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

En molekylsikt er et materiale med porer (svært små hull) av jevn størrelse.Disse porediametrene ligner i størrelse på små molekyler, og dermed kan ikke store molekyler komme inn eller adsorberes, mens mindre molekyler kan.Når en blanding av molekyler migrerer gjennom det stasjonære laget av porøst, halvfast stoff referert til som en sikt (eller matrise), forlater komponentene med høyest molekylvekt (som ikke er i stand til å passere inn i de molekylære porene) sengen først, etterfulgt av suksessivt mindre molekyler.Noen molekylsikter brukes i størrelseseksklusjonskromatografi, en separasjonsteknikk som sorterer molekyler basert på deres størrelse.Andre molekylsikter brukes som tørkemidler (noen eksempler inkluderer aktivt kull og silikagel).
Porediameteren til en molekylsikt måles i ångström (Å) eller nanometer (nm).I henhold til IUPAC-notasjonen har mikroporøse materialer porediametere på mindre enn 2 nm (20 Å) og makroporøse materialer har porediametre på større enn 50 nm (500 Å);den mesoporøse kategorien ligger altså i midten med porediametere mellom 2 og 50 nm (20–500 Å).
Materialer
Molekylære sikter kan være mikroporøst, mesoporøst eller makroporøst materiale.
Mikroporøst materiale (
●Zeolitter (aluminiumsilikatmineraler, må ikke forveksles 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
●Leirer
●Montmorillonittblandinger
●Halloysitt (endelitt): To vanlige former er funnet, når hydrert leiren viser en 1 nm avstand mellom lagene og når dehydrert (meta-halloysitt) er avstanden 0,7 nm.Halloysitt forekommer naturlig som små sylindre med gjennomsnittlig diameter på 30 nm med 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)
Applikasjoner[rediger]
Molekylære sikter 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 for å tørke løsemiddel."Siver" har vist seg å være overlegne tradisjonelle tørketeknikker, som ofte bruker aggressive tørkemidler.
Under begrepet zeolitter brukes molekylsikter til et bredt spekter av katalytiske applikasjoner.De katalyserer isomerisering, alkylering og epoksidering, og brukes i storskala industrielle prosesser, inkludert hydrokrakking og væskekatalytisk krakking.
De brukes også i filtrering av luftforsyninger til pusteapparater, for eksempel de som brukes av dykkere og brannmenn.I slike applikasjoner tilføres luften av en luftkompressor og føres gjennom et patronfilter som, avhengig av applikasjonen, er fylt med molekylsikt og/eller aktivert kull, og til slutt brukes til å lade pustelufttanker. Slik filtrering kan fjerne partikler. og kompressoreksosprodukter fra pustelufttilførselen.
FDA-godkjenning.
US FDA har per 1. april 2012 godkjent natriumaluminiumsilikat for direkte kontakt med forbruksartikler under 21 CFR 182.2727. Før denne godkjenningen hadde EU brukt molekylsikter med legemidler og uavhengige tester antydet at molekylsikter oppfyller alle myndighetskrav, men industrien hadde ikke vært villig til å finansiere den dyre testingen som kreves for godkjenning fra myndighetene.
Regenerering
Metoder for regenerering av molekylsikter inkluderer trykkendring (som i oksygenkonsentratorer), oppvarming og spyling med en bæregass (som når den brukes i etanoldehydrering), eller oppvarming under høyvakuum.Regenereringstemperaturer varierer fra 175 °C (350 °F) til 315 °C (600 °F) avhengig av molekylsikttype.Derimot 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 "sprette" når de utsettes for nok vann.Dette er forårsaket av brudd på silikakulene når de kommer i kontakt med vannet.

Modell	Pore ​​diameter (Ångström)	Bulkdensitet (g/ml)	Adsorbert vann (% vekt/vekt)	Slitasje eller slitasje, W(% vekt/vekt)	Bruk
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Uttørkingavpetroleumssprekkinggass ​​og alkener, selektiv adsorpsjon av H2O iisolert glass (IG)og polyuretan, tørking avetanol drivstofffor blanding med bensin.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorpsjon av vann inatriumaluminiumsilikatsom er godkjent av FDA (seunder) brukes som molekylsikt i medisinske beholdere for å holde innholdet tørt og sommattilsetningå haE-nummerE-554 (anti-kakemiddel);Foretrukket for statisk dehydrering i lukkede væske- eller gasssystemer, f.eks. i emballasje av legemidler, elektriske komponenter og bedervelige kjemikalier;vannrensing i trykkeri- og plastsystemer og tørking av mettede hydrokarbonstrømmer.Adsorberte arter inkluderer SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 og C3H6.Generelt betraktet 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 flytepunktdepresjon avluftfart parafinogdieselog alkenseparasjon
5Å liten oksygenanriket	5	0,4–0,8	≥23		Spesielt designet for medisinsk eller sunn oksygengenerator[kilde trengs]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Tørking og rensing av luft;dehydreringogavsvovlingav naturgass ogflytende petroleumsgass;oksygenoghydrogenproduksjon avtrykksvingadsorpsjonprosess
10X	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
13X	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, separering av nitrogen fra oksygen i oksygenkonsentratorer
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Søtning(fjerning avtioler) avflydrivstoffog tilsvarendeflytende hydrokarboner

Adsorpsjonsevner

3Å

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

Silika-aluminiumoksyd forhold: SiO2/Al2O3≈2

Produksjon

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

Bruk

3Å molekylsikter adsorberer ikke molekyler hvis diameter er større enn 3 Å.Egenskapene til disse molekylsiktene inkluderer rask adsorpsjonshastighet, hyppig regenereringsevne, god knusningsmotstand ogmotstand mot forurensning.Disse funksjonene kan forbedre både effektiviteten og levetiden til silen.3Å molekylsikter er det nødvendige tørkemiddelet i petroleums- og kjemisk industri for raffinering av olje, polymerisering og kjemisk gass-væske dybdetørking.

3Å molekylsikter brukes til å tørke en rekke materialer, som f.eksetanol, luft,kjølemidler,naturgassogumettede hydrokarboner.Sistnevnte inkluderer cracking gass,acetylen,etylen,propylenogbutadien.

3Å molekylsikt brukes til å fjerne vann fra etanol, som senere kan brukes direkte som biodrivstoff eller indirekte til å produsere ulike 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 enazeotropved en konsentrasjon på rundt 95,6 vektprosent, brukes molekylsiktperler for å separere etanol og vann på molekylært nivå ved å adsorbere vannet inn i perlene og la etanolen passere fritt.Når perlene er fulle av vann, kan temperatur eller trykk manipuleres, slik at vannet kan frigjøres fra molekylsilperlene.[15]

3Å molekylsikter lagres ved romtemperatur, med en relativ luftfuktighet 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 sikt er relativt grei da det verken krever høye trykk eller spesielt høye temperaturer.Typisk vandige løsninger avnatriumsilikatognatriumaluminatkombineres ved 80 °C.Det løsemiddelimpregnerte produktet "aktiveres" ved "baking" ved 400 °C 4A sikter fungerer som forløperen til 3A og 5A sikter gjennomkationbytteavnatriumtilkalium(for 3A) ellerkalsium(for 5A)

Bruk

Tørking av løsemidler

4Å molekylsikter er mye brukt til å tørke laboratorieløsningsmidler.De kan absorbere vann og andre molekyler med en kritisk diameter 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 fremstilling av argon).

 

Polyestermiddeltilsetninger[redigere]

Disse molekylsiktene brukes til å hjelpe vaskemidler da de kan produsere demineralisert vann gjennomkalsiumionebytte, fjerne og forhindre avleiring av smuss.De er mye brukt til å erstattefosfor.4Å molekylsikten spiller en viktig rolle for å erstatte natriumtripolyfosfat som vaskemiddelhjelpemiddel for å redusere miljøpåvirkningen av vaskemidlet.Den kan også brukes som ensåpeformingsmiddel og inntannkrem.

Behandling av skadelig avfall

4Å molekylsikter kan rense kloakk av kationiske arter som f.eksammoniumioner, Pb2+, Cu2+, Zn2+ og Cd2+.På grunn av den høye selektiviteten for NH4+ har de blitt brukt i felten for å bekjempeeutrofieringog andre effekter i vannveier på grunn av for mye ammoniumioner.4Å 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,cesium, etc.

Petrokjemisk industri,katalysator,tørkemiddeladsorbent

Jordbruk:jordforbedringsmiddel

Medisin: last sølvzeolittantibakterielt middel.

5Å

Kjemisk formel: 0,7CaO•0,30Na2O•Al2O3•2,0SiO2 •4,5H2O

Silika-aluminiumoksyd forhold: SiO2/Al2O3≈2

Produksjon

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

Bruk

Fem-ångström(5Å) molekylsikter brukes ofte ipetroleumindustri, spesielt for rensing av gassstrømmer og i kjemilaboratoriet for separeringforbindelserog tørking av reaksjonsutgangsmaterialer.De inneholder bittesmå porer av presis og jevn størrelse, og brukes hovedsakelig som adsorbent for gasser og væsker.

Fem-ångström molekylsikter brukes til å tørkenaturgass, sammen med å opptreavsvovlingogdekarboneringav gassen.De kan også brukes til å skille blandinger av oksygen, nitrogen og hydrogen, og olje-voks-n-hydrokarboner fra forgrenede og polysykliske hydrokarboner.

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

Morfologi av molekylsikter

Molekylære sikter er tilgjengelige i forskjellige former og størrelser.Men de sfæriske kulene har fordel fremfor andre former da de gir lavere trykkfall, er slitasjebestandige da de ikke har noen skarpe kanter, og har god styrke, dvs. knusningskraften som kreves per arealenhet er høyere.Enkelte perleformede molekylsikter gir lavere varmekapasitet og dermed lavere energibehov under regenerering.

Den andre fordelen med å bruke perleformede molekylsikter er at bulkdensiteten vanligvis er høyere enn annen form, og derfor er det mindre molekylsilvolumet for samme adsorpsjonsbehov.Således kan man bruke molekylsikter med perler, fylle mer adsorbent i samme volum og unngå karmodifikasjoner mens man fjerner flaskehalser.