Молекуларно сито е материјал со пори (многу мали дупки) со еднаква големина

Молекуларното сито е материјал со пори (многу мали дупки) со еднаква големина.Овие дијаметри на порите се слични по големина на малите молекули, и на тој начин големите молекули не можат да влезат или да се адсорбираат, додека помалите молекули можат.Како што мешавината на молекули мигрира низ стационарното корито на порозна, полуцврста супстанција наречена сито (или матрица), компонентите со најголема молекуларна тежина (кои не можат да поминат во молекуларните пори) го напуштаат креветот први. проследено со сукцесивно помали молекули.Некои молекуларни сита се користат во хроматографијата со исклучување на големината, техника на сепарација која ги сортира молекулите врз основа на нивната големина.Други молекуларни сита се користат како средства за сушење (некои примери вклучуваат активен јаглен и силика гел).
Дијаметарот на порите на молекуларното сито се мери во ångströms (Å) или нанометри (nm).Според IUPAC нотацијата, микропорозните материјали имаат дијаметар на порите помали од 2 nm (20 A), а макропорозните материјали имаат дијаметар на порите поголем од 50 nm (500 Å);така, мезопорозната категорија лежи во средината со дијаметар на порите помеѓу 2 и 50 nm (20-500 Å).
Материјали
Молекуларните сита може да бидат микропорозен, мезопорзен или макропорозен материјал.
Микропорозен материјал (
lЗеолити (алуминиумсиликатни минерали, да не се мешаат со алуминиум силикат)
●Зеолит LTA: 3–4 Å
lПорозно стакло: 10 Å (1 nm) и нагоре
lАктивен јаглерод: 0–20 Å (0–2 nm) и повеќе
lГлини
lМеѓумеси на монморилонит
lХалојзит (енделит): Пронајдени се две вообичаени форми, кога е хидрирана глината покажува растојание од 1 nm на слоевите и кога е дехидрирана (мета-халојзит) растојанието е 0,7 nm.Halloysite природно се јавува како мали цилиндри со просечен дијаметар од 30 nm со должина помеѓу 0,5 и 10 микрометри.
Мезопорозен материјал (2-50 nm)
Силикон диоксид (се користи за правење силика гел): 24 Å (2,4 nm)
Макропорозен материјал (>50 nm)
Макропорозна силициум диоксид, 200-1000 Å (20-100 nm)
Апликации[уреди]
Молекуларните сита често се користат во нафтената индустрија, особено за сушење 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 лабораторија, молекуларните сита се користат за сушење на растворувачот.„Сита“ 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 опсег на каталитички апликации.Тие ја катализираат изомеризацијата, алкилацијата и епоксидацијата и се користат во големи индустриски процеси, вклучувајќи хидрокрекирање и течно каталитичко пукање.
Тие се користат и за филтрирање на залихи на воздух за апарати за дишење, на пример оние што ги користат нуркачите и пожарникарите.Во таквите примени, воздухот се снабдува со воздушен компресор и се пренесува низ филтер за патрон кој, во зависност од апликацијата, се полни со молекуларно сито и/или активен јаглен, што конечно се користи за полнење на резервоари за воздух за дишење. Таквата филтрација може да ги отстрани честичките и компресорските издувни производи од доводот на воздух за дишење.
Одобрување од FDA.
Американската ФДА од 1 април 2012 година одобри натриум алумосиликат за директен контакт со потрошен материјал под 21 CFR 182.2727. индустријата не беше подготвена да ги финансира скапите тестирања потребни за одобрение од владата.
Регенерација
Методите за регенерација на молекуларните сита вклучуваат промена на притисокот (како во концентраторите на кислород), загревање и прочистување со носечки гас (како кога се користи при дехидрација 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 молекуларното сито.Спротивно на тоа, силика гелот може да се регенерира со загревање во редовна рерна до 120 °C (250 °F) два часа.Сепак, некои видови силика гел ќе „пукаат“ кога ќе бидат изложени на доволно вода.Ова е предизвикано од кршење на силициумските сфери при контакт со водата.

Модел	Дијаметар на пора (Ångström)	Масовна густина (g/ml)	Адсорбирана вода (% w/w)	Атриција или абразија, В(% w/w)	Употреба
3А	3	0,60-0,68	19–20	0,3-0,6	Сушењенапукање на нафтагас и алкени, селективна адсорпција на H2O воизолирано стакло (IG)и полиуретан, сушење наетанолско горивоза мешање со бензин.
4А	4	0,60-0,65	20–21	0,3-0,6	Адсорпција на вода вонатриум алумосиликатшто е одобрено од FDA (видиподолу) се користи како молекуларно сито во медицински садови за да се задржи содржината сува и какододаток на хранаимајќиЕ-бројЕ-554 (средство против стврднување);Се претпочита за статичка дехидрација во затворени системи за течност или гас, 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 јаглеводородни струи.Адсорбираните видови вклучуваат SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 и C3H6.Генерално се смета за универзално средство за сушење во поларни и неполарни медиуми;[12]раздвојување наприроден гасиалкени, адсорпција на вода во неосетливи на азотполиуретан
5Å-DW	5	0,45-0,50	21–22	0,3-0,6	Одмастување и депресија на точката на истурање наавијација керозинидизел, и одвојување на алкените
5Å мал збогатен со кислород	5	0,4-0,8	≥23		Специјално дизајниран за медицински или здрав генератор на кислород[потребен е цитат]
5А	5	0,60-0,65	20–21	0,3-0,5	Сушење и прочистување на воздухот;дехидрацијаидесулфуризацијана природен гас итечен нафтен гас;кислородиводородпроизводство одадсорпција на замав 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 гас и течности и сепарација наароматични јаглеводороди
13X	10	0,55-0,65	23–24	0,3-0,5	Сушење, десулфуризација и прочистување 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 воздухот, 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) навоздухопловно горивои соодветнитетечни јаглеводороди

Способности за адсорпција

3А

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

Сооднос силициум-алумина: SiO2/ Al2O3≈2

Производство

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

Употреба

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

Молекуларните сита 3Å се користат за сушење низа материјали, како на претанол, воздух,средства за ладење,природен гасинезаситени јаглеводороди.Последните вклучуваат гас за пукање,ацетилен,етилен,пропиленибутадиен.

Молекуларното сито 3Å се користи за отстранување на водата од етанолот, кој подоцна може да се користи директно како био-гориво или индиректно за производство на разни производи како хемикалии, храна, фармацевтски производи и многу повеќе.Бидејќи нормалната дестилација не може да ја отстрани целата вода (непожелен нуспроизвод од производството на етанол) од тековите на процесот на етанол поради формирање наазеотропсо околу 95,6 проценти тежинска концентрација, мониста од молекуларно сито се користат за одвојување на етанолот и водата на молекуларно ниво со адсорпција на водата во зрната и овозможување на етанолот да помине слободно.Откако зрната се полни со вода, може да се манипулира со температурата или притисокот, со што ќе се дозволи водата да се ослободи од монистрата на молекуларното сито.[15]

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

4А

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

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

Производство

Производството на сито 4Å е релативно едноставно бидејќи не бара ниту високи притисоци ниту особено високи температури.Типично водени раствори нанатриум силикатинатриум алуминатсе комбинираат на 80 °C.Производот импрегниран со растворувач се „активира“ со „печење“ на 400 °C.размена на катјонинанатриумзакалиум(за 3А) иликалциум(за 5А)

Употреба

Растворувачи за сушење

Молекуларните сита 4Å се користат 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 за сушење, рафинирање и прочистување на течности и гасови (како што е подготовката на аргон).

 

Адитиви за средство за полиестер[Уредување]

Овие молекуларни сита се користат за да им помогнат на детергентите бидејќи можат да произведат деминерализирана вода преку нивкалциумјонска размена, отстранете и спречи таложење на нечистотија.Тие се широко користени за заменафосфор.Молекуларното сито 4Å игра голема улога да го замени натриум триполифосфатот како помошен детергент со цел да се ублажи влијанието на детергентот врз животната средина.Може да се користи и какосапунагент за формирање и вопаста за заби.

Третман на штетен отпад

Молекуларните сита 4Å 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 борбаеутрофикацијаи други ефекти во водните патишта поради прекумерните јони на амониум.Молекуларните сита 4Å се користат и за отстранување на јоните на тешки метали присутни во водата поради индустриските активности.

Други цели

Наметалуршката индустрија: средство за одвојување, сепарација, екстракција на калиум од саламура,рубидиум,цезиум, итн.

Петрохемиската индустрија,катализатор,десикант, адсорбент

Земјоделство:уред за почва

Лек: оптоварување среброзеолитантибактериски агенс.

5А

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

Сооднос силициум-алумина: SiO2/ Al2O3≈2

Производство

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

Употреба

пет-ångström(5Å) молекуларните сита често се користат вонафтаиндустрија, особено за прочистување на гасните струи и во хемиската лабораторија за сепарацијасоединенијаи почетните материјали за реакција на сушење.Тие содржат ситни пори со прецизна и униформа големина и главно се користат како адсорбент за гасови и течности.

За сушење се користат молекуларни сита со пет ångströmприроден гас, заедно со изведувањетодесулфуризацијаидекарбонацијана гасот.Тие, исто така, може да се користат за одвојување на мешавини на кислород, азот и водород, и масло-восок n-јаглеводороди од разгранети и полициклични јаглеводороди.

Пет-ångström молекуларни сита се чуваат на собна температура, со aрелативна 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 молекуларните сита

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

Другата предност на користењето на молекуларните сита со мониста е дека волуменската густина е обично повисока од другата форма, така што за истите барања за адсорпција, потребниот волумен на молекуларното сито е помал.Така, додека се врши отстранување на тесно грло, може да се користат молекуларни сита со мониста, да се вчита повеќе адсорбент во ист волумен и да се избегнат какви било модификации на садот.