Molekula kribrilo estas materialo kun poroj (tre malgrandaj truoj) de unuforma grandeco

Molekula kribrilo estas materialo kun poroj (tre malgrandaj truoj) de unuforma grandeco. Ĉi tiuj pordiametroj estas similaj laŭ grandeco al malgrandaj molekuloj, kaj tial grandaj molekuloj ne povas eniri aŭ esti adsorbitaj, dum pli malgrandaj molekuloj povas. Dum miksaĵo de molekuloj migras tra la senmova lito de pora, duonsolida substanco nomata kribrilo (aŭ matrico), la komponantoj de la plej alta molekula pezo (kiuj ne povas pasi en la molekulajn porojn) unue forlasas la liton, sekvataj de sinsekve pli malgrandaj molekuloj. Kelkaj molekulaj kribriloj estas uzataj en grandec-ekskluda kromatografio, apartiga tekniko kiu ordigas molekulojn laŭ ilia grandeco. Aliaj molekulaj kribriloj estas uzataj kiel sekigaĵoj (kelkaj ekzemploj inkluzivas aktivigitan lignokarbon kaj silikan ĝelon).
La pordiametro de molekula kribrilo estas mezurata en angstromoj (Å) aŭ nanometroj (nm). Laŭ la IUPAC-notacio, mikroporaj materialoj havas pordiametrojn malpli ol 2 nm (20 Å) kaj makroporaj materialoj havas pordiametrojn pli grandajn ol 50 nm (500 Å); la mezopora kategorio do situas en la mezo kun pordiametroj inter 2 kaj 50 nm (20–500 Å).
Materialoj
Molekulaj kribriloj povas esti mikroporaj, mezoporaj aŭ makroporaj materialoj.
Mikropora materialo (
●Zeolitoj (aluminosilikataj mineraloj, ne konfuzendaj kun aluminiosilikato)
●Zeolito LTA: 3–4 Å
●Pora vitro: 10 Å (1 nm), kaj pli
●Aktiva karbono: 0–20 Å (0–2 nm), kaj pli
●Argiloj
●Montmorilonito intermiksiĝas
●Haloisito (endelito): Du oftaj formoj troviĝas, kiam hidratigita la argilo montras 1 nm-an interspacon de la tavoloj kaj kiam senakvigita (meta-haloisito) la interspaco estas 0.7 nm. Haloisito nature troviĝas kiel malgrandaj cilindroj, kiuj averaĝe havas diametron de 30 nm kun longoj inter 0.5 kaj 10 mikrometroj.
Mezopora materialo (2–50 nm)
Silicia dioksido (uzata por fari silikan ĝelon): 24 Å (2.4 nm)
Makropora materialo (>50 nm)
Makropora silikoksido, 200–1000 Å (20–100 nm)
Aplikoj[redakti]
Molekulaj kribriloj ofte estas uzataj en la naftoindustrio, precipe por sekigi gasfluojn. Ekzemple, en la likva tergasa (LNG) industrio, la akvoenhavo de la gaso devas esti reduktita al malpli ol 1 ppmv por malhelpi blokadojn kaŭzitajn de glacio aŭ metana klatrato.
En la laboratorio, molekulaj kribriloj estas uzataj por sekigi solvilon. "Kribriloj" pruviĝis esti pli bonaj ol tradiciaj sekigteknikoj, kiuj ofte uzas agresemajn sekigilojn.
Sub la termino zeolitoj, molekulaj kribriloj estas uzataj por vasta gamo de katalizaj aplikoj. Ili katalizas izomerigon, alkiligon kaj epoksidigon, kaj estas uzataj en grandskalaj industriaj procezoj, inkluzive de hidrokrakado kaj fluida kataliza krakado.
Ili ankaŭ estas uzataj en la filtrado de aerprovizoj por spiraparatoj, ekzemple tiuj uzataj de skubo-plonĝistoj kaj fajrobrigadistoj. En tiaj aplikoj, aero estas provizita per aerkunpremilo kaj estas pasigita tra kartoĉa filtrilo, kiu, depende de la apliko, estas plenigita per molekula kribrilo kaj/aŭ aktivigita karbo, fine estante uzata por ŝargi spirajn aerujojn. Tia filtrado povas forigi partiklojn kaj kompresorajn ellasproduktojn el la spira aerprovizo.
FDA-aprobo.
La usona FDA (Usona Manĝaĵo kaj Medikamenta Administracio) ekde la 1-a de aprilo 2012 aprobis natrian aluminosilikaton por rekta kontakto kun konsumeblaj aĵoj laŭ 21 CFR 182.2727. Antaŭ ĉi tiu aprobo, la Eŭropa Unio uzis molekulajn kribrilojn kun farmaciaĵoj, kaj sendependaj testoj sugestis, ke molekulaj kribriloj plenumas ĉiujn registarajn postulojn, sed la industrio ne volis financi la multekostan testadon necesan por registara aprobo.
Regenerado
Metodoj por regenerado de molekulaj kribriloj inkluzivas premŝanĝon (kiel en oksigenkoncentriloj), varmigon kaj purigadon per portanta gaso (kiel kiam uzata en etanola dehidratiĝo), aŭ varmigon sub alta vakuo. Regeneradaj temperaturoj varias de 175 °C (350 °F) ĝis 315 °C (600 °F) depende de la tipo de molekula kribrilo. Kontraste, silika ĝelo povas esti regenerita per varmigo en normala forno ĝis 120 °C (250 °F) dum du horoj. Tamen, iuj specoj de silika ĝelo "eksplodos" kiam eksponitaj al sufiĉe da akvo. Ĉi tio estas kaŭzita de rompiĝo de la silikaj sferoj dum kontakto kun la akvo.

Modelo	Pordiametro (Ångström)	Groca denseco (g/ml)	Adsorbita akvo (% p/p)	Eluziĝo aŭ abrazio, W(% p/p)	Uzado
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Elsekiĝodenaftofendadogaso kaj alkenoj, selektema adsorbado de H2O enizolita vitro (IG)kaj poliuretano, sekigado deetanola fuelopor miksado kun benzino.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Adsorbo de akvo ennatria aluminosilikatokiu estas aprobita de la FDA (vidusube) uzata kiel molekula kribrilo en medicinaj ujoj por teni la enhavon seka kaj kielmanĝaĵaldonaĵohavanteE-numeroE-554 (kontraŭkunpremiĝa agento); Preferata por statika dehidratiĝo en fermitaj likvaj aŭ gasaj sistemoj, ekz., en pakado de medikamentoj, elektraj komponantoj kaj pereemaj kemiaĵoj; akvoforigo en pres- kaj plastsistemoj kaj sekigado de saturitaj hidrokarbonaj fluoj. Adsorbitaj specioj inkluzivas SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6, kaj C3H6. Ĝenerale konsiderata universala sekiga agento en polusaj kaj nepolusaj medioj;[12]apartigo denatura gasokajalkenoj, adsorbado de akvo en ne-nitrogen-sentemapoliuretano
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Sengrasado kaj malaltigo de verŝpunkto deaviado kerosenokajdizelo, kaj alkena apartigo
5Å malgranda oksigen-riĉigita	5	0,4–0,8	≥23		Speciale desegnita por medicina aŭ sana oksigengeneratorocitaĵo bezonata]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Elsekiĝo kaj purigo de aero;dehidratiĝokajdesulfurigode natura gaso kajlikva naftogaso;oksigenokajhidrogenoproduktado deprema svinga adsorbadoprocezo
10X	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Alt-efika sorbado, uzata en elsekiĝo, senkarbonigo, desulfurigo de gasoj kaj likvaĵoj kaj apartigo dearoma hidrokarbono
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Elsekiĝo, desulfurigo kaj purigo de naftogaso kaj tergaso
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Senkarbonigokaj elsekiĝo en la aerapartiga industrio, apartigo de nitrogeno de oksigeno en oksigenkoncentriloj
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Dolĉigilo(forigo detioloj) deaviada fuelokaj korespondalikvaj hidrokarbidoj

Adsorbaj kapabloj

3Å

Proksimuma kemia formulo: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3 • 2 SiO2 • 9/2 H2O

Proporcio inter silikoksido kaj alumino: SiO2/ Al2O3≈2

Produktado

3A molekulaj kribriloj estas produktitaj per katjona interŝanĝo dekaliopornatrioen 4A molekulaj kribriloj (Vidu sube)

Uzado

3Å-molekulaj kribriloj ne adsorbas molekulojn, kies diametroj estas pli grandaj ol 3 Å. La karakterizaĵoj de ĉi tiuj molekulaj kribriloj inkluzivas rapidan adsorban rapidecon, oftan regeneradan kapablon, bonan dispremreziston kajpoluorezistoĈi tiuj trajtoj povas plibonigi kaj la efikecon kaj la vivdaŭron de la kribrilo. 3Å-molekulaj kribriloj estas necesaj sekigiloj en la nafto- kaj kemiaj industrioj por rafinado de oleo, polimerigo kaj kemia profunda sekigado de gaso kaj likvaĵo.

3Å molekulaj kribriloj estas uzataj por sekigi gamon da materialoj, kiel ekzempleetanolo, aero,fridigaĵoj,natura gasokajnesaturitaj hidrokarbonoj. Ĉi-lastaj inkluzivas krakadon de gaso,acetileno,etileno,propilenokajbutadieno.

3Å molekula kribrilo estas uzata por forigi akvon el etanolo, kiu poste povas esti uzata rekte kiel biofuelo aŭ nerekte por produkti diversajn produktojn kiel kemiaĵojn, manĝaĵojn, farmaciaĵojn kaj pli. Ĉar normala distilado ne povas forigi la tutan akvon (nedezirinda kromprodukto de etanolproduktado) el etanolprocezaj fluoj pro la formado deazeotropoje ĉirkaŭ 95.6-procenta koncentriĝo laŭ pezo, molekulkribrilaj globetoj estas uzataj por apartigi etanolon kaj akvon je molekula nivelo adsorbante la akvon en la globetojn kaj permesante al la etanolo libere pasi. Post kiam la globetoj estas plenaj de akvo, temperaturo aŭ premo povas esti manipulitaj, permesante al la akvo esti liberigita el la molekulkribrilaj globetoj.[15]

3Å-molekulaj kribriloj estas konservataj je ĉambra temperaturo, kun relativa humideco ne pli ol 90%. Ili estas sigelitaj sub reduktita premo, tenataj for de akvo, acidoj kaj alkaloj.

4Å

Kemia formulo: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Silicio-aluminia proporcio: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Produktado

Produktado de 4Å-kribrilo estas relative simpla, ĉar ĝi postulas nek altajn premojn nek aparte altajn temperaturojn. Tipe akvaj solvaĵoj denatria silikatokajnatria aluminatoestas kombinitaj je 80 °C. La solvente-impregnita produkto estas "aktivigita" per "bakado" je 400 °C. 4A-kribriloj servas kiel antaŭulo al 3A kaj 5A-kribriloj perkatjona interŝanĝodenatrioporkalio(por 3A) aŭkalcio(por 5A)

Uzado

Sekigaj solviloj

4Å-molekulaj kribriloj estas vaste uzataj por sekigi laboratoriajn solvilojn. Ili povas absorbi akvon kaj aliajn molekulojn kun kritika diametro malpli ol 4 Å, kiel ekzemple NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6, kaj C2H4. Ili estas vaste uzataj en la sekigado, rafinado kaj purigado de likvaĵoj kaj gasoj (kiel ekzemple la preparado de argono).

 

Aldonaĵoj de poliesteraj agentojredakti]

Ĉi tiuj molekulaj kribriloj estas uzataj por helpi lesivojn, ĉar ili povas produkti senmineraligitan akvon perkalciojona interŝanĝo, forigas kaj malhelpas la deponadon de malpuraĵo. Ili estas vaste uzataj por anstataŭigifosforoLa 4Å-molekula kribrilo ludas gravan rolon anstataŭigante natrian tripolifosfaton kiel helpaĵo por lesivo por mildigi la median efikon de la lesivo. Ĝi ankaŭ povas esti uzata kielsapoformiĝanta agento kaj endentopasto.

Traktado de damaĝa rubo

4Å molekulaj kribriloj povas purigi kloakaĵon de katjonaj specioj kiel ekzempleamoniojonoj, Pb2+, Cu2+, Zn2+ kaj Cd2+. Pro la alta selektiveco por NH4+ ili estis sukcese aplikitaj surloke por kontraŭbatalieŭtrofiĝokaj aliaj efikoj en akvovojoj pro troaj amoniaj jonoj. 4Å-molekulaj kribriloj ankaŭ estis uzitaj por forigi pezmetalajn jonojn ĉeestantajn en akvo pro industriaj agadoj.

Aliaj celoj

Lametalurgia industrio: apartigilo, apartigo, ekstraktado de sala akvokalio,rubidio,cezio, ktp.

Petrolkemia industrio,katalizilo,sekigilo, adsorbanto

Agrikulturo:grundokondiĉigilo

Medicino: ŝarĝo de arĝentozeolitokontraŭbakteria agento.

5Å

Kemia formulo: 0,7CaO•0,30Na2O•Al2O3•2,0SiO2•4,5H2O

Proporcio inter silikoksido kaj alumino: SiO2/ Al2O3≈2

Produktado

5A molekulaj kribriloj estas produktitaj per katjona interŝanĝo dekalciopornatrioen 4A molekulaj kribriloj (Vidu supre)

Uzado

Kvin-ångström(5Å) molekulaj kribriloj ofte estas uzataj en lanaftoindustrio, precipe por la purigo de gasfluoj kaj en la kemia laboratorio por apartigikombinaĵojkaj komencaj materialoj por sekigreakcioj. Ili enhavas etajn porojn de preciza kaj unuforma grandeco, kaj estas ĉefe uzataj kiel adsorbantoj por gasoj kaj likvaĵoj.

Kvin-angströmaj molekulaj kribriloj estas uzataj por sekiginatura gaso, kune kun prezentadodesulfurigokajsenkarbonigode la gaso. Ili ankaŭ povas esti uzataj por apartigi miksaĵojn de oksigeno, nitrogeno kaj hidrogeno, kaj oleo-vaksajn n-hidrokarbonojn de branĉitaj kaj policiklaj hidrokarbonoj.

Kvin-angströmaj molekulaj kribriloj estas konservataj je ĉambra temperaturo, kunrelativa humidecomalpli ol 90% en kartonaj bareloj aŭ kartonaj pakaĵoj. La molekulaj kribriloj ne estu rekte eksponitaj al aero kaj akvo, acidoj kaj alkaloj estu evitataj.

Morfologio de molekulaj kribriloj

Molekulaj kribriloj haveblas en diversaj formoj kaj grandecoj. Sed la sferaj globetoj havas avantaĝon super aliaj formoj, ĉar ili ofertas pli malaltan premfalon, estas eluziĝrezistaj ĉar ili ne havas akrajn randojn, kaj havas bonan forton, t.e. la premoforto bezonata por unuo de areo estas pli alta. Certaj globetaj molekulaj kribriloj ofertas pli malaltan varmokapaciton, do pli malaltajn energiajn bezonojn dum regenerado.

La alia avantaĝo de uzi perlformajn molekulajn kribrilojn estas ke la denseco kutime estas pli alta ol tiu de aliaj formoj, do por la sama adsorba postulo la bezonata volumeno de la molekula kribrilo estas malpli granda. Tiel, dum oni malŝtopas la proplempunktojn, oni povas uzi perlformajn molekulajn kribrilojn, ŝarĝi pli da adsorbanto en la sama volumeno, kaj eviti iujn ajn modifojn de la ujo.