Għarbiel molekulari huwa materjal b'pori (toqob żgħar ħafna) ta 'daqs uniformi

Għarbiel molekulari huwa materjal b'pori (toqob żgħar ħafna) ta 'daqs uniformi. Dawn id-dijametri tal-pori huma simili fid-daqs għal molekuli żgħar, u għalhekk molekuli kbar ma jistgħux jidħlu jew jiġu adsorbiti, filwaqt li molekuli iżgħar jistgħu. Peress li taħlita ta 'molekuli temigra permezz tas-sodda stazzjonarja ta' sustanza poruża u semi-solida msemmija bħala għarbiel (jew matriċi), il-komponenti tal-ogħla piż molekulari (li ma jistgħux jgħaddu fil-pori molekulari) iħallu s-sodda l-ewwel, segwit minn molekuli suċċessivament iżgħar. Xi għarbiel molekulari jintużaw fil-kromatografija ta 'esklużjoni tad-daqs, teknika ta' separazzjoni li tissortja molekuli abbażi tad-daqs tagħhom. Għarbel molekulari oħra jintużaw bħala dessikanti (xi eżempji jinkludu faħam tal-kannol attivat u ġel tas-silika).
Id-dijametru tal-pori ta 'għarbiel molekulari huwa mkejjel f'ångströms (Å) jew nanometri (nm). Skont in-notazzjoni IUPAC, materjali mikroporużi għandhom dijametri tal-pori ta 'inqas minn 2 nm (20 Å) u materjali makroporużi għandhom dijametri tal-pori ta' aktar minn 50 nm (500 Å); il-kategorija mesoporuża għalhekk tinsab fin-nofs b'dijametri tal-pori bejn 2 u 50 nm (20-500 Å).
Materjali
L-għarbiel molekulari jistgħu jkunu materjal mikroporuż, mesoporuż jew makroporuż.
Materjal mikroporuż (
●Zeolites (minerali aluminosilikat, li ma jitħalltux mas-silikat tal-aluminju)
●Zeolite LTA: 3–4 Å
●Porous tal-ħġieġ: 10 Å (1 nm), u sa
● Karbonju attiv: 0–20 Å (0–2 nm), u 'l fuq
●Clays
●Montmorillonite intermixes
●Halloysite (endellite): Żewġ forom komuni jinstabu, meta idratat it-tafal juri spazjar ta '1 nm tas-saffi u meta deidratat (meta-halloysite) l-ispazjar huwa 0.7 nm. Halloysite iseħħ b'mod naturali bħala ċilindri żgħar li medja ta '30 nm fid-dijametru b'tulijiet bejn 0.5 u 10 mikrometri.
Materjal mesoporuż (2–50 nm)
Dijossidu tas-silikon (użat biex jagħmel ġel tas-silika): 24 Å (2.4 nm)
Materjal makroporuż (>50 nm)
Silika makroporuża, 200–1000 Å (20–100 nm)
Applikazzjonijiet[editja]
L-għarbiel molekulari spiss jintużaw fl-industrija taż-żejt, speċjalment għat-tnixxif tal-flussi tal-gass. Pereżempju, fl-industrija tal-gass naturali likwidu (LNG), il-kontenut tal-ilma tal-gass jeħtieġ li jitnaqqas għal inqas minn 1 ppmv biex jipprevjeni l-imblukkar ikkawżat minn silġ jew clathrate tal-metanu.
Fil-laboratorju, l-għarbiel molekulari jintużaw biex jinxef is-solvent. "Għarbeli" wrew li huma superjuri għal tekniki tradizzjonali ta 'tnixxif, li ħafna drabi jimpjegaw dessikanti aggressivi.
Taħt it-terminu żeoliti, passaturi molekulari jintużaw għal firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet katalitiċi. Huma jikkatalizzaw l-isomerizzazzjoni, l-alkilazzjoni u l-epossidazzjoni, u jintużaw fi proċessi industrijali fuq skala kbira, inklużi l-idrokrakkjar u l-qsim katalitiku fluwidu.
Jintużaw ukoll fil-filtrazzjoni tal-provvisti tal-arja għall-apparat tan-nifs, pereżempju dawk użati mill-għaddasa u l-pumpiera. F'dawn l-applikazzjonijiet, l-arja tiġi fornuta minn kompressur tal-arja u tgħaddi minn filtru tal-iskartoċċ li, skont l-applikazzjoni, jimtela b'għarbiel molekulari u/jew karbonju attivat, u fl-aħħar jintuża biex jiċċarġja tankijiet tal-arja li tieħu n-nifs. Filtrazzjoni bħal din tista' tneħħi l-partikuli u prodotti tal-egżost tal-kompressur mill-provvista tal-arja tan-nifs.
Approvazzjoni tal-FDA.
Mill-1 ta' April 2012, l-FDA ta' l-Istati Uniti approvat aluminosilikat tas-sodju għal kuntatt dirett ma' oġġetti konsumabbli taħt 21 CFR 182.2727. Qabel din l-approvazzjoni l-Unjoni Ewropea kienet użat għarbiel molekulari ma' farmaċewtiċi u ttestjar indipendenti ssuġġeriet li l-għarbiel molekulari jissodisfaw ir-rekwiżiti kollha tal-gvern iżda l-industrija ma kinitx lesta li tiffinanzja l-ittestjar għaljin meħtieġ għall-approvazzjoni tal-gvern.
Riġenerazzjoni
Metodi għar-riġenerazzjoni tal-għarbiel molekulari jinkludu bidla fil-pressjoni (bħal fil-konċentraturi tal-ossiġnu), tisħin u tindif b'gass trasportatur (bħal meta jintuża fid-deidrazzjoni tal-etanol), jew tisħin taħt vakwu għoli. It-temperaturi ta 'riġenerazzjoni jvarjaw minn 175 °C (350 °F) sa 315 °C (600 °F) skond it-tip ta' għarbiel molekulari. B'kuntrast, il-ġel tas-silika jista 'jiġi riġenerat billi jissaħħan f'forn regolari għal 120 °C (250 °F) għal sagħtejn. Madankollu, xi tipi ta 'ġel tas-silika se "pop" meta esposti għal biżżejjed ilma. Dan huwa kkawżat minn ksur tal-isferi tas-silika meta tikkuntattja l-ilma.

Mudell	Dijametru tal-pori (Ångström)	Densità tal-massa (g/ml)	Ilma assorbit (% w/w)	Attrizzjoni jew brix, W(% w/w)	Użu
3Å	3	0.60–0.68	19–20	0.3–0.6	Tnixxiftaqsim taż-żejt mhux raffinatgass ​​u alkeni, adsorbiment selettiv ta 'H2O fiħġieġ iżolat (IG)u polyurethane, tnixxif ta 'karburant etanolgħat-taħlit mal-gażolina.
4Å	4	0.60–0.65	20–21	0.3–0.6	Adsorbiment ta 'ilma fialuminosilikat tas-sodjuli hija approvata mill-FDA (arahawn taħt) użat bħala għarbiel molekulari f'kontenituri mediċi biex iżomm il-kontenut niexef u kifaddittiv tal-ikelwara liE-numruE-554 (aġent kontra t-tgħaqqid); Ippreferut għal deidrazzjoni statika f'sistemi magħluqa ta' likwidi jew gass, eż, fl-ippakkjar ta' drogi, komponenti elettriċi u kimiċi li jitħassru; it-tneħħija tal-ilma fis-sistemi tal-istampar u tal-plastik u t-tnixxif ta 'flussi ta' idrokarburi saturati. Speċi assorbiti jinkludu SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, u C3H6. Ġeneralment meqjus bħala aġent tat-tnixxif universali fil-midja polari u mhux polari;[12]separazzjoni tagass ​​naturaliualkeni, adsorbiment ta 'ilma f'sensibbli mhux tan-nitroġenupolyurethane
5Å-DW	5	0.45–0.50	21–22	0.3–0.6	Tneħħija tal-grass u depressjoni tal-punt tat-tferral-avjazzjoni pitroljuudiżil, u separazzjoni alkenes
5Å żgħar arrikkit bl-ossiġnu	5	0.4–0.8	≥23		Iddisinjat apposta għal ġeneratur tal-ossiġnu mediku jew b'saħħtu[ċitazzjoni meħtieġa]
5Å	5	0.60–0.65	20–21	0.3–0.5	Tnixxif u purifikazzjoni ta' l-arja;deidrazzjoniudesulfurizzazzjonital-gass naturali ugass ​​taż-żejt likwidu;ossiġnuuidroġenuproduzzjoni minnassorbiment swing pressjoniproċess
10X	8	0.50–0.60	23–24	0.3–0.6	Assorbiment effiċjenti għoli, użat fit-tnixxif, id-dekarburizzazzjoni, id-desulfurizzazzjoni tal-gass u l-likwidi u s-separazzjoni tal-idrokarburi aromatiċi
13X	10	0.55–0.65	23–24	0.3–0.5	Tnixxif, desulfurizzazzjoni u purifikazzjoni tal-gass taż-żejt u tal-gass naturali
13X-AS	10	0.55–0.65	23–24	0.3–0.5	Dekarburizzazzjoniu t-tnixxif fl-industrija tas-separazzjoni tal-arja, is-separazzjoni tan-nitroġenu mill-ossiġnu f'konċentraturi tal-ossiġnu
Cu-13X	10	0.50–0.60	23–24	0.3–0.5	Ħlewwa(tneħħija tatioli) ta’karburant tal-avjazzjoniu korrispondentiidrokarburi likwidi

Kapaċità ta' assorbiment

3Å

Formula kimika approssimattiva: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O

Proporzjon tas-silika-alumina: SiO2/ Al2O3≈2

Produzzjoni

L-għarbiel molekulari 3A huma prodotti permezz ta 'skambju ta' katjoni ta 'potassjugħalsodjufl-għarbiel molekulari 4A (Ara hawn taħt)

Użu

L-għarbiel molekulari 3Å ma jassorbux molekuli li d-dijametri tagħhom huma akbar minn 3 Å. Il-karatteristiċi ta 'dawn l-għarbiel molekulari jinkludu veloċità ta' adsorbiment mgħaġġla, kapaċità ta 'riġenerazzjoni frekwenti, reżistenza tajba għat-tgħaffiġ ureżistenza għat-tniġġis. Dawn il-karatteristiċi jistgħu jtejbu kemm l-effiċjenza kif ukoll il-ħajja tal-għarbiel. L-għarbiel molekulari 3Å huma d-dessikant meħtieġ fl-industriji taż-żejt u kimiċi għar-raffinar taż-żejt, il-polimerizzazzjoni, u t-tnixxif tal-fond kimiku tal-gass-likwidu.

L-għarbiel molekulari 3Å jintużaw biex jinxef firxa ta 'materjali, bħaletanol, arja,refriġeranti,gass ​​naturaliuidrokarburi mhux saturati. Dawn tal-aħħar jinkludu gass tal-qsim,aċitilena,etilene,propileneubutadiene.

L-għarbiel molekulari 3Å huwa utilizzat biex jitneħħa l-ilma mill-etanol, li aktar tard jista 'jintuża direttament bħala bijokarburant jew indirettament biex jipproduċi diversi prodotti bħal kimiċi, ikel, farmaċewtiċi, u aktar. Billi d-distillazzjoni normali ma tistax tneħħi l-ilma kollu (prodott sekondarju mhux mixtieq mill-produzzjoni tal-etanol) mill-flussi tal-proċess tal-etanol minħabba l-formazzjoni ta’ażeotropef'konċentrazzjoni ta 'madwar 95.6 fil-mija bil-piż, żibeġ tal-għarbiel molekulari jintużaw biex jisseparaw l-etanol u l-ilma fuq livell molekulari billi jassorbu l-ilma fiż-żibeġ u jħallu l-etanol jgħaddi liberament. Ladarba ż-żibeġ ikunu mimlijin bl-ilma, it-temperatura jew il-pressjoni jistgħu jiġu manipulati, li jippermettu li l-ilma jiġi rilaxxat miż-żibeġ tal-għarbiel molekulari.[15]

L-għarbiel molekulari 3Å jinħażnu f'temperatura tal-kamra, b'umdità relattiva mhux aktar minn 90%. Huma ssiġillati taħt pressjoni mnaqqsa, u jinżammu 'l bogħod mill-ilma, aċidi u alkali.

4Å

Formula kimika: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Proporzjon silikon-aluminju: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Produzzjoni

Il-produzzjoni tal-għarbiel 4Å hija relattivament sempliċi peress li la teħtieġ pressjonijiet għoljin u lanqas temperaturi partikolarment għoljin. Soluzzjonijiet tipikament milwiema tasilikat tas-sodjuualuminat tas-sodjuhuma kkombinati fi 80 °C. Il-prodott mimli bis-solvent huwa "attivat" permezz ta' "ħami" f'temperatura ta' 400 °C L-għarbiel 4A jservu bħala l-prekursur għall-għarbiel 3A u 5A permezzskambju katjonikutasodjugħalpotassju(għal 3A) jewkalċju(għal 5A)

Użu

Solventi għat-tnixxif

L-għarbiel molekulari 4Å jintużaw ħafna biex jinxef is-solventi tal-laboratorju. Jistgħu jassorbu l-ilma u molekuli oħra b'dijametru kritiku inqas minn 4 Å bħal NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, u C2H4. Jintużaw ħafna fit-tnixxif, ir-raffinar u l-purifikazzjoni ta 'likwidi u gassijiet (bħall-preparazzjoni ta' argon).

 

Addittivi tal-aġenti tal-poliester[editja]

Dawn l-għarbiel molekulari jintużaw biex jassistu deterġenti peress li jistgħu jipproduċu ilma demineralizzatkalċjuskambju joniku, neħħi u jipprevjeni d-depożizzjoni tal-ħmieġ. Jintużaw ħafna biex jissostitwixxufosfru. L-għarbiel molekulari 4Å għandu rwol ewlieni biex jissostitwixxi l-tripolifosfat tas-sodju bħala awżiljarju tad-deterġent sabiex jittaffa l-impatt ambjentali tad-deterġent. Jista 'jintuża wkoll bħala asapunaġent li jiffurmaw u intoothpaste.

Trattament ta' skart ta' ħsara

L-għarbiel molekulari 4Å jistgħu jippurifikaw id-drenaġġ ta 'speċi katjoniċi bħalammonjujoni, Pb2+, Cu2+, Zn2+ u Cd2+. Minħabba s-selettività għolja għall-NH4+ ġew applikati b'suċċess fil-qasam għall-ġlieda kontraewtrofikazzjoniu effetti oħra fil-passaġġi tal-ilma minħabba jonji tal-ammonju eċċessivi. L-għarbiel molekulari 4Å intużaw ukoll biex ineħħu l-joni tal-metall tqil preżenti fl-ilma minħabba attivitajiet industrijali.

Għanijiet oħra

Il-industrija metallurġika: aġent li jissepara, separazzjoni, estrazzjoni tas-salmura tal-potassju,rubidju,ċesju, eċċ.

industrija petrokimika,katalizzatur,dessikant, adsorbent

Agrikoltura:kondizzjonatur tal-ħamrija

Mediċina: tagħbija fiddażeolitaġent antibatteriku.

5Å

Formula kimika: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

Proporzjon tas-silika-alumina: SiO2/ Al2O3≈2

Produzzjoni

5A passaturi molekulari huma prodotti permezz ta 'skambju ta' katjonikalċjugħalsodjufl-għarbiel molekulari 4A (Ara hawn fuq)

Użu

Ħames-ångström(5Å) passaturi molekulari huma spiss utilizzati fil-pitroljuindustrija, speċjalment għall-purifikazzjoni ta 'flussi tal-gass u fil-laboratorju tal-kimika għas-separazzjonikompostiu materjali tal-bidu tar-reazzjoni tat-tnixxif. Fihom pori ċkejkna ta 'daqs preċiż u uniformi, u jintużaw prinċipalment bħala adsorbent għal gassijiet u likwidi.

Għarbiel molekulari ta 'ħames ångström jintużaw biex jinxefgass ​​naturali, flimkien ma 'twettiqdesulfurizzazzjoniudekarbonazzjonital-gass. Jistgħu jintużaw ukoll biex jisseparaw taħlitiet ta 'ossiġnu, nitroġenu u idroġenu, u n-idrokarburi tax-xama' taż-żejt minn idrokarburi ramifikati u poliċikliċi.

Għarbiel molekulari ta 'ħames ångström jinħażnu f'temperatura tal-kamra, b'aumdità relattivainqas minn 90% fi btieti tal-kartun jew ippakkjar tal-kartun. L-għarbiel molekulari m'għandhomx ikunu esposti direttament għall-arja u l-ilma, l-aċidi u l-alkali għandhom jiġu evitati.

Morfoloġija tal-għarbiel molekulari

L-għarbiel molekulari huma disponibbli f'forma u daqsijiet differenti. Iżda ż-żibeġ sferiċi għandhom vantaġġ fuq forom oħra peress li joffru tnaqqis fil-pressjoni aktar baxx, huma reżistenti għall-attrizzjoni peress li m'għandhomx xi truf li jaqtgħu, u għandhom saħħa tajba, jiġifieri l-forza tat-tgħaffiġ meħtieġa għal kull unità ta 'żona hija ogħla. Ċerti passaturi molekulari biż-żibeġ joffru kapaċità ta 'sħana aktar baxxa u b'hekk rekwiżiti ta' enerġija aktar baxxi matul ir-riġenerazzjoni.

Il-vantaġġ l-ieħor ta 'l-użu ta' passaturi molekulari biż-żibeġ huwa d-densità tal-massa hija ġeneralment ogħla minn forma oħra, u għalhekk għall-istess rekwiżit ta 'adsorbiment il-volum ta' għarbiel molekulari meħtieġ huwa inqas. Għalhekk waqt li tagħmel de-bottlenecking, wieħed jista 'juża passaturi molekulari biż-żibeġ, jgħabbi aktar adsorbenti fl-istess volum, u jevita kwalunkwe modifika tal-bastiment.