En molekylsikt är ett material med porer (mycket små hål) av jämn storlek

En molekylsikt är ett material med porer (mycket små hål) av enhetlig storlek. Dessa pordiametrar är liknande små molekylers, och därför kan stora molekyler inte komma in i eller adsorberas, medan mindre molekyler kan. När en blandning av molekyler migrerar genom den stationära bädden av porös, halvfast substans som kallas en sikt (eller matris), lämnar komponenterna med högst molekylvikt (som inte kan passera in i de molekylära porerna) bädden först, följt av successivt mindre molekyler. Vissa molekylsiktar används i storleksexkluderingskromatografi, en separationsteknik som sorterar molekyler baserat på deras storlek. Andra molekylsiktar används som torkmedel (några exempel inkluderar aktivt kol och kiselgel).
Pordiametern hos en molekylsikt mäts i ångström (Å) eller nanometer (nm). Enligt IUPAC-notationen har mikroporösa material pordiametrar mindre än 2 nm (20 Å) och makroporösa material har pordiametrar större än 50 nm (500 Å); den mesoporösa kategorin ligger således i mitten med pordiametrar mellan 2 och 50 nm (20–500 Å).
Material
Molekylsiktar kan vara mikroporösa, mesoporösa eller makroporösa material.
Mikroporöst material (
●Zeoliter (aluminiumsilikatmineraler, inte att förväxla med aluminiumsilikat)
●Zeolit ​​LTA: 3–4 Å
●Poröst glas: 10 Å (1 nm) och uppåt
●Aktivt kol: 0–20 Å (0–2 nm) och uppåt
●Leror
●Montmorillonitblandningar
● Halloysit (endellit): Två vanliga former förekommer, när leran hydratiseras uppvisar den ett lageravstånd på 1 nm och när den dehydreras (meta-halloysit) är avståndet 0,7 nm. Halloysit förekommer naturligt som små cylindrar som i genomsnitt har en diameter på 30 nm och längder mellan 0,5 och 10 mikrometer.
Mesoporöst material (2–50 nm)
Kiseldioxid (används för att tillverka kiselgel): 24 Å (2,4 nm)
Makroporöst material (>50 nm)
Makroporös kiseldioxid, 200–1000 Å (20–100 nm)
Applikationer[redigera]
Molekylsiktar används ofta inom petroleumindustrin, särskilt för att torka gasströmmar. Till exempel, inom flytande naturgasindustrin (LNG), måste gasens vattenhalt reduceras till mindre än 1 ppmv för att förhindra blockeringar orsakade av is eller metanklatrat.
I laboratoriet används molekylsiktar för att torka lösningsmedel. "Siktar" har visat sig vara överlägsna traditionella torkningstekniker, som ofta använder aggressiva torkmedel.
Under termen zeoliter används molekylsiktar för en mängd olika katalytiska tillämpningar. De katalyserar isomerisering, alkylering och epoxidering, och används i storskaliga industriella processer, inklusive hydrokrackning och fluidkatalytisk krackning.
De används också vid filtrering av lufttillförsel till andningsapparater, till exempel de som används av dykare och brandmän. I sådana tillämpningar tillförs luften av en luftkompressor och passerar genom ett patronfilter som, beroende på tillämpning, är fyllt med molekylsikt och/eller aktivt kol, och slutligen används för att fylla andningslufttankar. Sådan filtrering kan avlägsna partiklar och kompressoravgaser från andningslufttillförseln.
FDA-godkännande.
Den amerikanska läkemedelsmyndigheten FDA godkände den 1 april 2012 natriumaluminosilikat för direktkontakt med förbrukningsartiklar enligt 21 CFR 182.2727. Före detta godkännande hade Europeiska unionen använt molekylsiktar med läkemedel och oberoende tester tydde på att molekylsiktar uppfyller alla myndighetskrav, men industrin hade varit ovillig att finansiera den dyra testning som krävs för myndighetsgodkännande.
Regeneration
Metoder för regenerering av molekylsiktar inkluderar tryckförändring (som i syrekoncentratorer), uppvärmning och spolning med en bärgas (som vid etanolderhydrering), eller uppvärmning under högt vakuum. Regenereringstemperaturerna varierar från 175 °C (350 °F) till 315 °C (600 °F) beroende på molekylsiktstyp. Däremot kan kiselgel regenereras genom att värmas upp i en vanlig ugn till 120 °C (250 °F) i två timmar. Vissa typer av kiselgel kommer dock att "poppa" när de utsätts för tillräckligt med vatten. Detta orsakas av att kiseldioxidkulorna går sönder när de kommer i kontakt med vattnet.

Modell	Pordiameter (Ångström)	Skrymdensitet (g/ml)	Adsorberat vatten (% vikt/vikt)	Nötning eller nötning, W(% vikt/vikt)	Användande
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Uttorkningavpetroleumkrackninggas och alkener, selektiv adsorption av H2O iisolerglas (IG)och polyuretan, torkning avetanolbränsleför blandning med bensin.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorption av vatten inatriumaluminosilikatsom är godkänd av FDA (senedan) används som molekylsikt i medicinska behållare för att hålla innehållet torrt och somlivsmedelstillsatshaE-nummerE-554 (klumpförebyggande medel); Föredraget för statisk dehydrering i slutna vätske- eller gassystem, t.ex. vid förpackning av läkemedel, elektriska komponenter och lättfördärvliga kemikalier; vattenavskiljning i tryck- och plastsystem och torkning av mättade kolväteströmmar. Adsorberade ämnen inkluderar SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 och C3H6. Allmänt betraktat som ett universellt torkmedel i polära och opolära medier;[12]separation avnaturgasochalkener, adsorption av vatten i icke-kvävekänsligapolyuretan
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Avfettning och flytpunktssänkning avflyg fotogenochdieseloch alkenseparation
5Å liten syreberikad	5	0,4–0,8	≥23		Speciellt utformad för medicinska eller hälsosamma syrgasgeneratorerhänvisning behövs]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Torkning och rening av luft;uttorkningochavsvavlingav naturgas ochflytande petroleumgas;syreochväteproduktion avtrycksvängningsadsorptionbehandla
10X	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Högeffektiv sorption, används vid uttorkning, avkolning, avsvavling av gas och vätskor samt separation avaromatiskt kolväte
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Torkning, avsvavling och rening av petroleumgas och naturgas
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Avkolningoch uttorkning inom luftseparationsindustrin, separation av kväve från syre i syrekoncentratorer
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Sötningsmedel(borttagning avtioler) avflygbränsleoch motsvarandeflytande kolväten

Adsorptionsförmåga

3Å

Ungefärlig kemisk formel: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3 • 2 SiO2 • 9/2 H2O

Förhållande mellan kiseldioxid och aluminiumoxid: SiO2/Al2O3≈2

Produktion

3A molekylsiktar framställs genom katjonbyte avkaliumförnatriumi 4A molekylsiktar (se nedan)

Användande

3Å molekylsiktar adsorberar inte molekyler vars diametrar är större än 3 Å. Egenskaperna hos dessa molekylsiktar inkluderar snabb adsorptionshastighet, frekvent regenereringsförmåga, god krossningsbeständighet ochföroreningsbeständighetDessa egenskaper kan förbättra både siktens effektivitet och livslängd. 3 Å molekylsiktar är nödvändiga torkmedel inom petroleum- och kemisk industri för raffinering av olja, polymerisation och kemisk djuptorkning av gas och vätska.

3Å molekylsiktar används för att torka en rad olika material, såsometanol, luft,köldmedier,naturgasochomättade kolvätenDe senare inkluderar krackningsgas,acetylen,eten,propenochbutadien.

En 3Å molekylsil används för att avlägsna vatten från etanol, vilket senare kan användas direkt som biobränsle eller indirekt för att producera olika produkter såsom kemikalier, livsmedel, läkemedel med mera. Eftersom normal destillation inte kan avlägsna allt vatten (en oönskad biprodukt från etanolproduktion) från etanolprocessströmmarna på grund av bildandet av en ...azeotropMed en koncentration på cirka 95,6 viktprocent används molekylsiktkulor för att separera etanol och vatten på molekylär nivå genom att adsorbera vattnet i kulorna och låta etanolen passera fritt. När kulorna är fulla med vatten kan temperatur eller tryck manipuleras, vilket gör att vattnet kan frigöras från molekylsiktkulorna.[15]

3Å molekylsiktar förvaras i rumstemperatur med en relativ luftfuktighet på högst 90 %. De är förseglade under reducerat tryck och hålls åtskilda från vatten, syror och alkalier.

4Å

Kemisk formel: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Kisel-aluminium-förhållande: 1:1 (SiO2/Al2O3≈2)

Produktion

Tillverkning av 4Å-sikt är relativt enkel eftersom den varken kräver höga tryck eller särskilt höga temperaturer. Vanligtvis vattenlösningar avnatriumsilikatochnatriumaluminatkombineras vid 80 °C. Den lösningsmedelsimpregnerade produkten "aktiveras" genom "bakning" vid 400 °C. 4A-siktar fungerar som föregångare till 3A- och 5A-siktar genomkatjonbyteavnatriumförkalium(för 3A) ellerkalcium(för 5A)

Användande

Torkande lösningsmedel

4 Å molekylsiktar används ofta för att torka laboratorielösningsmedel. De kan absorbera vatten och andra molekyler med en kritisk diameter mindre än 4 Å, såsom NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 och C2H4. De används ofta vid torkning, raffinering och rening av vätskor och gaser (såsom framställning av argon).

 

Tillsatser av polyestermedelredigera]

Dessa molekylsiktar används för att assistera rengöringsmedel eftersom de kan producera avmineraliserat vatten genomkalciumjonbyte, avlägsna och förhindra avlagring av smuts. De används ofta för att ersättafosfor4Å molekylsilen spelar en viktig roll i att ersätta natriumtripolyfosfat som hjälpmedel i rengöringsmedlet för att minska miljöpåverkan från rengöringsmedlet. Den kan också användas som entvålbildande medel och itandkräm.

Behandling av skadligt avfall

4Å molekylsiktar kan rena avloppsvatten från katjoniska ämnen somammoniumjoner, Pb2+, Cu2+, Zn2+ och Cd2+. På grund av den höga selektiviteten för NH4+ har de framgångsrikt använts i fält för att bekämpaövergödningoch andra effekter i vattendrag på grund av alltför stora ammoniumjoner. 4Å molekylsiktar har också använts för att avlägsna tungmetalljoner som finns i vatten på grund av industriell verksamhet.

Andra syften

Demetallurgisk industriseparationsmedel, separation, extraktion av saltlösning kalium,rubidium,cesium, etc.

Petrokemisk industri,katalysator,torkmedel, adsorbent

Lantbruk:jordförbättringsmedel

Medicin: ladda silverzeolitantibakteriellt medel.

5Å

Kemisk formel: 0,7 CaO • 0,30 Na2 O • Al2 O3 • 2,0 SiO2 • 4,5 H2 O

Förhållande mellan kiseldioxid och aluminiumoxid: SiO2/Al2O3≈2

Produktion

5A molekylsiktar produceras genom katjonbyte avkalciumförnatriumi 4A molekylsiktar (se ovan)

Användande

Fem-ångström(5Å) molekylsiktar används ofta ipetroleumindustrin, särskilt för rening av gasströmmar och i kemilaboratoriet för separationföreningaroch torkningsreaktionsutgångsmaterial. De innehåller små porer av exakt och enhetlig storlek och används huvudsakligen som adsorbent för gaser och vätskor.

Femångströms molekylsiktar används för att torkanaturgas, tillsammans med att uppträdaavsvavlingochavkarboniseringav gasen. De kan också användas för att separera blandningar av syre, kväve och väte, och olje-vax n-kolväten från grenade och polycykliska kolväten.

Femångströms molekylsiktar förvaras i rumstemperatur, med enrelativ luftfuktighetmindre än 90 % i papptunnor eller kartongförpackningar. Molekylsiktarna bör inte utsättas direkt för luft och vatten, syror och alkalier bör undvikas.

Morfologi för molekylsiktar

Molekylsiktar finns i olika former och storlekar. Men de sfäriska pärlorna har fördelar jämfört med andra former eftersom de erbjuder lägre tryckfall, är nötningsbeständiga eftersom de inte har några vassa kanter och har god hållfasthet, dvs. den krosskraft som krävs per ytenhet är högre. Vissa pärlformade molekylsiktar erbjuder lägre värmekapacitet och därmed lägre energibehov under regenerering.

Den andra fördelen med att använda pärlformade molekylsiktar är att bulkdensiteten vanligtvis är högre än för andra former, vilket innebär att den erforderliga molekylsiktvolymen för samma adsorptionskrav är mindre. Således kan man, när man minskar flaskhalsar, använda pärlformade molekylsiktar, fylla på mer adsorbent i samma volym och undvika eventuella modifieringar av kärlet.