En molekylsikt er et materiale med porer (svært små hull) av ensartet størrelse

En molekylsikt er et materiale med porer (svært små hull) av ensartet størrelse. Disse porediametrene er like store som små molekyler, og dermed kan ikke store molekyler trenge inn i eller bli adsorbert, mens mindre molekyler kan. Når en blanding av molekyler migrerer gjennom det stasjonære laget av porøst, halvfast stoff referert til som en sil (eller matrise), forlater komponentene med høyest molekylvekt (som ikke klarer å passere inn i de molekylære porene) laget først, etterfulgt av stadig mindre molekyler. Noen molekylsikter brukes i størrelseseksklusjonskromatografi, en separasjonsteknikk som sorterer molekyler basert på størrelse. Andre molekylsikter brukes som tørkemidler (noen eksempler inkluderer aktivt kull og silikagel).
Porediameteren til en molekylsikt måles i ångstrøm (Å) eller nanometer (nm). I følge IUPAC-notasjonen har mikroporøse materialer porediametre på mindre enn 2 nm (20 Å) og makroporøse materialer har porediametre på større enn 50 nm (500 Å); den mesoporøse kategorien ligger dermed i midten med porediametre mellom 2 og 50 nm (20–500 Å).
Materialer
Molekylsikter kan være mikroporøse, mesoporøse eller makroporøse materialer.
Mikroporøst materiale (
●Zeolitter (aluminiumsilikatmineraler, ikke å forveksle med aluminiumsilikat)
●Zeolitt LTA: 3–4 Å
●Porøst glass: 10 Å (1 nm) og oppover
● Aktivt karbon: 0–20 Å (0–2 nm) og oppover
● Leire
●Montmorillonittblandinger
● Halloysitt (endelitt): To vanlige former finnes. Når leiren er hydrert, har den en lagavstand på 1 nm, og når den er dehydrert (meta-halloysitt) er avstanden 0,7 nm. Halloysitt forekommer naturlig som små sylindere som har en gjennomsnittlig diameter på 30 nm og lengder mellom 0,5 og 10 mikrometer.
Mesoporøst materiale (2–50 nm)
Silisiumdioksid (brukes til å lage silikagel): 24 Å (2,4 nm)
Makroporøst materiale (>50 nm)
Makroporøs silika, 200–1000 Å (20–100 nm)
Søknader[rediger]
Molekylsikter brukes ofte i petroleumsindustrien, spesielt for tørking av gassstrømmer. For eksempel, i flytende naturgass (LNG)-industrien, må vanninnholdet i gassen reduseres til mindre enn 1 ppmv for å forhindre blokkeringer forårsaket av is eller metanklatrat.
I laboratoriet brukes molekylsikter til å tørke løsemidler. «Sikter» har vist seg å være bedre enn tradisjonelle tørketeknikker, som ofte bruker aggressive tørkemidler.
Under betegnelsen zeolitter brukes molekylsikter til en rekke katalytiske anvendelser. De katalyserer isomerisering, alkylering og epoksidering, og brukes i storskala industrielle prosesser, inkludert hydrokrakking og fluidkatalytisk krakking.
De brukes også til filtrering av luftforsyninger til pusteapparater, for eksempel de som brukes av dykkere og brannmenn. I slike applikasjoner tilføres luft av en luftkompressor og føres gjennom et patronfilter som, avhengig av applikasjonen, er fylt med molekylsikt og/eller aktivt karbon, og til slutt brukes til å fylle pustelufttanker. Slik filtrering kan fjerne partikler og kompressoravgassprodukter fra pusteluftforsyningen.
FDA-godkjenning.
Det amerikanske FDA har per 1. april 2012 godkjent natriumaluminosilikat for direkte kontakt med forbruksvarer i henhold til 21 CFR 182.2727. Før denne godkjenningen hadde EU brukt molekylsikt med legemidler, og uavhengig testing antydet at molekylsikt oppfyller alle myndighetskrav, men industrien hadde ikke vært villig til å finansiere den dyre testingen som kreves for myndighetsgodkjenning.
Regenerering
Metoder for regenerering av molekylsikter inkluderer trykkendring (som i oksygenkonsentratorer), oppvarming og spyling med en bærergass (som ved bruk i etanoledehydrering), eller oppvarming under høyt vakuum. Regenereringstemperaturer varierer fra 175 °C (350 °F) til 315 °C (600 °F), avhengig av molekylsikttype. I motsetning til dette kan silikagel regenereres ved å varme den opp i en vanlig ovn til 120 °C (250 °F) i to timer. Noen typer silikagel vil imidlertid "poppe" når de utsettes for nok vann. Dette er forårsaket av brudd i silikakulene når de kommer i kontakt med vannet.

Modell	Porediameter (Ångstrøm)	Bulktetthet (g/ml)	Adsorbert vann (% vekt/vekt)	Slitasje eller abrasjon, W(% vekt/vekt)	Bruk
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Uttørkingavpetroleumskrakkinggass ​​og alkener, selektiv adsorpsjon av H2O iisolert glass (IG)og polyuretan, tørking avetanoldrivstofffor blanding med bensin.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorpsjon av vann inatriumaluminosilikatsom er FDA-godkjent (seunder) brukt som molekylsikt i medisinske beholdere for å holde innholdet tørt ogtilsetningsstoff i matå haE-nummerE-554 (antiklumpemiddel); Foretrukket for statisk dehydrering i lukkede væske- eller gasssystemer, f.eks. i emballasje av legemidler, elektriske komponenter og lettbedervelige kjemikalier; vannfanging i trykk- og plastsystemer og tørking av mettede hydrokarbonstrømmer. Adsorberte stoffer inkluderer SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 og C3H6. Generelt ansett som et universelt tørkemiddel i polare og ikke-polare medier;[12]separasjon avnaturgassogalkener, adsorpsjon av vann i ikke-nitrogenfølsommepolyuretan
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Avfetting og hellepunktsnedsettelse avluftfart parafinogdiesel, og alkenseparasjon
5 Å liten oksygenanriket	5	0,4–0,8	≥23		Spesialdesignet for medisinsk eller helsemessig oksygengeneratorsitat nødvendig]
5 Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Uttørking og rensing av luft;dehydreringogavsvovlingav naturgass ogflytende petroleumsgass;oksygenoghydrogenproduksjon avtrykksvingningsadsorpsjonbehandle
10 ganger	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Høyeffektiv sorpsjon, brukt i uttørking, avkarbonisering, avsvovling av gass og væsker og separasjon avaromatisk hydrokarbon
13 ganger	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Tørking, avsvovling og rensing av petroleumsgass og naturgass
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Avkarboniseringog uttørking i luftseparasjonsindustrien, separasjon av nitrogen fra oksygen i oksygenkonsentratorer
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Søtningsmiddel(fjerning avtioler) avflydrivstoffog tilsvarendeflytende hydrokarboner

Adsorpsjonsegenskaper

3Å

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

Silisiumdioksyd-alumina-forhold: SiO2/Al2O3≈2

Produksjon

3A molekylsikter produseres ved kationbytting avkaliumtilnatriumi 4A molekylsikter (se nedenfor)

Bruk

3 Å molekylsikter adsorberer ikke molekyler med diametere større enn 3 Å. Egenskapene til disse molekylsiktene inkluderer rask adsorpsjonshastighet, hyppig regenereringsevne, god knusemotstand ogforurensningsmotstandDisse egenskapene kan forbedre både effektiviteten og levetiden til silen. 3 Å molekylsikter er det nødvendige tørkemidlet i petroleums- og kjemisk industri for raffinering av olje, polymerisering og kjemisk dybdetørking av gass og væske.

3Å molekylsikter brukes til å tørke en rekke materialer, som for eksempeletanol, luft,kjølemidler,naturgassogumettede hydrokarbonerSistnevnte inkluderer krakkinggass,acetylen,etylen,propylenogbutadien.

En 3 Å molekylsikt brukes til å fjerne vann fra etanol, som senere kan brukes direkte som biodrivstoff eller indirekte til å produsere forskjellige produkter som kjemikalier, matvarer, legemidler og mer. Siden normal destillasjon ikke kan fjerne alt vannet (et uønsket biprodukt fra etanolproduksjon) fra etanolprosessstrømmer på grunn av dannelsen av enazeotropMed en konsentrasjon på rundt 95,6 vektprosent brukes molekylsiktkuler til å separere etanol og vann på molekylært nivå ved å adsorbere vannet inn i kulene og la etanolen passere fritt. Når kulene er fulle av vann, kan temperatur eller trykk manipuleres, slik at vannet frigjøres fra molekylsiktkulene.[15]

3 Å molekylsikter oppbevares ved romtemperatur, med en relativ fuktighet på ikke mer enn 90 %. De er forseglet under redusert trykk, og holdes unna vann, syrer og alkalier.

4Å

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

Silisium-aluminium-forhold: 1:1 (SiO2/Al2O3≈2)

Produksjon

Produksjon av 4Å-sil er relativt enkel, da den verken krever høyt trykk eller spesielt høye temperaturer. Vanlige vandige løsninger avnatriumsilikatognatriumaluminatkombineres ved 80 °C. Det løsemiddelimpregnerte produktet "aktiveres" ved "baking" ved 400 °C. 4A-sikter fungerer som forløper til 3A- og 5A-sikter gjennomkationbytteavnatriumtilkalium(for 3A) ellerkalsium(for 5A)

Bruk

Tørkende løsemidler

4 Å molekylsikter er mye brukt til å tørke laboratorieløsningsmidler. De kan absorbere vann og andre molekyler med en kritisk diameter på mindre enn 4 Å, som NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 og C2H4. De er mye brukt i tørking, raffinering og rensing av væsker og gasser (som for eksempel fremstilling av argon).

 

Tilsetningsstoffer i polyesterredigere]

Disse molekylsiktene brukes til å hjelpe vaskemidler, ettersom de kan produsere demineralisert vann gjennomkalsiumionebytter, fjerner og forhindrer avleiring av smuss. De brukes mye til å erstattefosfor4Å molekylsil spiller en viktig rolle i å erstatte natriumtripolyfosfat som vaskemiddelhjelpemiddel for å redusere miljøpåvirkningen av vaskemidlet. Det kan også brukes som ensåpeformingsmiddel og itannkrem.

Håndtering av skadelig avfall

4Å molekylsikter kan rense kloakk for kationiske forbindelser somammoniumioner, Pb2+, Cu2+, Zn2+ og Cd2+. På grunn av den høye selektiviteten for NH4+ har de blitt brukt med hell i felten for å bekjempeeutrofieringog andre effekter i vannveier på grunn av for høye ammoniumioner. 4 Å molekylsikter har også blitt brukt til å fjerne tungmetallioner som finnes i vann på grunn av industrielle aktiviteter.

Andre formål

Demetallurgisk industri: separasjonsmiddel, separasjon, ekstraksjon av saltlake kalium,rubidium,cesiumosv.

Petrokjemisk industri,katalysator,tørkemiddel, absorberende

Jordbruk:jordforbedringsmiddel

Medisin: last sølvzeolittantibakterielt middel.

5 Å

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

Silisiumdioksyd-alumina-forhold: SiO2/Al2O3≈2

Produksjon

5A molekylsikter produseres ved kationbytting avkalsiumtilnatriumi 4A molekylsikter (se ovenfor)

Bruk

Fem-ångstrøm(5Å) molekylsikter brukes ofte ipetroleumindustrien, spesielt for rensing av gassstrømmer og i kjemilaboratoriet for separasjonforbindelserog tørkereaksjonsutgangsmaterialer. De inneholder ørsmå porer med presis og ensartet størrelse, og brukes hovedsakelig som et adsorbent for gasser og væsker.

Femångströms molekylsikter brukes til å tørkenaturgass, sammen med å opptreavsvovlingogdekarboniseringav gassen. De kan også brukes til å separere blandinger av oksygen, nitrogen og hydrogen, og olje-voks n-hydrokarboner fra forgrenede og polysykliske hydrokarboner.

Femångström-molekylsikter oppbevares ved romtemperatur, med enrelativ fuktighetmindre enn 90 % i pappfat eller kartongemballasje. Molekylsilene bør ikke utsettes direkte for luft og vann, syrer og alkalier bør unngås.

Morfologi av molekylsikter

Molekylsikter er tilgjengelige i forskjellige former og størrelser. Men de sfæriske kulene har fordeler fremfor andre former, ettersom de gir lavere trykkfall, er slitasjebestandige siden de ikke har noen skarpe kanter, og har god styrke, dvs. at knusekraften som kreves per arealenhet er høyere. Enkelte molekylsikter med kuler tilbyr lavere varmekapasitet og dermed lavere energibehov under regenerering.

Den andre fordelen med å bruke perleformede molekylsikter er at bulktettheten vanligvis er høyere enn for andre former, og dermed er det nødvendige volumet i molekylsikten mindre for samme adsorpsjonskrav. Når man fjerner flaskehalser, kan man bruke perleformede molekylsikter, legge inn mer adsorbent i samme volum og unngå modifikasjoner av beholderen.