E Molekularsieb ass e Material mat Poren (ganz kleng Lächer) vun gläicher Gréisst

E Molekularsieb ass e Material mat Poren (ganz kleng Lächer) vun gläicher Gréisst. Dës Porenduerchmiesser sinn ähnlech a Gréisst wéi kleng Moleküllen, an dofir kënnen grouss Moleküllen net eran oder adsorbéiert ginn, während méi kleng Moleküllen dat kënnen. Wann eng Mëschung vu Moleküllen duerch dat stationärt Bett vun enger poröser, halleffester Substanz, déi als Sib (oder Matrix) bezeechent gëtt, migréiert, verloossen d'Komponente mam héchste Molekulargewiicht (déi net an d'Molekularporen erakommen kënnen) als éischt d'Bett, gefollegt vu lues a lues méi klenge Moleküllen. E puer Molekularsiebe gi bei der Gréisstenausschlusschromatographie benotzt, enger Trennungstechnik, déi Moleküllen no hirer Gréisst sortéiert. Aner Molekularsiebe gi als Trocknungsmëttel benotzt (e puer Beispiller enthalen Aktivkuel a Kieselgel).
Den Duerchmiesser vun de Poren vun engem Molekularsieb gëtt a Ångström (Å) oder Nanometer (nm) gemooss. No der IUPAC-Notatioun hunn mikroporéis Materialien en Duerchmiesser vu manner wéi 2 nm (20 Å) a makroporéis Materialien en Duerchmiesser vu méi wéi 50 nm (500 Å); d'mesoporéis Kategorie läit also an der Mëtt mat engem Duerchmiesser vu Poren tëscht 2 an 50 nm (20–500 Å).
Materialien
Molekularsieb kënne mikroporös, mesoporös oder makroporös Material sinn.
Mikroporéist Material (
●Zeolitter (Aluminosilikatmineraler, net ze verwiessele mat Aluminiumsilikat)
●Zeolith LTA: 3–4 Å
● Poréis Glas: 10 Å (1 nm), a méi
● Aktivkuel: 0–20 Å (0–2 nm), a méi
●Lehm
●Montmorillonit-Mëschungen
● Halloysit (Endellit): Et ginn zwou üblech Forme fonnt, wann de Lehm hydratiséiert ass, weist en Ofstand vun 1 nm tëscht de Schichten op a wann en dehydratiséiert ass (Meta-Halloysit) ass den Ofstand 0,7 nm. Halloysit kënnt natierlech als kleng Zylinder vir, déi en Duerchmiesser vun am Duerchschnëtt 30 nm hunn a Längten tëscht 0,5 an 10 Mikrometer hunn.
Mesoporös Material (2–50 nm)
Siliziumdioxid (benotzt fir Kieselgel ze maachen): 24 Å (2,4 nm)
Makroporös Material (>50 nm)
Makroporös Kieselerde, 200–1000 Å (20–100 nm)
Uwendungen[änneren]
Molekularsiebe ginn dacks an der Pëtrolsindustrie benotzt, besonnesch fir Gasstréim ze dréchnen. Zum Beispill muss an der Industrie fir flëssegt Äerdgas (LNG) de Waassergehalt vum Gas op manner wéi 1 ppmv reduzéiert ginn, fir Blockaden ze vermeiden, déi duerch Äis oder Methanclathrat verursaacht ginn.
Am Laboratoire gi Molekularsiebe benotzt fir Léisungsmëttel ze dréchnen. "Siebe" hunn sech als besser wéi traditionell Dréchnungstechniken erwisen, déi dacks aggressiv Dréchnungsmëttel benotzen.
Ënnert dem Begrëff Zeolitter gi Molekularsiebe fir eng breet Palette vu katalyteschen Uwendungen agesat. Si katalyséieren Isomeriséierung, Alkyléierung an Epoxidatioun a gi a groussflächegen industrielle Prozesser agesat, dorënner Hydrocracking a flësseg katalytescht Cracking.
Si gi benotzt fir Loftversuergung fir Atmungsapparater ze filteren, zum Beispill déi, déi vun Taucher a Pompjeeën benotzt ginn. An esou Uwendungen gëtt d'Loft vun engem Loftkompressor geliwwert a gëtt duerch e Patrounefilter geleet, deen, ofhängeg vun der Uwendung, mat engem Molekularsieb an/oder Aktivkuel gefëllt ass, fir schliisslech d'Atmungsloftbehälter ze fëllen. Sou eng Filtratioun kann Partikelen an Ofgasprodukter vum Kompressor aus der Atmungsloftversuergung ewechhuelen.
FDA-Zoustëmmung.
D'US FDA huet den 1. Abrëll 2012 Natriumaluminosilikat fir direkten Kontakt mat Verbrauchsartikelen ënner 21 CFR 182.2727 guttgeheescht. Virun dëser Zoustëmmung hat d'Europäesch Unioun Molekularsieb mat Pharmazeutika benotzt, an onofhängeg Tester hunn drop higewisen, datt Molekularsieb all Regierungsufuerderunge erfëllen, awer d'Industrie war net bereet, déi deier Tester ze finanzéieren, déi fir d'Regierungszoustëmmung erfuerderlech sinn.
Regeneratioun
Methode fir d'Regeneratioun vu Molekularsieb enthalen den Drockännerung (wéi a Sauerstoffkonzentratoren), d'Erhëtzen an d'Spülen mat engem Trägergas (wéi beim Gebrauch bei Ethanol-Dehydratioun) oder d'Erhëtzen ënner Héichvakuum. D'Regeneratiounstemperature reechen tëscht 175 °C (350 °F) an 315 °C (600 °F), ofhängeg vum Typ vum Molekularsieb. Am Géigesaz dozou kann Kieselgel regeneréiert ginn, andeems et an engem normalen Uewen op 120 °C (250 °F) fir zwou Stonnen erhëtzt gëtt. Wéi och ëmmer, verschidden Zorte vu Kieselgel "knallen", wa se genuch Waasser ausgesat sinn. Dëst gëtt verursaacht duerch de Broch vun de Kieselgelkugelen, wa se mam Waasser a Kontakt kommen.

Modell	Porenduerchmiesser (Ångström)	Volumendicht (g/ml)	Adsorbéiert Waasser (% Gew./Gew.)	Ofdreiwung oder Abrasioun, W(% Gew./Gew.)	Benotzung
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	AustrocknungvunPëtrolsrëssGas an Alkenen, selektiv Adsorptioun vun H2O anisoléiert Glas (IG)a Polyurethan, Trocknung vunEthanol-Brennstofffir mat Benzin ze vermëschen.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorptioun vu Waasser anNatriumaluminosilikatdéi vun der FDA guttgeheescht gouf (kucktënnen) gëtt als Molekularsieb a medizinesche Behälter benotzt fir den Inhalt dréchen ze halen an alsLiewensmëttelzousätzhunnE-NummerE-554 (Anti-Klumpemëttel); Virgezunn fir statesch Dehydratioun a zouenen Flëssegkeets- oder Gassystemer, z.B. bei der Verpackung vu Medikamenter, elektresche Komponenten a verderbleche Chemikalien; Waasserabfang an Dréck- a Plastiksystemer an d'Dréchne vu gesättigte Kuelewaasserstoffstréim. Adsorbéiert Spezies enthalen SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 a C3H6. Allgemeng als universellt Dréchmëttel a polare a netpolare Medien ugesinn;[12]Trennung vunÄerdgasanAlkenen, Adsorptioun vu Waasser an net-stickstoffempfindlechenPolyurethan
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Entfettung an Ofsenkung vum GießpunktLoftfaart KerosinanDiesel, an Alkenen-Trennung
5Å kleng Sauerstoff-angereichert	5	0,4–0,8	≥23		Speziell entwéckelt fir Sauerstoffgeneratoren fir medizinesch oder gesond Leit [Zitatioun néideg]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Dréchnen a Reinigung vun der Loft;DehydratiounanEntschwefelungvum Äerdgas anflëssegt Petrolgas;SauerstoffanWaasserstoffProduktioun duerchDrockschwankungsadsorptiounProzess
10x	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Héicheffizient Sorptioun, benotzt fir d'Trocknung, d'Entkarburiséierung, d'Entschwefelung vu Gas a Flëssegkeeten an d'Trennung vuaromatesch Kuelewaasserstoff
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Austrocknung, Entschwefelung a Reinigung vu Pëtrolsgas an Äerdgas
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Entkarburiséierungan Austrocknung an der Loftseparatiounsindustrie, Trennung vu Stéckstoff vu Sauerstoff a Sauerstoffkonzentratoren
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Séissen(Entfernung vunThiolen) vunLoftfaartbrennstoffan entspriechendflëssege Kuelewaasserstoffer

Adsorptiounsfäegkeeten

3Å

Ongeféier chemesch Formel: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3 • 2 SiO2 • 9/2 H2O

Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis: SiO2/Al2O3≈2

Produktioun

3A Molekularsieb ginn duerch Kationenaustausch vunKaliumfirNatriuma 4A Molekularsieben (Kuckt ënnen)

Benotzung

3Å Molekularsieb adsorbéieren keng Molekülen, deenen hiren Duerchmiesser méi grouss wéi 3 Å ass. Zu de Charakteristike vun dëse Molekularsieb gehéieren eng séier Adsorptiounsgeschwindegkeet, eng heefeg Regeneratiounsfäegkeet, eng gutt Zerquetschungsbeständegkeet an...VerschmotzungsbeständegkeetDës Eegeschafte kënnen souwuel d'Effizienz wéi och d'Liewensdauer vum Sieb verbesseren. 3Å Molekularsiebe sinn dat néidegt Dréchmëttel an der Pëtrols- a chemescher Industrie fir d'Raffinéierung vun Ueleg, d'Polymeriséierung an d'Déiftdréchnung vu chemeschem Gas a Flëssegkeet.

3Å Molekularsieb gi benotzt fir eng Rei vu Materialien ze dréchnen, wéi z.B.Ethanol, Loft,Kältemëttel,Äerdgasanonsaturéiert KuelewaasserstofferDéi leschtgenannt enthalen Rëssgas,Acetylen,Ethylen,PropylenanButadien.

E 3Å Molekularsieb gëtt benotzt fir Waasser aus Ethanol ze entfernen, wat spéider direkt als Biokraftstoff oder indirekt fir d'Produktioun vu verschiddene Produkter wéi Chemikalien, Liewensmëttel, Pharmazeutika a méi benotzt ka ginn. Well normal Destillatioun net all d'Waasser (en ongewollt Nieweprodukt vun der Ethanolproduktioun) aus den Ethanolprozessstréim ewechhuele kann, well eng ...AzeotropMat enger Konzentratioun vu ronn 95,6 Gewiichtsprozent gi Molekularsiebperlen benotzt fir Ethanol a Waasser op molekularem Niveau ze trennen, andeems d'Waasser an d'Perlen adsorbéiert gëtt an den Ethanol fräi duerchlafe léisst. Soubal d'Perlen mat Waasser gefëllt sinn, kann d'Temperatur oder den Drock manipuléiert ginn, sou datt d'Waasser aus de Molekularsiebperlen fräigesat ka ginn.[15]

3Å Molekularsiebe ginn bei Raumtemperatur gelagert, mat enger relativer Loftfiichtegkeet vun net méi wéi 90%. Si sinn ënner reduzéiertem Drock versiegelt a gi vu Waasser, Säuren an Alkalien ewech gehalen.

4Å

Chemesch Formel: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Silizium-Aluminium-Verhältnis: 1:1 (SiO2/Al2O3≈2)

Produktioun

D'Produktioun vun engem 4Å-Sieb ass relativ einfach, well se weder héijen Drock nach besonnesch héich Temperaturen erfuerdert. Typesch wässerlech Léisunge vunNatriumsilikatanNatriumaluminatginn bei 80 °C kombinéiert. Dat mat Léisungsmëttel imprägnéiert Produkt gëtt duerch "Baken" bei 400 °C "aktivéiert". 4A-Sieben déngen als Virleefer fir 3A- a 5A-Sieben duerchKationenaustauschvunNatriumfirKalium(fir 3A) oderKalzium(fir 5A)

Benotzung

Dréchnungsléisungsmëttel

4Å Molekularsiebe gi wäit verbreet benotzt fir Laborléisungsmëttel ze dréchnen. Si kënne Waasser an aner Molekülle mat engem kriteschen Duerchmiesser vu manner wéi 4 Å absorbéieren, wéi NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 a C2H4. Si gi wäit verbreet beim Dréchnen, Raffinéieren a Purifikatioun vu Flëssegkeeten a Gasen (wéi z. B. bei der Virbereedung vun Argon) agesat.

 

Polyester-Additiver [änneren]

Dës Molekularsieb gi benotzt fir Wäschmëttel z'ënnerstëtzen, well se demineraliséiert Waasser produzéiere kënnenKalziumIonenaustausch, ewechhuelen an d'Oflagerung vu Dreck verhënneren. Si gi wäit verbreet benotzt fir z'ersetzenPhosphorDe 4Å Molekularsieb spillt eng wichteg Roll fir Natriumtripolyphosphat als Hëllefsmëttel fir Wäschmëttel ze ersetzen, fir den Ëmweltimpakt vum Wäschmëttel ze reduzéieren. E kann och als ... benotzt ginnSeefFormungsmëttel an anZännpasta.

Behandlung vu schiedlechen Offall

4Å Molekularsieb kënnen d'Ofwaasser vu kationesche Spezies wéi z. B.AmmoniumIonen, Pb2+, Cu2+, Zn2+ a Cd2+. Wéinst der héijer Selektivitéit fir NH4+ goufen se erfollegräich am Feld agesat fir géintEutrophierungan aner Auswierkungen a Waasserweeër wéinst exzessivem Ammoniumionen. 4Å Molekularsieb goufen och benotzt fir Schwéiermetallionen ze entfernen, déi duerch industriell Aktivitéiten am Waasser präsent sinn.

Aner Zwecker

DenMetallurgesch IndustrieTrennmëttel, Trennung, Extraktioun vu Salzlake Kalium,Rubidium,Cäsium, etc.

Petrochemesch Industrie,Katalysator,Trockner, Adsorbens

Landwirtschaft:Buedemverbesserer

Medizin: Sëlwer luedenZeolitantibakteriellt Mëttel.

5Å

Chemesch Formel: 0,7CaO•0,30Na2O•Al2O3•2,0SiO2 •4,5H2O

Siliziumdioxid-Aluminiumoxid-Verhältnis: SiO2/Al2O3≈2

Produktioun

5A Molekularsieb ginn duerch Kationenaustausch vunKalziumfirNatriuma 4A Molekularsieben (Kuckt uewen)

Benotzung

Fënnef-Ångström(5Å) Molekularsieb ginn dacks benotzt anPëtrolIndustrie, besonnesch fir d'Reinigung vu Gasstréim an am Chimielaboratoire fir d'TrennungVerbindungenan d'Ausgangsmaterialien fir d'Reaktioun ze dréchnen. Si enthalen kleng Poren vun enger präziser an eenheetlecher Gréisst a gi virun allem als Adsorbens fir Gaser a Flëssegkeeten benotzt.

Fënnef-Ångström-Molekularsieb gi benotzt fir ze dréchnenÄerdgas, zesumme mat der OpféierungEntschwefelunganDekarboniséierungvum Gas. Si kënnen och benotzt ginn fir Mëschunge vu Sauerstoff, Stéckstoff a Waasserstoff, an Ueleg-Wachs-n-Kuelewaasserstoffer vu verzweigte a polyzyklesche Kuelewaasserstoffer ze trennen.

Fënnef-Ångström-Molekularsiebe ginn bei Raumtemperatur gelagert, mat engerrelativ Loftfiichtegkeetmanner wéi 90% a Kartongfässer oder Kartonverpackungen. D'Molekularsieb sollten net direkt der Loft a Waasser ausgesat sinn, Säure an Alkali sollten vermeit ginn.

Morphologie vu Molekularsieben

Molekularsiebe ginn et a verschiddene Formen a Gréissten. Mee déi kugelfërmeg Perlen hunn Virdeeler géintiwwer anere Formen, well se e méi niddregen Drockfall bidden, ofrufebeständeg sinn, well se keng schaarf Kanten hunn, a gutt Stäerkt hunn, d.h. d'Zerquetschkraaft, déi pro Flächeneenheet erfuerderlech ass, ass méi héich. Bestëmmt Molekularsiebe mat Perlen bidden eng méi niddreg Hëtzkapazitéit a soumat e méi niddrege Energiebedarf während der Regeneratioun.

En anere Virdeel vun der Verwendung vu Perlemolekularsieben ass, datt d'Schummdicht normalerweis méi héich ass wéi an anere Formen, sou datt fir déiselwecht Adsorptiounsufuerderung de Volume vum Molekularsieb manner gebraucht gëtt. Dofir kann een, wann een Engpässe entschäerft, Perlemolekularsieben benotzen, méi Adsorbens am selwechte Volumen lueden an all Modifikatioune vum Behälter vermeiden.