Ayakan molekuler nyaéta bahan anu mibanda pori-pori (liang anu leutik pisan) anu ukuranana seragam

Ayakan molekul nyaéta bahan anu mibanda pori-pori (liang anu leutik pisan) anu ukuranana seragam. Diaméter pori-pori ieu ukuranana sarua jeung molekul leutik, sahingga molekul badag teu bisa asup atawa kaserep, sedengkeun molekul anu leuwih leutik bisa. Nalika campuran molekul migrasi ngaliwatan ranjang stasioner zat semi-padet porous anu disebut ayakan (atawa matriks), komponén anu beurat molekulna pangluhurna (anu teu bisa asup kana pori-pori molekul) ninggalkeun ranjang heula, dituturkeun ku molekul anu leuwih leutik sacara berturut-turut. Sababaraha ayakan molekul dipaké dina kromatografi pangaluaran ukuran, téhnik pamisahan anu milah molekul dumasar kana ukuranana. Ayakan molekul séjén dipaké salaku desikan (sababaraha conto kaasup areng aktif jeung gel silika).
Diaméter pori tina ayakan molekul diukur dina ångströms (Å) atanapi nanométer (nm). Numutkeun notasi IUPAC, bahan mikropori gaduh diaméter pori kirang ti 2 nm (20 Å) sareng bahan makropori gaduh diaméter pori langkung ti 50 nm (500 Å); kategori mesopori janten aya di tengah kalayan diaméter pori antara 2 sareng 50 nm (20–500 Å).
Bahan
Ayakan molekuler tiasa bahan mikropori, mesopori, atanapi makropori.
Bahan mikropori (
●Zeolit ​​(mineral aluminosilikat, ulah lieur jeung aluminium silikat)
●Zeolit ​​LTA: 3–4 Å
●Kaca pori: 10 Å (1 nm), sareng ka luhur
●Karbon aktif: 0–20 Å (0–2 nm), sareng ka luhur
●Lempung
●Campuran Montmorillonite
●Halloysite (endellite): Aya dua bentuk umum, nalika dihidrasi, liat némbongkeun jarak lapisan 1 nm sareng nalika didehidrasi (meta-halloysite) jarakna 0,7 nm. Halloysite sacara alami aya dina bentuk silinder leutik anu rata-rata diaméterna 30 nm kalayan panjang antara 0,5 sareng 10 mikrométer.
Bahan mesopori (2–50 nm)
Silikon dioksida (dianggo pikeun nyieun silika gel): 24 Å (2.4 nm)
Bahan makropori (>50 nm)
Silika makropori, 200–1000 Å (20–100 nm)
Aplikasi[édit]
Ayakan molekuler sering dianggo dina industri perminyakan, khususna pikeun ngagaringkeun aliran gas. Salaku conto, dina industri gas alam cair (LNG), kandungan cai dina gas kedah dikirangan janten kirang ti 1 ppmv pikeun nyegah panyumbatan anu disababkeun ku és atanapi metana klatrat.
Di laboratorium, ayakan molekuler dianggo pikeun ngagaringkeun pangleyur. "Ayakan" parantos kabuktosan langkung unggul tibatan téknik pangeringan tradisional, anu sering nganggo desikan anu agrésif.
Dina istilah zeolit, ayakan molekuler dianggo pikeun rupa-rupa aplikasi katalitik. Éta ngatalisis isomerisasi, alkilasi, sareng epoksidasi, sareng dianggo dina prosés industri skala ageung, kalebet hidrocracking sareng retakan katalitik cairan.
Éta ogé dianggo dina panyaringan suplai hawa pikeun alat pernapasan, contona anu dianggo ku panyelam scuba sareng petugas pemadam kebakaran. Dina aplikasi sapertos kitu, hawa disayogikeun ku kompresor hawa sareng dialirkeun ngaliwatan saringan kartrid anu, gumantung kana aplikasina, dieusi ku ayakan molekuler sareng/atanapi karbon aktif, anu pamustunganana dianggo pikeun ngecas tangki hawa pernapasan. Panyaringan sapertos kitu tiasa miceun partikulat sareng produk knalpot kompresor tina suplai hawa pernapasan.
Persetujuan FDA.
FDA AS per 1 April 2012 parantos nyatujuan natrium aluminosilikat pikeun kontak langsung sareng barang-barang anu tiasa dikonsumsi dina 21 CFR 182.2727. Sateuacan persetujuan ieu, Uni Éropa parantos nganggo ayakan molekuler sareng farmasi sareng uji mandiri nunjukkeun yén ayakan molekuler nyumponan sadaya sarat pamaréntah tapi industri éta henteu daék ngabiayaan uji mahal anu diperyogikeun pikeun persetujuan pamaréntah.
Regenerasi
Métode pikeun regenerasi ayakan molekuler kalebet parobahan tekanan (sapertos dina konsentrator oksigén), manaskeun sareng ngabersihkeun nganggo gas pembawa (sapertos nalika dianggo dina dehidrasi étanol), atanapi manaskeun dina vakum anu luhur. Suhu regenerasi mimitian ti 175 °C (350 °F) dugi ka 315 °C (600 °F) gumantung kana jinis ayakan molekuler. Sabalikna, gel silika tiasa diregenerasi ku cara manaskeunana dina oven biasa dugi ka 120 °C (250 °F) salami dua jam. Nanging, sababaraha jinis gel silika bakal "meletus" nalika kakeunaan cai anu cekap. Ieu disababkeun ku pegatna bola silika nalika ngahubungi cai.

Modél	Diaméter pori (Ångström)	Kapadetan curah (g/ml)	Cai anu diserep (% b/b)	Gesekan atawa abrasi, W(% b/b)	Pamakéan
3Å	3	0.60–0.68	19–20	0.3–0.6	Pangeringantiretakan minyak bumigas sareng alkéna, adsorpsi selektif H2O dinakaca insulasi (IG)jeung poliuretan, pangeringan tinabahan bakar étanolpikeun dicampur jeung béngsin.
4Å	4	0.60–0.65	20–21	0.3–0.6	Adsorpsi cai dinanatrium aluminosilikatanu parantos disatujuan ku FDA (tingalidi handap) dianggo salaku ayakan molekuler dina wadah médis pikeun ngajaga eusina tetep garing sareng salakuaditif dahareunngabogaanNomer-eE-554 (agén anti-caking); Leuwih dipikaresep pikeun dehidrasi statis dina sistem cair atanapi gas anu katutup, contona, dina kemasan ubar, komponén listrik sareng bahan kimia anu gampang ruksak; panyaring cai dina sistem percetakan sareng plastik sareng ngagaringkeun aliran hidrokarbon jenuh. Spésiés anu diadsorpsi kalebet SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, sareng C3H6. Sacara umum dianggap agén panggaring universal dina média polar sareng nonpolar;[12]pamisahan tinagas alamjeungalkéna, adsorpsi cai dina tempat anu henteu sénsitip kana nitrogénpoliuretan
5Å-DW	5	0.45–0.50	21–22	0.3–0.6	Ngaleungitkeun lemak sareng nurunkeun titik tuangpenerbangan minyak tanahjeungsolar, sareng pamisahan alkéna
5Å leutik anu beunghar oksigén	5	0.4–0.8	≥23		Dirancang khusus pikeun generator oksigén médis atanapi séhatkutipan diperyogikeun]
5Å	5	0.60–0.65	20–21	0.3–0.5	Pangeringan sareng pamurnian hawa;dehidrasijeungdesulfurisasigas alam sarenggas minyak bumi cair;oksigénjeunghidrogénproduksi kuadsorpsi ayunan tekananprosés
10X	8	0.50–0.60	23–24	0.3–0.6	Sorpsi anu efisien pisan, dianggo dina pangeringan, dekarburisasi, desulfurisasi gas sareng cairan sareng pamisahanhidrokarbon aromatik
13X	10	0,55–0,65	23–24	0.3–0.5	Pangeringan, desulfurisasi, sareng purifikasi gas minyak bumi sareng gas alam
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0.3–0.5	Dekarburisasisareng pangeringan dina industri pamisahan hawa, pamisahan nitrogén tina oksigén dina konsentrator oksigén
Cu-13X	10	0.50–0.60	23–24	0.3–0.5	Pemanis(ngaleungitkeuntiol) tibahan bakar penerbangansareng anu saluyuhidrokarbon cair

Kamampuh adsorpsi

3Å

Perkiraan rumus kimia: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O

Babandingan silika-alumina: SiO2/Al2O3≈2

Produksi

Ayakan molekuler 3A dihasilkeun ku cara silih tukeur kation tinakaliumkanggonatriumdina ayakan molekuler 4A (Tingali di handap)

Pamakéan

Ayakan molekul 3Å henteu nyerep molekul anu diaméterna langkung ageung tibatan 3Å. Ciri-ciri ayakan molekul ieu kalebet kecepatan adsorpsi anu gancang, kamampuan regenerasi anu sering, résistansi penghancuran anu saé sarengtahan polusiFitur-fitur ieu tiasa ningkatkeun efisiensi sareng umur ayakan. Ayakan molekuler 3Å mangrupikeun bahan pengering anu diperyogikeun dina industri minyak bumi sareng kimia pikeun nyaring minyak, polimérisasi, sareng pangeringan jerona gas-cair kimia.

Ayakan molekuler 3Å dianggo pikeun ngagaringkeun rupa-rupa bahan, sapertosétanol, hawa,refrigeran,gas alamjeunghidrokarbon teu jenuhAnu terakhir kalebet gas retakan,asetiléna,etilen,propilénajeungbutadiena.

Ayakan molekul 3Å dianggo pikeun miceun cai tina étanol, anu engkéna tiasa dianggo sacara langsung salaku bio-fuel atanapi sacara teu langsung pikeun ngahasilkeun rupa-rupa produk sapertos bahan kimia, katuangan, farmasi, sareng seueur deui. Kusabab distilasi normal henteu tiasa miceun sadaya cai (produk sampingan anu teu dihoyongkeun tina produksi étanol) tina aliran prosés étanol kusabab kabentukna hijiazeotropKalayan konsentrasi sakitar 95,6 persén beurat, manik-manik ayakan molekul dianggo pikeun misahkeun étanol sareng cai dina tingkat molekuler ku cara nyerep cai kana manik-manik sareng ngantepkeun étanol ngaliwat kalayan bébas. Sakali manik-manik pinuh ku cai, suhu atanapi tekanan tiasa dimanipulasi, ngamungkinkeun cai dileupaskeun tina manik-manik ayakan molekuler.[15]

Ayakan molekuler 3Å disimpen dina suhu kamar, kalayan kalembaban relatif henteu langkung ti 90%. Éta disegel dina tekanan anu dikirangan, dijauhkeun tina cai, asam sareng alkali.

4Å

Rumus kimia: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Babandingan silikon-aluminium: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Produksi

Produksi ayakan 4Å relatif gampang sabab teu merlukeun tekanan anu luhur atawa suhu anu luhur pisan. Biasana leyuran cai tinanatrium silikatjeungnatrium aluminatdigabungkeun dina suhu 80 °C. Produk anu diimpregnasi ku pangleyur "diaktipkeun" ku cara "dipanggang" dina suhu 400 °C. Ayakan 4A janten prékursor pikeun ayakan 3A sareng 5A.pertukaran kationtinatriumkanggokalium(pikeun 3A) atanapikalsium(pikeun 5A)

Pamakéan

Pangleyur panggaring

Ayakan molekuler 4Å loba dipaké pikeun ngagaringkeun pangleyur laboratorium. Éta bisa nyerep cai jeung molekul séjén kalawan diaméter kritis kurang ti 4Å saperti NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, jeung C2H4. Éta loba dipaké dina panggaringan, pamurnian, jeung purifikasi cairan jeung gas (saperti persiapan argon).

 

Aditif agén poliésterédit]

Ayakan molekuler ieu dianggo pikeun ngabantosan deterjen sabab tiasa ngahasilkeun cai demineralisasi ngalangkungankalsiumpertukaran ion, miceun sareng nyegah pengendapan kokotor. Éta seueur dianggo pikeun ngagentosfosforAyakan molekuler 4Å maénkeun peran utama pikeun ngagantikeun natrium tripolifosfat salaku bantu deterjen pikeun ngirangan dampak lingkungan tina deterjen. Éta ogé tiasa dianggo salakusabunagén pembentuk sareng dinaodol.

Pangolahan runtah anu ngabahayakeun

Ayakan molekuler 4Å tiasa ngabersihkeun limbah tina spésiés kationik sapertosamoniumion, Pb2+, Cu2+, Zn2+ sareng Cd2+. Kusabab selektivitas anu luhur pikeun NH4+, éta parantos suksés diterapkeun di lapangan pikeun meranganeutrofikasisareng pangaruh sanésna dina saluran cai kusabab ion amonium anu kaleuleuwihi. Ayakan molekuler 4Å ogé parantos dianggo pikeun miceun ion logam beurat anu aya dina cai kusabab kagiatan industri.

Tujuan séjén

Theindustri metalurgi: agén pamisah, pamisahan, ékstraksi kalium cai uyah,rubidium,sesium, jsb.

Industri petrokimia,katalis,pangering, panyerep

Tatanén:kondisioner taneuh

Ubar: beban pérakzeolitagén antibakteri.

5Å

Rumus kimia: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

Babandingan silika-alumina: SiO2/Al2O3≈2

Produksi

Ayakan molekuler 5A dihasilkeun ku cara silih tukeur kation tinakalsiumkanggonatriumdina ayakan molekuler 4A (Tingali di luhur)

Pamakéan

Lima-ångströmAyakan molekuler (5Å) sering dianggo dinaminyak bumiindustri, khususna pikeun purifikasi aliran gas sareng di laboratorium kimia pikeun misahkeunsenyawasareng bahan awal réaksi pangeringan. Éta ngandung pori-pori alit anu ukuranana pas sareng seragam, sareng utamina dianggo salaku adsorben pikeun gas sareng cairan.

Ayakan molekular lima-ångström dianggo pikeun ngagaringkeungas alam, bareng jeung pagelarandesulfurisasijeungdekarbonasitina gas éta. Éta ogé tiasa dianggo pikeun misahkeun campuran oksigén, nitrogén sareng hidrogén, sareng n-hidrokarbon minyak-lilin tina hidrokarbon cabang sareng polisiklik.

Ayakan molekular lima-ångström disimpen dina suhu kamar, kalayankalembaban relatifkirang ti 90% dina tong kardus atanapi kemasan karton. Ayakan molekuler teu kedah langsung kakeunaan hawa sareng cai, asam sareng alkali kedah dihindari.

Morfologi ayakan molekuler

Ayakan molekuler sayogi dina rupa-rupa bentuk sareng ukuran. Tapi manik-manik buleud gaduh kaunggulan tibatan bentuk anu sanés sabab nawiskeun turunna tekanan anu langkung handap, tahan gesekan sabab henteu gaduh sisi anu seukeut, sareng gaduh kakuatan anu saé, nyaéta gaya remuk anu diperyogikeun per unit area langkung luhur. Ayakan molekuler manik-manik tertentu nawiskeun kapasitas panas anu langkung handap sahingga ngirangan kabutuhan énergi nalika regenerasi.

Kauntungan séjén tina ngagunakeun ayakan molekul manik nyaéta kapadetan bulk biasana langkung luhur tibatan bentuk anu sanés, janten pikeun kabutuhan adsorpsi anu sami, volume ayakan molekul anu diperyogikeun langkung sakedik. Janten nalika ngalakukeun de-bottlenecking, urang tiasa nganggo ayakan molekul manik, ngamuat langkung seueur adsorben dina volume anu sami, sareng nyingkahan modifikasi wadah naon waé.