Ayakan molekuler iku bahan kanthi pori-pori (bolongan cilik banget) kanthi ukuran seragam. Diameter pori-pori iki ukurane padha karo molekul cilik, mula molekul gedhe ora bisa mlebu utawa diserap, dene molekul sing luwih cilik bisa. Nalika campuran molekul migrasi liwat amben stasioner zat semi-padhet berpori sing diarani ayakan (utawa matriks), komponen kanthi bobot molekul paling dhuwur (sing ora bisa mlebu ing pori-pori molekul) ninggalake amben dhisik, banjur molekul sing luwih cilik. Sawetara ayakan molekul digunakake ing kromatografi pengecualian ukuran, teknik pamisahan sing ngurutake molekul adhedhasar ukurane. Ayakan molekul liyane digunakake minangka pengering (sawetara conto kalebu areng aktif lan gel silika).
Diameter pori saringan molekul diukur nganggo ångströms (Å) utawa nanometer (nm). Miturut notasi IUPAC, bahan mikropori duwe diameter pori kurang saka 2 nm (20 Å) lan bahan makropori duwe diameter pori luwih saka 50 nm (500 Å); kategori mesopori dumunung ing tengah kanthi diameter pori antarane 2 lan 50 nm (20–500 Å).
Bahan
Saringan molekuler bisa awujud bahan mikropori, mesopori, utawa makropori.
Bahan mikropori (
●Zeolit (mineral aluminosilikat, aja dibingungake karo aluminium silikat)
●Zeolit LTA: 3–4 Å
●Kaca berpori: 10 Å (1 nm), lan luwih
●Karbon aktif: 0–20 Å (0–2 nm), lan luwih
●Lempung
●Campuran Montmorillonite
●Halloysite (endellite): Ana rong wujud umum sing ditemokake, nalika dihidrasi, lempung nuduhake jarak lapisan 1 nm lan nalika dehidrasi (meta-halloysite) jarake 0,7 nm. Halloysite kanthi alami katon minangka silinder cilik sing rata-rata diametere 30 nm kanthi dawane antarane 0,5 lan 10 mikrometer.
Bahan mesopori (2–50 nm)
Silikon dioksida (digunakake kanggo nggawe gel silika): 24 Å (2,4 nm)
Materi makropori (>50 nm)
Silika makropori, 200–1000 Å (20–100 nm)
Aplikasi[sunting]
Saringan molekuler asring digunakake ing industri perminyakan, utamane kanggo ngeringake aliran gas. Contone, ing industri gas alam cair (LNG), kandungan banyu gas kasebut kudu dikurangi dadi kurang saka 1 ppmv kanggo nyegah penyumbatan sing disebabake dening es utawa metana klatrat.
Ing laboratorium, ayakan molekuler digunakake kanggo nggaringake pelarut. "Ayakan" wis kabukten luwih unggul tinimbang teknik pangeringan tradisional, sing asring nggunakake pengering sing agresif.
Ing istilah zeolit, ayakan molekuler digunakake kanggo macem-macem aplikasi katalitik. Saringan molekuler iki ngatalisis isomerisasi, alkilasi, lan epoksidasi, lan digunakake ing proses industri skala gedhe, kalebu hidrorekahan lan retakan katalitik cairan.
Iki uga digunakake ing filtrasi pasokan udara kanggo piranti pernapasan, contone sing digunakake dening penyelam scuba lan petugas pemadam kebakaran. Ing aplikasi kasebut, udara disedhiyakake dening kompresor udara lan dilewati liwat filter kartrid sing, gumantung saka aplikasi kasebut, diisi karo saringan molekuler lan/utawa karbon aktif, pungkasane digunakake kanggo ngisi tangki udara pernapasan. Filtrasi kasebut bisa mbusak partikulat lan produk knalpot kompresor saka pasokan udara pernapasan.
Persetujuan FDA.
FDA AS wiwit tanggal 1 April 2012 wis nyetujoni natrium aluminosilikat kanggo kontak langsung karo barang sing bisa dikonsumsi miturut 21 CFR 182.2727. Sadurunge persetujuan iki, Uni Eropa wis nggunakake saringan molekuler karo obat-obatan lan uji coba independen nuduhake yen saringan molekuler nyukupi kabeh syarat pemerintah nanging industri kasebut ora gelem mbiayai uji coba larang sing dibutuhake kanggo persetujuan pemerintah.
Regenerasi
Cara kanggo regenerasi saringan molekuler kalebu owah-owahan tekanan (kaya ing konsentrator oksigen), pemanasan lan pembersihan nganggo gas pembawa (kaya nalika digunakake ing dehidrasi etanol), utawa pemanasan ing vakum dhuwur. Suhu regenerasi wiwit saka 175 °C (350 °F) nganti 315 °C (600 °F) gumantung saka jinis saringan molekuler. Kosok baline, gel silika bisa diregenerasi kanthi manasi ing oven biasa nganti 120 °C (250 °F) sajrone rong jam. Nanging, sawetara jinis gel silika bakal "meletus" nalika kena banyu sing cukup. Iki disebabake dening pecahing bola silika nalika kena banyu.
| Model | Diameter pori (Ångström) | Kapadhetan curah (g/ml) | Banyu sing diserap (% b/b) | Gesekan utawa abrasi, W(% b/b) | Panggunaan |
| 3Å | 3 | 0.60–0.68 | 19–20 | 0.3–0.6 | Pengeringansakaretak minyak bumigas lan alkena, adsorpsi selektif H2O ingkaca terisolasi (IG)lan poliuretan, pangatusan sakabahan bakar etanolkanggo nyampur karo bensin. |
| 4Å | 4 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.6 | Adsorpsi banyu ingnatrium aluminosilikatsing wis disetujoni FDA (wacaing ngisor) digunakake minangka saringan molekuler ing wadhah medis kanggo njaga isine tetep garing lan minangkaaditif panganannduweniNomer-EE-554 (agen anti-caking); Disenengi kanggo dehidrasi statis ing sistem cairan utawa gas tertutup, contone, ing kemasan obat-obatan, komponen listrik lan bahan kimia sing gampang rusak; penyaring banyu ing sistem percetakan lan plastik lan pangatusan aliran hidrokarbon jenuh. Spesies sing diserap kalebu SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, lan C3H6. Umumé dianggep minangka agen pangatusan universal ing media polar lan nonpolar;[12]pamisahan sakagas alamlanalkena, adsorpsi banyu ing lingkungan sing ora sensitif marang nitrogenpoliuretan |
| 5Å-DW | 5 | 0.45–0.50 | 21–22 | 0.3–0.6 | Penghilang lemak lan penurunan titik tuangpenerbangan minyak tanahlansolar, lan pamisahan alkena |
| 5Å cilik sing sugih oksigen | 5 | 0.4–0.8 | ≥23 | Dirancang khusus kanggo generator oksigen medis utawa sehatkutipan dibutuhake] | |
| 5Å | 5 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.5 | Pengeringan lan pemurnian udara;dehidrasilandesulfurisasigas alam langas minyak bumi cair;oksigenlanhidrogenproduksi deningadsorpsi ayunan tekananproses |
| 10X | 8 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.6 | Sorpsi sing efisien banget, digunakake ing pengeringan, dekarburisasi, desulfurisasi gas lan cairan lan pamisahanhidrokarbon aromatik |
| 13X | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Pengeringan, desulfurisasi, lan pemurnian gas minyak bumi lan gas alam |
| 13X-AS | 10 | 0.55–0.65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Dekarburisasilan pengeringan ing industri pamisahan udara, pamisahan nitrogen saka oksigen ing konsentrator oksigen |
| Cu-13X | 10 | 0.50–0.60 | 23–24 | 0.3–0.5 | Pemanis(penghapusan sakatiol) sakabahan bakar penerbanganlan sing cocoghidrokarbon cair |
Kapabilitas adsorpsi
3Å
Formula kimia kira-kira: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O
Rasio silika-alumina: SiO2/Al2O3≈2
Produksi
Saringan molekuler 3A diprodhuksi kanthi ijol-ijolan kation sakakaliumkanggonatriuming saringan molekuler 4A (Deleng ing ngisor iki)
Panggunaan
Saringan molekuler 3Å ora nyerep molekul sing diametere luwih gedhe tinimbang 3Å. Ciri-ciri saringan molekuler iki kalebu kecepatan adsorpsi sing cepet, kemampuan regenerasi sing kerep, resistensi penghancuran sing apik lantahan polusiFitur-fitur iki bisa ningkatake efisiensi lan umur ayakan. Ayakan molekuler 3Å minangka pengering sing dibutuhake ing industri minyak bumi lan kimia kanggo panyulingan lenga, polimerisasi, lan pangatusan jerone gas-cair kimia.
Saringan molekuler 3Å digunakake kanggo nggaringake macem-macem bahan, kayataetanol, udhara,refrigeran,gas alamlanhidrokarbon tak jenuhSing terakhir kalebu gas retak,asetilena,etilen,propilenlanbutadiena.
Saringan molekuler 3Å digunakake kanggo mbusak banyu saka etanol, sing mengko bisa digunakake langsung minangka bio-fuel utawa ora langsung kanggo ngasilake macem-macem produk kayata bahan kimia, panganan, obat-obatan, lan liya-liyane. Amarga distilasi normal ora bisa mbusak kabeh banyu (produk sampingan sing ora dikarepake saka produksi etanol) saka aliran proses etanol amarga pembentukanazeotropKanthi konsentrasi bobot udakara 95,6 persen, manik-manik ayak molekuler digunakake kanggo misahake etanol lan banyu ing tingkat molekuler kanthi nyerep banyu menyang manik-manik lan ngidini etanol metu kanthi bebas. Sawise manik-manik kebak banyu, suhu utawa tekanan bisa dimanipulasi, saengga banyu bisa dibebasake saka manik-manik ayak molekuler.[15]
Saringan molekuler 3Å disimpen ing suhu kamar, kanthi kelembapan relatif ora luwih saka 90%. Saringan kasebut disegel ing tekanan sing dikurangi, dijauhake saka banyu, asam, lan alkali.
4Å
Formula kimia: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
Rasio silikon-aluminium: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)
Produksi
Produksi saringan 4Å relatif gampang amarga ora mbutuhake tekanan dhuwur utawa suhu sing dhuwur banget. Biasane larutan banyu sakanatrium silikatlannatrium aluminatdigabungake ing suhu 80 °C. Produk sing diresapi pelarut "diaktifake" kanthi "dipanggang" ing suhu 400 °C. Ayakan 4A dadi prekursor kanggo ayakan 3A lan 5A.ijol-ijolan kationsakanatriumkanggokalium(kanggo 3A) utawakalsium(kanggo 5A)
Panggunaan
Pelarut pangatusan
Saringan molekuler 4Å akèh digunakaké kanggo nggaringaké pelarut laboratorium. Saringan iki bisa nyerep banyu lan molekul liyané kanthi diameter kritis kurang saka 4Å kaya ta NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, lan C2H4. Saringan iki akèh digunakaké kanggo nggaringaké, nyaring, lan ngmurnèkaké cairan lan gas (kayata persiapan argon).
Aditif agen poliestersunting]
Saringan molekuler iki digunakake kanggo mbantu deterjen amarga bisa ngasilake banyu demineralisasi liwatkalsiumijol-ijolan ion, mbusak lan nyegah pengendapan rereget. Iki digunakake sacara wiyar kanggo nggantifosforSaringan molekuler 4Å nduweni peran utama kanggo ngganti natrium tripolifosfat minangka tambahan deterjen kanggo nyuda dampak lingkungan saka deterjen. Iki uga bisa digunakake minangkasabunagen pembentuk lan ingodol.
Pangolahan limbah sing mbebayani
Saringan molekuler 4Å bisa nyuceni limbah saka spesies kationik kayataamoniumion, Pb2+, Cu2+, Zn2+ lan Cd2+. Amarga selektivitas sing dhuwur kanggo NH4+, dheweke wis kasil diterapake ing lapangan kanggo nglawaneutrofikasilan efek liyane ing saluran banyu amarga ion amonium sing akeh banget. Saringan molekuler 4Å uga wis digunakake kanggo mbusak ion logam abot sing ana ing banyu amarga kegiatan industri.
Tujuan liyane
Ingindustri metalurgi: agen pamisah, pamisahan, ekstraksi kalium brine,rubidium,sesium, lan liya-liyane.
Industri petrokimia,katalis,pengering, panyerep
Pertanian:kondisioner lemah
Obat: ngemot perakzeolitagen antibakteri.
5Å
Formula kimia: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O
Rasio silika-alumina: SiO2/Al2O3≈2
Produksi
Saringan molekuler 5A diprodhuksi kanthi ijol-ijolan kation sakakalsiumkanggonatriuming saringan molekuler 4A (Deleng ing ndhuwur)
Panggunaan
Lima-ångströmSaringan molekuler (5Å) asring digunakake inglenga bumiindustri, utamane kanggo pemurnian aliran gas lan ing laboratorium kimia kanggo misahakesenyawalan bahan wiwitan reaksi pangatusan. Bahan-bahan iki ngandhut pori-pori cilik kanthi ukuran sing tepat lan seragam, lan utamane digunakake minangka adsorben kanggo gas lan cairan.
Saringan molekuler limang-ångström digunakake kanggo nggaringakegas alam, bebarengan karo pagelarandesulfurisasilandekarbonasisaka gas kasebut. Iki uga bisa digunakake kanggo misahake campuran oksigen, nitrogen lan hidrogen, lan n-hidrokarbon lilin-lenga saka hidrokarbon bercabang lan polisiklik.
Saringan molekuler limang-ångström disimpen ing suhu kamar, kanthikelembapan relatifkurang saka 90% ing tong kardus utawa kemasan karton. Saringan molekuler ora kena langsung kena udara lan banyu, asam lan alkali kudu dihindari.
Morfologi saringan molekuler
Saringan molekuler kasedhiya ing macem-macem wujud lan ukuran. Nanging manik-manik bunder nduweni kaunggulan tinimbang wujud liyane amarga nawakake penurunan tekanan sing luwih murah, tahan gesekan amarga ora duwe pinggiran sing landhep, lan duwe kekuatan sing apik, yaiku gaya remuk sing dibutuhake saben unit area luwih dhuwur. Saringan molekuler manik-manik tartamtu nawakake kapasitas panas sing luwih murah saengga kabutuhan energi sing luwih murah sajrone regenerasi.
Kauntungan liyane saka nggunakake saringan molekul manik-manik yaiku kapadhetan massal biasane luwih dhuwur tinimbang bentuk liyane, saengga kanggo kabutuhan adsorpsi sing padha, volume saringan molekul sing dibutuhake luwih sithik. Dadi nalika nindakake de-bottlenecking, wong bisa nggunakake saringan molekul manik-manik, ngemot luwih akeh adsorben ing volume sing padha, lan ngindhari modifikasi wadhah.
Wektu kiriman: 18 Juli 2023
