skoonmaakmiddel te vervang ten einde die omgewingsimpak van die skoonmaakmiddel te versag. Dit kan ook gebruik word as 'nseepvormmiddel en intandepasta.

Behandeling van skadelike afval

4Å molekulêre siwwe kan riool van kationiese spesies suiwer 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 swaar metaalione wat in water teenwoordig is te verwyder as gevolg van industriële aktiwiteite.

Ander doeleindes

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

Petrochemiese industrie,katalisator,droogmiddel, adsorbeermiddel

Landbou:grondversorger

Medisyne: laai silwerseolietantibakteriese 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 in diepetroleumindustrie, veral vir die suiwering van gasstrome en in die chemie-laboratorium vir skeidingverbindingsen droog reaksie begin materiaal. Hulle bevat klein porieë van 'n presiese en eenvormige grootte, en word hoofsaaklik gebruik as 'n adsorbeermiddel vir gasse en vloeistowwe.

Vyf-ångström molekulêre siwwe word gebruik om droog te wordaardgas, saam met optreeontzwavelingendekarboneringvan 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 beskikbaar in verskillende vorms en groottes. Maar die sferiese krale het voordeel bo ander vorms aangesien hulle laer drukval bied, slytvastheid is aangesien hulle nie enige skerp rande het nie, en goeie sterkte het, maw die drukkrag benodig per eenheidsoppervlakte is hoër. Sekere molekulêre siwwe met krale bied laer hittekapasiteit en dus laer energiebehoeftes tydens regenerasie.

Die ander voordeel van die gebruik van molekulêre siwe met krale is die massadigtheid is gewoonlik hoër as ander vorms, dus vir dieselfde adsorpsievereiste is die molekulêre sifvolume wat benodig word, minder. Dus, terwyl die bottelhals ontkoppel word, kan 'n mens molekulêre siwwe met kraletjies gebruik, meer adsorbent in dieselfde volume laai en enige vaartuigmodifikasies vermy.