Ang molecular sieve usa ka materyal nga adunay mga pores (gagmay kaayong mga lungag) nga parehas ang gidak-on. Kini nga mga diametro sa pore parehas ang gidak-on sa gagmay nga mga molekula, ug busa ang dagkong mga molekula dili makasulod o ma-adsorb, samtang ang gagmay nga mga molekula mahimo. Samtang ang usa ka sagol nga mga molekula mobalhin agi sa wala’y hunong nga higdaanan sa porous, semi-solid nga substansiya nga gitawag nga sieve (o matrix), ang mga sangkap nga adunay labing taas nga gibug-aton sa molekula (nga dili makaagi sa mga pores sa molekula) mobiya una sa higdaanan, gisundan sa sunod-sunod nga gagmay nga mga molekula. Ang ubang mga molecular sieves gigamit sa size-exclusion chromatography, usa ka teknik sa pagbulag nga nag-uri-uri sa mga molekula base sa ilang gidak-on. Ang ubang mga molecular sieves gigamit isip mga desiccant (ang pipila ka mga pananglitan naglakip sa activated charcoal ug silica gel).
Ang diametro sa mga lungag sa usa ka molecular sieve gisukod sa ångströms (Å) o nanometros (nm). Sumala sa IUPAC notation, ang mga microporous nga materyales adunay mga diametro sa mga lungag nga ubos sa 2 nm (20 Å) ug ang mga macroporous nga materyales adunay mga diametro sa mga lungag nga labaw sa 50 nm (500 Å); busa ang mesoporous nga kategorya nahimutang sa tunga nga adunay mga diametro sa mga lungag tali sa 2 ug 50 nm (20–500 Å).
Mga Materyales
Ang mga molecular sieves mahimong microporous, mesoporous, o macroporous nga materyal.
Materyal nga may mikroporous (
●Mga Zeolite (mga mineral nga aluminosilicate, dili angayng ikalibug sa aluminum silicate)
●Zeolite LTA: 3–4 Å
●Buhaghag nga bildo: 10 Å (1 nm), ug pataas
●Aktibong karbon: 0–20 Å (0–2 nm), ug pataas
●Mga yutang kulonon
●Mga sagol nga Montmorillonite
●Halloysite (endellite): Duha ka komon nga porma ang makita, kung hydrated ang lapok adunay 1 nm nga gilay-on sa mga lut-od ug kung dehydrated (meta-halloysite) ang gilay-on kay 0.7 nm. Ang Halloysite natural nga makita isip gagmay nga mga silindro nga adunay aberids nga 30 nm ang diyametro nga adunay gitas-on tali sa 0.5 ug 10 micrometres.
Materyal nga mesoporous (2–50 nm)
Silicon dioxide (gigamit sa paghimo og silica gel): 24 Å (2.4 nm)
Materyal nga macroporous (>50 nm)
Makroporous nga silica, 200–1000 Å (20–100 nm)
Mga Aplikasyon[usba]
Ang mga molecular sieve kasagarang gigamit sa industriya sa petrolyo, ilabina sa pagpauga sa mga agos sa gas. Pananglitan, sa industriya sa liquid natural gas (LNG), ang sulod sa tubig sa gas kinahanglan nga pakunhuran ngadto sa ubos sa 1 ppmv aron malikayan ang mga bara nga gipahinabo sa yelo o methane clathrate.
Sa laboratoryo, ang mga molecular sieves gigamit sa pagpauga sa solvent. Ang "Sieves" napamatud-an nga mas maayo kay sa tradisyonal nga mga pamaagi sa pagpauga, nga kasagaran naggamit ug agresibo nga mga desiccant.
Ubos sa terminong zeolite, ang mga molecular sieves gigamit alang sa lain-laing mga catalytic application. Kini nag-catalyze sa isomerisation, alkylation, ug epoxidation, ug gigamit sa dagkong mga proseso sa industriya, lakip ang hydrocracking ug fluid catalytic cracking.
Gigamit usab kini sa pagsala sa mga suplay sa hangin para sa mga gamit sa pagginhawa, pananglitan kadtong gigamit sa mga scuba diver ug mga bombero. Sa ingon nga mga aplikasyon, ang hangin gisuplay sa usa ka air compressor ug gipaagi sa usa ka cartridge filter nga, depende sa aplikasyon, gipuno sa molecular sieve ug/o activated carbon, sa katapusan gigamit sa pag-charge sa mga tangke sa hangin sa pagginhawa. Ang ingon nga pagsala makatangtang sa mga particulate ug mga produkto sa tambutso sa compressor gikan sa suplay sa hangin sa pagginhawa.
Pag-apruba sa FDA.
Sukad sa Abril 1, 2012, giaprobahan sa US FDA ang sodium aluminosilicate para sa direktang kontak sa mga konsumo nga butang ubos sa 21 CFR 182.2727. Sa wala pa kini nga pag-apruba, ang European Union migamit na og mga molecular sieves sa mga parmasyutiko ug ang independente nga pagsulay nagsugyot nga ang mga molecular sieves nakakab-ot sa tanang kinahanglanon sa gobyerno apan ang industriya dili andam nga mopondo sa mahal nga pagsulay nga gikinahanglan para sa pag-apruba sa gobyerno.
Pagbag-o
Ang mga pamaagi sa pagbag-o sa mga molecular sieves naglakip sa pag-usab sa presyur (sama sa mga oxygen concentrator), pagpainit ug pagpurga gamit ang carrier gas (sama sa paggamit sa ethanol dehydration), o pagpainit ubos sa taas nga vacuum. Ang temperatura sa pagbag-o gikan sa 175 °C (350 °F) hangtod 315 °C (600 °F) depende sa klase sa molecular sieve. Sa kasukwahi, ang silica gel mahimong mabag-o pinaagi sa pagpainit niini sa usa ka regular nga oven ngadto sa 120 °C (250 °F) sulod sa duha ka oras. Bisan pa, ang pipila ka mga klase sa silica gel "mobuto" kung maladlad sa igo nga tubig. Kini tungod sa pagkabungkag sa silica spheres kung makontak sa tubig.
| Modelo | Diametro sa mga lungag (Ångström) | Densidad sa bulk (g/ml) | Nasuhop nga tubig (% w/w) | Pagkaguba o pagkagusbat, W(% w/w) | Paggamit |
| 3Å | 3 | 0.60–0.68 | 19–20 | 0.3–0.6 | Pagkaugasapagliki sa petrolyogas ug alkenes, piniling adsorption sa H2O sainsulated nga bildo (IG)ug polyurethane, pagpauga sagasolina nga etanolpara sa pagsagol sa gasolina. |
| 4Å | 4 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.6 | Pagsuhop sa tubig sasodium aluminosilicatenga giaprobahan sa FDA (tan-awaubos) gigamit isip molecular sieve sa mga sudlanang medikal aron magpabiling uga ang sulod ug ingon mansuplemento sa pagkaonnga adunayE-numeroE-554 (anti-caking agent); Mas maayo gamiton para sa static dehydration sa sirado nga likido o gas systems, pananglitan, sa packaging sa mga tambal, electric components ug dali madunot nga mga kemikal; water scavenging sa printing ug plastics systems ug sa pagpauga sa saturated hydrocarbon streams. Ang mga adsorbed species naglakip sa SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, ug C3H6. Kasagaran giisip nga universal drying agent sa polar ug nonpolar media;[12]pagbulag sanatural nga gasugmga alkene, pagsuhop sa tubig sa mga lugar nga dili sensitibo sa nitrohenopolyurethane |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21–22 | 0.3–0.6 | Pagtangtang sa grasa ug pagkunhod sa pour point saabyasyon keroseneugdiesel, ug pagbulag sa mga alkenes |
| 5Å gamay nga gipadato sa oksiheno | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | Espesyal nga gidisenyo para sa medikal o himsog nga oxygen generatorgikinahanglan ang citation] | |
| 5Å | 5 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.5 | Pag-uga ug pagputli sa hangin;dehydrationugdesulfurizationsa natural nga gas uglikido nga petrolyo nga gas;oksihenoughidrohenoproduksiyon nipagsuhop sa pressure swingproseso |
| 10X | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | Episyente nga sorption, gigamit sa pagkauga, decarburization, desulfurization sa gas ug likido ug pagbulag saaromatikong hidrokarbon |
| 13X | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Pagkauga, desulfurization ug pagputli sa petroleum gas ug natural gas |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Dekarburisasyonug pagkauga sa industriya sa pagbulag sa hangin, pagbulag sa nitroheno gikan sa oksiheno sa mga oxygen concentrator |
| Cu-13X | 10 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.5 | Pagpatam-is(pagtangtang samga thiol) sagasolina sa abyasyonug katugbanglikido nga mga hydrocarbon |
Mga kapabilidad sa adsorption
3Å
Gibana-bana nga pormula sa kemikal: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O
Proporsyon sa Silica-alumina: SiO2/ Al2O3≈2
Produksyon
Ang 3A molecular sieves gihimo pinaagi sa cation exchange sapotassiumpara sasodiumsa 4A molecular sieves (Tan-awa sa ubos)
Paggamit
Ang 3Å molecular sieves dili mosuhop sa mga molekula nga ang diametro mas dako kay sa 3 Å. Ang mga kinaiya niining mga molecular sieves naglakip sa paspas nga adsorption speed, kanunay nga regeneration ability, maayong crushing resistance ugresistensya sa polusyonKini nga mga bahin makapauswag sa kahusayan ug kinabuhi sa salaan. Ang 3Å molecular sieves mao ang gikinahanglan nga desiccant sa mga industriya sa petrolyo ug kemikal alang sa pagpino sa lana, polymerization, ug kemikal nga gas-liquid depth drying.
Ang 3Å molecular sieves gigamit sa pagpauga sa lain-laing mga materyales, sama saetanol, hangin,mga refrigerant,natural nga gasugmga unsaturated hydrocarbon. Ang ulahi naglakip sa nagliki nga gas,asetilena,etilena,propyleneugbutadiene.
Ang 3Å molecular sieve gigamit sa pagtangtang sa tubig gikan sa ethanol, nga sa ulahi mahimong gamiton direkta isip bio-fuel o dili direkta sa paghimo og lain-laing mga produkto sama sa mga kemikal, pagkaon, tambal, ug uban pa. Tungod kay ang normal nga distillation dili makatangtang sa tanang tubig (usa ka dili gusto nga byproduct gikan sa produksiyon sa ethanol) gikan sa mga sapa sa proseso sa ethanol tungod sa pagporma sa usa kaazeotropeSa mga 95.6 porsyento nga konsentrasyon sa timbang, ang mga molecular sieve beads gigamit aron ibulag ang ethanol ug tubig sa lebel sa molekula pinaagi sa pagsuhop sa tubig ngadto sa mga beads ug pagtugot sa ethanol nga gawasnon nga moagi. Kung mapuno na sa tubig ang mga beads, ang temperatura o presyur mahimong mamanipula, nga magtugot sa tubig nga mogawas gikan sa mga molecular sieve beads.[15]
Ang 3Å molecular sieves gitipigan sa temperatura sa kwarto, nga adunay relatibong humidity nga dili molapas sa 90%. Kini giselyohan ubos sa gipaubos nga presyur, nga gipalayo sa tubig, mga asido ug alkali.
4Å
Pormula sa kemikal: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
Proporsyon sa silicon-aluminum: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)
Produksyon
Ang paghimo sa 4Å sieve medyo sayon kay dili kini magkinahanglan og taas nga presyur o taas nga temperatura. Kasagaran ang tubigon nga mga solusyon sasodium silicateugsodium aluminategihiusa sa 80 °C. Ang produkto nga gibuboan og solvent "gi-activate" pinaagi sa "pagluto" sa 400 °C. Ang 4A nga mga salaan nagsilbing pasiuna sa 3A ug 5A nga mga salaan.pagbayloay og kasyonsasodiumpara sapotassium(para sa 3A) okalsiyum(para sa 5A)
Paggamit
Mga solvent nga makapauga
Ang 4Å molecular sieves kay kaylap nga gigamit sa pagpauga sa mga solvent sa laboratoryo. Makasuhop kini og tubig ug uban pang mga molekula nga adunay kritikal nga diametro nga ubos sa 4 Å sama sa NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, ug C2H4. Kaylap kini nga gigamit sa pagpauga, pagpino, ug pagputli sa mga likido ug gas (sama sa pag-andam sa argon).
Mga additives sa ahente sa polyesterusba]
Kining mga molecular sieves gigamit sa pagtabang sa mga detergent tungod kay kini makahimo og demineralized nga tubig pinaagi sakalsiyumpagbayloay og ion, mokuha ug mopugong sa pagdeposito sa hugaw. Kini kaylap nga gigamit aron ilisanposporusAng 4Å molecular sieve adunay dakong papel sa pag-ilis sa sodium tripolyphosphate isip auxiliary detergent aron maibanan ang epekto sa detergent sa kalikopan. Mahimo usab kini gamiton isipsabonahente sa pagporma ug satoothpaste.
Pagtambal sa makadaot nga basura
Ang 4Å molecular sieves makalimpyo sa hugaw sa mga cationic species sama saammoniummga ion, Pb2+, Cu2+, Zn2+ ug Cd2+. Tungod sa taas nga selectivity para sa NH4+, kini malampusong gigamit sa natad aron makigbatokeutrofikasyonug uban pang mga epekto sa mga agianan sa tubig tungod sa sobra nga ammonium ions. Ang 4Å molecular sieves gigamit usab sa pagtangtang sa mga heavy metal ions nga anaa sa tubig tungod sa mga kalihokan sa industriya.
Ubang mga katuyoan
Angindustriya sa metalurhiya: ahente sa pagbulag, pagbulag, pagkuha sa brine potassium,rubidium,caesium, ug uban pa.
Industriya sa petrokemikal,katalista,pangpalapot sa tubig, mosuhop
Agrikultura:kondisyoner sa yuta
Medisina: karga nga pilakzeoliteahente nga antibacterial.
5Å
Pormula sa kemikal: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O
Proporsyon sa Silica-alumina: SiO2/ Al2O3≈2
Produksyon
Ang 5A molecular sieves gihimo pinaagi sa cation exchange sakalsiyumpara sasodiumsa 4A molecular sieves (Tan-awa sa ibabaw)
Paggamit
Lima-ångström(5Å) ang mga molekular nga salaan kasagarang gigamit sapetrolyoindustriya, labi na alang sa pagputli sa mga sapa sa gas ug sa laboratoryo sa kemistri alang sa pagbulagmga compoundug mga materyales sa pagsugod sa reaksyon sa pagpauga. Kini adunay gagmay nga mga buho nga adunay tukma ug parehas nga gidak-on, ug gigamit labi na isip adsorbent para sa mga gas ug likido.
Ang lima ka ångström nga molekular nga mga salaan gigamit sa pagpauganatural nga gas, uban sa pagpasundayagdesulfurizationugdekarbonasyonsa gas. Mahimo usab kini gamiton sa pagbulag sa mga sagol nga oksiheno, nitroheno ug hydrogen, ug oil-wax n-hydrocarbons gikan sa branched ug polycyclic hydrocarbons.
Ang five-ångström molecular sieves gitipigan sa temperatura sa kwarto, nga adunayrelatibong kaumogubos sa 90% sa mga karton nga baril o karton nga pakete. Ang mga molecular sieves dili angay direktang maladlad sa hangin ug tubig, ang mga asido ug alkali kinahanglan likayan.
Morpolohiya sa mga molekular nga salaan
Ang mga molecular sieves anaa sa lain-laing porma ug gidak-on. Apan ang mga spherical beads adunay bentaha kay kini nagtanyag og mas ubos nga pressure drop, dili daling madaot tungod kay wala kini mahait nga mga ngilit, ug adunay maayong kusog, i.e. mas taas ang crush force nga gikinahanglan kada unit area. Ang ubang beaded molecular sieves nagtanyag og mas ubos nga heat capacity busa mas ubos ang gikinahanglan nga enerhiya atol sa regeneration.
Ang laing bentaha sa paggamit og beaded molecular sieves mao nga ang bulk density kasagaran mas taas kay sa ubang porma, busa para sa parehas nga adsorption, mas gamay ang gikinahanglan nga molecular sieve volume. Busa samtang naghimo og de-bottlenecking, mahimong mogamit og beaded molecular sieves, magbutang og mas daghang adsorbent sa parehas nga volume, ug malikayan ang bisan unsang mga pagbag-o sa sudlanan.
Oras sa pag-post: Hulyo-18-2023
