Молекуларното сито е материјал со пори (многу мали дупки) со униформна големина

Молекуларното сито е материјал со пори (многу мали дупки) со униформна големина. Овие дијаметри на порите се слични по големина на малите молекули, и затоа големите молекули не можат да влезат или да бидат адсорбирани, додека помалите молекули можат. Како што мешавината од молекули мигрира низ стационарниот слој на порозна, полуцврста супстанција наречена сито (или матрица), компонентите со најголема молекуларна тежина (кои не се во можност да поминат во молекуларните пори) први го напуштаат слојот, проследени со последователно помали молекули. Некои молекуларни сита се користат во хроматографијата со исклучување на големината, техника на сепарација што ги сортира молекулите врз основа на нивната големина. Други молекуларни сита се користат како десиканти (некои примери вклучуваат активен јаглен и силика гел).
Дијаметарот на порите на молекуларното сито се мери во ангстреми (Å) или нанометри (nm). Според нотацијата IUPAC, микропорозните материјали имаат дијаметар на порите помал од 2 nm (20 Å), а макропорозните материјали имаат дијаметар на порите поголем од 50 nm (500 Å); мезопорозната категорија, според тоа, се наоѓа во средината со дијаметар на порите помеѓу 2 и 50 nm (20–500 Å).
Материјали
Молекуларните сита можат да бидат микропорозен, мезопорозен или макропорозен материјал.
Микропорозен материјал (
●Зеолити (алуминосиликатни минерали, не треба да се мешаат со алуминиум силикат)
● Зеолит LTA: 3–4 Å
●Порозно стакло: 10 Å (1 nm) и повеќе
●Активен јаглен: 0–20 Å (0–2 nm) и повеќе
● Глини
●Мешавини од монтморилонит
●Халојзит (енделит): Се среќаваат две вообичаени форми, кога е хидрирана глината покажува растојание од 1 nm помеѓу слоевите и кога е дехидрирана (мета-халојзит) растојанието е 0,7 nm. Халојзитот природно се јавува како мали цилиндри кои просечно имаат дијаметар од 30 nm со должини помеѓу 0,5 и 10 микрометри.
Мезопорозен материјал (2–50 nm)
Силициум диоксид (се користи за производство на силика гел): 24 Å (2,4 nm)
Макропорозен материјал (>50 nm)
Макропорозен силициум диоксид, 200–1000 Å (20–100 nm)
Апликации[уреди]
Молекуларните сита често се користат во нафтената индустрија, особено за сушење на гасни струи. На пример, во индустријата за течен природен гас (LNG), содржината на вода во гасот треба да се намали на помалку од 1 ppmv за да се спречат блокади предизвикани од мраз или метан клатрат.
Во лабораторијата, молекуларните сита се користат за сушење на растворувачот. „Ситата“ се покажаа како супериорни во однос на традиционалните техники на сушење, кои често користат агресивни средства за сушење.
Под терминот зеолити, молекуларните сита се користат за широк спектар на каталитички апликации. Тие катализираат изомеризација, алкилација и епоксидација, и се користат во големи индустриски процеси, вклучувајќи хидрокрекинг и флуидно каталитичко крекинг.
Тие се користат и во филтрирање на воздух за апарати за дишење, на пример оние што ги користат нуркачите и пожарникарите. Во такви апликации, воздухот се снабдува преку компресор за воздух и се пропушта низ филтер-кертриџ кој, во зависност од апликацијата, е исполнет со молекуларно сито и/или активен јаглен, а конечно се користи за полнење на резервоари за воздух за дишење. Таквата филтрација може да ги отстрани честичките и издувните производи од компресорот од воздух за дишење.
Одобрување од ФДА.
Американската ФДА, од 1 април 2012 година, одобри натриум алумосиликат за директен контакт со потрошни материјали според 21 CFR 182.2727. Пред ова одобрение, Европската Унија користеше молекуларни сита со фармацевтски производи, а независното тестирање сугерираше дека молекуларните сита ги исполнуваат сите владини барања, но индустријата не беше спремна да го финансира скапото тестирање потребно за владино одобрување.
Регенерација
Методите за регенерација на молекуларните сита вклучуваат промена на притисокот (како кај концентраторите на кислород), загревање и прочистување со гас-носач (како кога се користи при дехидратација на етанол) или загревање под висок вакуум. Температурите на регенерација се движат од 175 °C (350 °F) до 315 °C (600 °F) во зависност од типот на молекуларно сито. Спротивно на тоа, силика гелот може да се регенерира со загревање во обична рерна на 120 °C (250 °F) два часа. Сепак, некои видови силика гел ќе „пукнат“ кога се изложени на доволно вода. Ова е предизвикано од кршење на силика сферите при контакт со водата.

Модел	Дијаметар на порите (Ангстрем)	Густина на волумен (g/ml)	Адсорбирана вода (% w/w)	Атриција или абразија, W(% w/w)	Употреба
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Исушувањеодкрекинг на нафтагас и алкени, селективна адсорпција на H2O воизолирано стакло (IG)и полиуретан, сушење наетанол горивоза мешање со бензин.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Адсорпција на вода вонатриум алумосиликатшто е одобрено од FDA (видетеподолу) се користи како молекуларно сито во медицински контејнери за да се одржи содржината сува и какододаток во исхранатаимајќиЕ-бројE-554 (средство против згрутчување); Преферирано за статичка дехидратација во затворени течни или гасни системи, на пр., во пакување на лекови, електрични компоненти и лесно расипливи хемикалии; чистење на вода во системи за печатење и пластика и сушење на заситени јаглеводороди. Адсорбираните видови вклучуваат SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 и C3H6. Генерално се смета за универзално средство за сушење во поларни и неполарни медиуми;[12]одвојување наприроден гасиалкени, адсорпција на вода во нечувствителни на азотполиуретан
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Одмастување и намалување на точката на течењеавијација керозинидизели одвојување на алкени
5Å мал збогатен со кислород	5	0,4–0,8	≥23		Специјално дизајниран за медицински или генератор на здрав кислород [потребен е цитат]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Сушење и прочистување на воздухот;дехидратацијаидесулфуризацијана природен гас итечен нафтен гас;кислородиводородпроизводство одадсорпција на нишање на притисокпроцес
10X	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Високо ефикасна сорпција, која се користи при сушење, декарбуризација, десулфуризација на гасови и течности и одвојување наароматичен јаглеводород
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Десикација, десулфуризација и пречистување на нафтен гас и природен гас
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Декарбуризацијаи сушење во индустријата за сепарација на воздух, одвојување на азот од кислород во концентратори на кислород
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Засладување(отстранување натиоли) одавијациско горивои соодветнитечни јаглеводороди

Адсорпциски способности

3Å

Приближна хемиска формула: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3 • 2 SiO2 • 9/2 H2O

Однос на силициум диоксид-алумина: SiO2/Al2O3≈2

Продукција

3A молекуларните сита се произведуваат со катјонска размена накалиумзанатриумво 4А молекуларни сита (видете подолу)

Употреба

Молекуларните сита од 3 Å не адсорбираат молекули чии дијаметри се поголеми од 3 Å. Карактеристиките на овие молекуларни сита вклучуваат голема брзина на адсорпција, способност за честа регенерација, добра отпорност на дробење иотпорност на загадувањеОвие карактеристики можат да ја подобрат и ефикасноста и животниот век на ситото. Молекуларните сита од 3 Å се неопходен десикант во нафтената и хемиската индустрија за рафинирање на нафта, полимеризација и длабинско сушење на хемиски гас-течност.

Молекуларните сита од 3 Å се користат за сушење на различни материјали, како што сеетанол, воздух,фреон,природен гасинезаситени јаглеводородиВторите вклучуваат гас за крекинг,ацетилен,етилен,пропиленибутадиен.

Молекуларното сито од 3 Å се користи за отстранување на водата од етанолот, кој подоцна може да се користи директно како биогориво или индиректно за производство на разни производи како што се хемикалии, храна, фармацевтски производи и друго. Бидејќи нормалната дестилација не може да ја отстрани целата вода (непосакуван нуспроизвод од производството на етанол) од тековите на процесот на етанол поради формирање наазеотропСо концентрација од околу 95,6 проценти по тежина, молекуларното сито се користи за одвојување на етанолот и водата на молекуларно ниво со адсорпција на водата во молекуларното сито и овозможување на етанолот слободно да поминува. Откако молекулите ќе се наполнат со вода, температурата или притисокот може да се манипулираат, овозможувајќи водата да се ослободи од молекуларното сито.[15]

Молекуларните сита од 3 Å се чуваат на собна температура, со релативна влажност не поголема од 90%. Тие се запечатуваат под намален притисок, држејќи се подалеку од вода, киселини и алкалии.

4Å

Хемиска формула: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Сооднос силициум-алуминиум: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Продукција

Производството на сито од 4 Å е релативно едноставно бидејќи не бара ниту висок притисок ниту особено високи температури. Типично водени раствори однатриум силикатинатриум алуминатсе комбинираат на 80 °C. Производот импрегниран со растворувач се „активира“ со „печење“ на 400 °C. 4A ситата служат како претходник на 3A и 5A ситата прекукатјонска разменаоднатриумзакалиум(за 3А) иликалциум(за 5А)

Употреба

Растворувачи за сушење

Молекуларните сита од 4 Å се широко користени за сушење на лабораториски растворувачи. Тие можат да апсорбираат вода и други молекули со критичен дијаметар помал од 4 Å, како што се NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 и C2H4. Тие се широко користени во сушењето, рафинирањето и прочистувањето на течности и гасови (како што е подготовката на аргон).

 

Додатоци на полиестерски агенти [уредување]

Овие молекуларни сита се користат како помош на детергентите бидејќи можат да произведат деминерализирана вода прекукалциумјонска размена, отстранување и спречување на таложење на нечистотија. Тие се широко користени за заменафосфорМолекуларното сито од 4 Å игра главна улога во замена на натриум триполифосфат како помошен детергент со цел да се ублажи влијанието на детергентот врз животната средина. Исто така, може да се користи какосапунсредство за формирање и вопаста за заби.

Третман на штетен отпад

Молекуларните сита од 4 Å можат да ја прочистат отпадната вода од катјонски видови како што сеамониумјони, Pb2+, Cu2+, Zn2+ и Cd2+. Поради високата селективност за NH4+, тие успешно се применуваат на терен за борба противеутрофикацијаи други ефекти во водните патишта поради прекумерни јони на амониум. Молекуларните сита од 4 Å се користат и за отстранување на јони на тешки метали присутни во водата поради индустриски активности.

Други намени

Наметалуршка индустрија: средство за одвојување, одвојување, екстракција на калиум во саламура,рубидиум,цезиум, итн.

Петрохемиската индустрија,катализатор,средство за сушење, адсорбент

Земјоделство:омекнувач на почва

Лек: наполнете среброзеолитантибактериски агенс.

5Å

Хемиска формула: 0,7CaO•0,30Na2O•Al2O3•2,0SiO2•4,5H2O

Однос на силициум диоксид-алумина: SiO2/Al2O3≈2

Продукција

5A молекуларните сита се произведуваат со катјонска размена накалциумзанатриумво 4А молекуларни сита (видете погоре)

Употреба

Пет-ангстрем(5Å) молекуларните сита често се користат вонафтаиндустријата, особено за прочистување на гасни струи и во хемиската лабораторија за одвојувањесоединенијаи почетни материјали за реакција на сушење. Тие содржат ситни пори со прецизна и униформна големина и главно се користат како адсорбент за гасови и течности.

Молекуларни сита од пет ангстреми се користат за сушење.природен гас, заедно со настапувањетодесулфуризацијаидекарбонизацијана гасот. Тие исто така можат да се користат за одвојување на мешавини од кислород, азот и водород и n-јаглеводороди од масло-восок од разгранети и полициклични јаглеводороди.

Молекуларните сита од пет ангстремови се чуваат на собна температура, сорелативна влажностпомалку од 90% во картонски буриња или картонска амбалажа. Молекуларните сита не треба да бидат директно изложени на воздух и вода, треба да се избегнуваат киселини и алкалии.

Морфологија на молекуларни сита

Молекуларните сита се достапни во различни форми и големини. Но, сферичните сита имаат предност во однос на другите форми бидејќи нудат помал пад на притисок, се отпорни на триење бидејќи немаат остри рабови и имаат добра цврстина, т.е. потребната сила на кршење по единица површина е поголема. Одредени молекуларни сита со сита со сита нудат помал топлински капацитет, а со тоа и помали енергетски потреби за време на регенерацијата.

Друга предност на користењето на молекуларни сита со зрнеста структура е тоа што волуменската густина е обично поголема од онаа на другите форми, па затоа за истите барања за адсорпција потребниот волумен на молекуларното сито е помал. Така, при отстранување на тесните грла, може да се користат молекуларни сита со зрнеста структура, да се внесе повеќе адсорбент во ист волумен и да се избегнат какви било модификации на садот.