Molekulyar elak - bu bir xil o'lchamdagi teshiklari (juda kichik teshiklari) bo'lgan material. Bu teshik diametrlari kichik molekulalarga o'xshash va shuning uchun katta molekulalar kira olmaydi yoki adsorbsiyalana olmaydi, kichikroq molekulalar esa kira oladi. Molekulalar aralashmasi elak (yoki matritsa) deb ataladigan g'ovakli, yarim qattiq moddaning statsionar qatlami orqali o'tayotganda, eng yuqori molekulyar og'irlikdagi komponentlar (molekulyar teshiklarga o'tolmaydi) qatlamni avval tark etadi, keyin esa ketma-ket kichikroq molekulalar keladi. Ba'zi molekulyar elaklar molekulalarni o'lchamlariga qarab saralaydigan ajratish texnikasi bo'lgan o'lchamni istisno qiluvchi xromatografiyada qo'llaniladi. Boshqa molekulyar elaklar quritgich sifatida ishlatiladi (ba'zi misollar faollashtirilgan ko'mir va silika gelini o'z ichiga oladi).
Molekulyar elakning g'ovak diametri angström (Å) yoki nanometr (nm) da o'lchanadi. IUPAC yozuviga ko'ra, mikrog'ovak materiallarning g'ovak diametri 2 nm dan kam (20 Å) va makrog'ovak materiallarning g'ovak diametri 50 nm dan (500 Å) katta; shuning uchun mezog'ovak kategoriya o'rtada joylashgan bo'lib, g'ovak diametri 2 dan 50 nm gacha (20–500 Å) bo'ladi.
Materiallar
Molekulyar elaklar mikrogözenekli, mezogözenekli yoki makrogözenekli material bo'lishi mumkin.
Mikroporoz material (
●Zeolitlar (aluminosilikat minerallari, alyuminiy silikat bilan adashtirmaslik kerak)
●Zeolit LTA: 3–4 Å
●Gözenekli shisha: 10 Å (1 nm) va undan yuqori
●Faol uglerod: 0–20 Å (0–2 nm) va undan yuqori
● Gillar
● Montmorillonit aralashmalari
●Galloysit (endelit): Ikkita keng tarqalgan shakl mavjud: gidratlanganda loy qatlamlar orasida 1 nm masofani, suvsizlanganda esa (meta-galloysit) esa 0,7 nm masofani tashkil qiladi. Galloysit tabiiy ravishda o'rtacha diametri 30 nm va uzunligi 0,5 dan 10 mikrometrgacha bo'lgan kichik silindrlar shaklida uchraydi.
Mezoporoz material (2–50 nm)
Kremniy dioksidi (kremniy geli tayyorlash uchun ishlatiladi): 24 Å (2,4 nm)
Makrogözenekli material (>50 nm)
Makrogözenekli kremniy, 200–1000 Å (20–100 nm)
Ilovalar[tahrirlash]
Molekulyar elaklar ko'pincha neft sanoatida, ayniqsa gaz oqimlarini quritish uchun ishlatiladi. Masalan, suyuq tabiiy gaz (LNG) sanoatida muz yoki metan klatrat tufayli tiqilib qolishning oldini olish uchun gaz tarkibidagi suv miqdorini 1 ppmv dan kamgacha kamaytirish kerak.
Laboratoriyada erituvchini quritish uchun molekulyar elaklar qo'llaniladi. "Elaklar" ko'pincha agressiv quritgichlardan foydalanadigan an'anaviy quritish usullaridan ustun ekanligi isbotlangan.
Zeolitlar atamasi ostida molekulyar elaklar katalitik qo'llanmalarning keng doirasi uchun ishlatiladi. Ular izomerizatsiya, alkilatsiya va epoksidlanishni katalizlaydi va gidrokreking va suyuq katalitik kreking kabi yirik sanoat jarayonlarida qo'llaniladi.
Ular, shuningdek, nafas olish apparatlari uchun havo ta'minotini filtrlashda ham qo'llaniladi, masalan, akvalangchilar va o't o'chiruvchilar tomonidan ishlatiladiganlar. Bunday dasturlarda havo havo kompressori orqali ta'minlanadi va kartrij filtridan o'tkaziladi, u dasturga qarab molekulyar elak va/yoki faollashtirilgan uglerod bilan to'ldiriladi va nihoyat nafas olish havosi baklarini zaryadlash uchun ishlatiladi. Bunday filtrlash nafas olish havosi ta'minotidan zarrachalar va kompressor chiqindi mahsulotlarini olib tashlashi mumkin.
FDA tomonidan tasdiqlangan.
AQSh FDA 2012-yil 1-aprel holatiga ko'ra, 21 CFR 182.2727 ostida iste'mol qilinadigan mahsulotlar bilan bevosita aloqa qilish uchun natriy alyuminosilikatni tasdiqladi. Ushbu tasdiqdan oldin Yevropa Ittifoqi farmatsevtika mahsulotlari bilan molekulyar elaklardan foydalangan va mustaqil sinovlar molekulyar elaklar barcha hukumat talablariga javob berishini ko'rsatgan, ammo sanoat hukumat tasdiqlashi uchun zarur bo'lgan qimmat sinovlarni moliyalashtirishni istamagan.
Qayta tiklanish
Molekulyar elaklarni regeneratsiya qilish usullari bosimni o'zgartirish (kislorod konsentratorlaridagi kabi), tashuvchi gaz bilan isitish va tozalash (etanolni suvsizlantirishda ishlatilgandagi kabi) yoki yuqori vakuum ostida isitishni o'z ichiga oladi. Regeneratsiya harorati molekulyar elak turiga qarab 175 °C (350 °F) dan 315 °C (600 °F) gacha o'zgaradi. Aksincha, silika gelini oddiy pechda ikki soat davomida 120 °C (250 °F) gacha qizdirish orqali regeneratsiya qilish mumkin. Biroq, ba'zi silika gel turlari yetarli miqdorda suvga duchor bo'lganda "yorilib" ketadi. Bu suv bilan aloqa qilganda silika sharlarining sinishi natijasida yuzaga keladi.
| Model | Teshik diametri (Angström) | Ommaviy zichlik (g/ml) | Adsorbsiyalangan suv (% w/w) | Yemirilish yoki aşınma, W(% w/w) | Foydalanish |
| 3Å | 3 | 0.60–0.68 | 19–20 | 0.3–0.6 | Quritishningneft krekingigaz va alkenlar, H2O ning selektiv adsorbsiyasiizolyatsiyalangan shisha (IG)va poliuretan, quritishetanol yoqilg'isibenzin bilan aralashtirish uchun. |
| 4Å | 4 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.6 | Suvning adsorbsiyasinatriy alyuminosilikatFDA tomonidan tasdiqlangan (qarangpastda) tarkibini quruq va quruq holda saqlash uchun tibbiy idishlarda molekulyar elak sifatida ishlatiladioziq-ovqat qo'shimchasiega bo'lishElektron raqamE-554 (yopishqoqlikka qarshi vosita); Yopiq suyuq yoki gaz tizimlarida, masalan, dori vositalari, elektr komponentlari va tez buziladigan kimyoviy moddalarni qadoqlashda statik suvsizlantirish uchun afzalroq; bosma va plastmassa tizimlarida suvni tozalash va to'yingan uglevodorod oqimlarini quritish. Adsorbsiyalangan turlarga SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 va C3H6 kiradi. Odatda qutbli va qutbsiz muhitlarda universal quritish vositasi hisoblanadi;[12]ajratishtabiiy gazvaalkenlar, azotga sezgir bo'lmagan suvda adsorbsiyapoliuretan |
| 5Å-DW | 5 | 0,45–0,50 | 21–22 | 0.3–0.6 | Yog'sizlantirish va quyish nuqtasining pasayishiaviatsiya kerosinvadizelva alkenlarni ajratish |
| 5Å kichik kislorod bilan boyitilgan | 5 | 0,4–0,8 | ≥23 | Tibbiy yoki sog'lom kislorod generatori uchun maxsus ishlab chiqilgan [iqtibos kerak] | |
| 5Å | 5 | 0.60–0.65 | 20–21 | 0.3–0.5 | Havoni quritish va tozalash;suvsizlanishvaoltingugurtni yo'qotishtabiiy gaz vasuyuq neft gazi;kislorodvavodorodishlab chiqarishbosim o'zgarishi adsorbsiyasijarayon |
| 10X | 8 | 0,50–0,60 | 23–24 | 0.3–0.6 | Yuqori samarali sorbsiya, gaz va suyuqliklarni quritish, dekarburizatsiya qilish, desulfurizatsiya qilish va ajratishda qo'llaniladiaromatik uglevodorod |
| 13X | 10 | 0,55–0,65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Neft gazi va tabiiy gazni quritish, desulfurizatsiya qilish va tozalash |
| 13X-AS | 10 | 0,55–0,65 | 23–24 | 0.3–0.5 | Dekarburizatsiyava havo ajratish sanoatida quritish, kislorod konsentratorlarida azotni kisloroddan ajratish |
| Cu-13X | 10 | 0,50–0,60 | 23–24 | 0.3–0.5 | Shirinlik(olib tashlashtiollar) ningaviatsiya yoqilg'isiva mos keladigansuyuq uglevodorodlar |
Adsorbsiya qobiliyatlari
3Å
Taxminiy kimyoviy formula: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O
Silika-alyuminiy oksidi nisbati: SiO2/ Al2O3≈2
Ishlab chiqarish
3A molekulyar elaklar kation almashinuvi orqali ishlab chiqariladikaliyuchunnatriy4A molekulyar elaklarda (pastga qarang)
Foydalanish
3Å molekulyar elaklar diametri 3 Å dan katta bo'lgan molekulalarni adsorbtsiya qilmaydi. Ushbu molekulyar elaklarning xususiyatlariga tez adsorbtsiya tezligi, tez-tez regeneratsiya qobiliyati, yaxshi maydalashga chidamlilik va boshqalar kiradi.ifloslanishga qarshilikBu xususiyatlar elakning samaradorligini ham, ishlash muddatini ham yaxshilashi mumkin. 3Å molekulyar elaklar neft va kimyo sanoatida neftni qayta ishlash, polimerizatsiya va kimyoviy gaz-suyuqlik chuqurligida quritish uchun zarur bo'lgan quritgich hisoblanadi.
3Å molekulyar elaklar turli xil materiallarni quritish uchun ishlatiladi, masalanetanol, havo,sovutgichlar,tabiiy gazvato'yinmagan uglevodorodlarIkkinchisiga kreking gazi kiradi,asetilen,etilen,propilenvabutadien.
3Å molekulyar elak etanoldan suvni olib tashlash uchun ishlatiladi, keyinchalik u to'g'ridan-to'g'ri bioyoqilg'i sifatida yoki bilvosita kimyoviy moddalar, oziq-ovqat, farmatsevtika va boshqalar kabi turli xil mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Oddiy distillash etanol ishlab chiqarish oqimlaridan barcha suvni (etanol ishlab chiqarishdan kelib chiqadigan kiruvchi qo'shimcha mahsulot) olib tashlay olmasligi sababli,azeotropOg'irligi bo'yicha taxminan 95,6 foiz konsentratsiyada, molekulyar elak boncuklari suvni boncuklarga adsorblash va etanolning erkin o'tishiga imkon berish orqali etanol va suvni molekulyar darajada ajratish uchun ishlatiladi. Boncuklar suv bilan to'lgandan so'ng, harorat yoki bosimni boshqarish mumkin, bu esa suvni molekulyar elak boncuklaridan chiqarishga imkon beradi.[15]
3Å molekulyar elaklar xona haroratida, nisbiy namlik 90% dan oshmaydigan joyda saqlanadi. Ular suv, kislotalar va ishqorlardan uzoqroq tutilgan holda, past bosim ostida muhrlanadi.
4Å
Kimyoviy formula: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O
Kremniy-alyuminiy nisbati: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)
Ishlab chiqarish
4Å elakni ishlab chiqarish nisbatan oson, chunki u na yuqori bosimni, na ayniqsa yuqori haroratni talab qiladi. Odatda suvli eritmalarnatriy silikatvanatriy alyuminat80 °C da birlashtiriladi. Erituvchi bilan singdirilgan mahsulot 400 °C da "pishirish" orqali "faollashtiriladi". 4A elaklar 3A va 5A elaklarining oldingi qismi bo'lib xizmat qiladi.kation almashinuviningnatriyuchunkaliy(3A uchun) yokikaltsiy(5A uchun)
Foydalanish
Quritish erituvchilari
4Å molekulyar elaklar laboratoriya erituvchilarini quritish uchun keng qo'llaniladi. Ular suv va NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 va C2H4 kabi kritik diametri 4 Å dan kam bo'lgan boshqa molekulalarni yuta oladi. Ular suyuqlik va gazlarni quritish, tozalash va tozalashda (masalan, argon tayyorlashda) keng qo'llaniladi.
Polyester agent qo'shimchalari [tahrirlash]
Ushbu molekulyar elaklar yuvish vositalariga yordam berish uchun ishlatiladi, chunki ular demineralizatsiya qilingan suvni ishlab chiqarishi mumkinkaltsiyion almashinuvi, axloqsizlikni olib tashlash va oldini olish. Ular keng qo'llaniladifosfor4Å molekulyar elak yuvish vositasining atrof-muhitga ta'sirini yumshatish uchun natriy tripolifosfatni yuvish vositasi sifatida almashtirishda muhim rol o'ynaydi. Bundan tashqari, u...sovunhosil qiluvchi vosita va ichidatish pastasi.
Zararli chiqindilarni qayta ishlash
4Å molekulyar elaklar kation turlarining oqava suvlarini tozalashi mumkin, masalanammoniyionlari, Pb2+, Cu2+, Zn2+ va Cd2+. NH4+ uchun yuqori selektivlik tufayli ular dala sharoitida kurashish uchun muvaffaqiyatli qo'llanilgan.evtrofikatsiyava suv yo'llarida ortiqcha ammoniy ionlari tufayli yuzaga keladigan boshqa ta'sirlar. 4Å molekulyar elaklar sanoat faoliyati tufayli suvda mavjud bo'lgan og'ir metall ionlarini olib tashlash uchun ham ishlatilgan.
Boshqa maqsadlar
Themetallurgiya sanoati: ajratuvchi vosita, ajratish, sho'r suvda kaliyni ekstraktsiya qilish,rubidiy,seziyva boshqalar.
Neft-kimyo sanoati,katalizator,qurituvchi, adsorbent
Qishloq xo'jaligi:tuproqni yumshatuvchi vosita
Tibbiyot: kumush yuklangzeolitantibakterial vosita.
5Å
Kimyoviy formula: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O
Silika-alyuminiy oksidi nisbati: SiO2/ Al2O3≈2
Ishlab chiqarish
5A molekulyar elaklar kation almashinuvi orqali ishlab chiqariladikaltsiyuchunnatriy4A molekulyar elaklarda (yuqoriga qarang)
Foydalanish
Besh-ångström(5Å) molekulyar elaklar ko'pincha ishlatiladineftsanoat, ayniqsa gaz oqimlarini tozalash va kimyo laboratoriyasida ajratish uchunbirikmalarva quritish reaksiyasining boshlang'ich materiallari. Ular aniq va bir xil o'lchamdagi mayda teshiklarni o'z ichiga oladi va asosan gazlar va suyuqliklar uchun adsorbent sifatida ishlatiladi.
Quritish uchun besh angström molekulyar elaklar ishlatiladitabiiy gazijro etish bilan birgaoltingugurtni yo'qotishvadekarbonatsiyagazning. Ular, shuningdek, kislorod, azot va vodorod aralashmalarini, shuningdek, neft-mum n-uglevodorodlarini tarmoqlangan va politsiklik uglevodorodlardan ajratish uchun ham ishlatilishi mumkin.
Besh angström molekulyar elaklar xona haroratida, a bilan saqlanadinisbiy namlikkarton bochkalarda yoki karton qadoqlarda 90% dan kam. Molekulyar elaklar havo va suvga to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qilmasligi kerak, kislotalar va ishqorlardan saqlanish kerak.
Molekulyar elaklarning morfologiyasi
Molekulyar elaklar turli shakl va o'lchamlarda mavjud. Ammo sharsimon munchoqlar boshqa shakllarga nisbatan afzalliklarga ega, chunki ular pastroq bosim pasayishini ta'minlaydi, o'tkir qirralari yo'qligi sababli yemirilishga chidamli va yaxshi mustahkamlikka ega, ya'ni birlik maydoniga talab qilinadigan ezish kuchi yuqoriroq. Ba'zi munchoqli molekulyar elaklar pastroq issiqlik sig'imini taklif qiladi, shuning uchun regeneratsiya paytida energiya talabi kamayadi.
Munchoqli molekulyar elaklardan foydalanishning yana bir afzalligi shundaki, hajm zichligi odatda boshqa shakllarga qaraganda yuqori bo'ladi, shuning uchun bir xil adsorbsiya talabi uchun molekulyar elak hajmi kamroq bo'ladi. Shunday qilib, shishani tozalash jarayonida munchoqli molekulyar elaklardan foydalanish, bir xil hajmda ko'proq adsorbentni yuklash va har qanday idish o'zgarishidan qochish mumkin.
Nashr vaqti: 2023-yil 18-iyul
