Молекуларно сито је материјал са порама (веома малим рупама) уједначене величине

Молекуларно сито је материјал са порама (веома малим рупама) уједначене величине. Ови пречници пора су по величини слични малим молекулима, тако да велики молекули не могу ући нити бити адсорбовани, док мањи молекули могу. Како мешавина молекула мигрира кроз стационарни слој порозне, получврсте супстанце која се назива сито (или матрикс), компоненте највеће молекулске тежине (које не могу да прођу у молекулске поре) напуштају слој прве, праћене сукцесивно мањим молекулима. Нека молекуларна сита се користе у хроматографији са искључењем по величини, техници раздвајања која сортира молекуле на основу њихове величине. Друга молекуларна сита се користе као средства за сушење (неки примери укључују активни угаљ и силика гел).
Пречник пора молекуларног сита мери се у ангстромима (А) или нанометрима (нм). Према ИУПАЦ нотацији, микропорозни материјали имају пречник пора мањи од 2 нм (20 А), а макропорозни материјали имају пречник пора већи од 50 нм (500 А); мезопорозна категорија тако лежи у средини са пречником пора између 2 и 50 нм (20–500 А).
Материјали
Молекуларна сита могу бити микропорозни, мезопорозни или макропорозни материјал.
Микропорозни материјал (
●Зеолити (алуминосиликатни минерали, не бркати се са алуминијум силикатом)
●Зеолит ЛТА: 3–4 А
●Порозно стакло: 10 А (1 нм) и више
●Активни угаљ: 0–20 А (0–2 нм) и више
●Глине
●Монтморилонитне мешавине
●Халоизит (енделит): Постоје два уобичајена облика, када је хидратизована глина показује размак између слојева од 1 нм, а када је дехидрирана (мета-халоизит) размак је 0,7 нм. Халоазит се природно јавља као мали цилиндри просечног пречника 30 нм са дужином између 0,5 и 10 микрометара.
Мезопорозни материјал (2–50 нм)
Силицијум диоксид (користи се за прављење силика гела): 24 А (2,4 нм)
Макропорозни материјал (>50 нм)
Макропорозни силицијум, 200–1000 А (20–100 нм)
Пријаве[уреди]
Молекуларна сита се често користе у нафтној индустрији, посебно за сушење гасних токова. На пример, у индустрији течног природног гаса (ЛНГ), садржај воде у гасу треба да се смањи на мање од 1 ппмв да би се спречиле блокаде изазване ледом или метанским клатратом.
У лабораторији се за сушење растварача користе молекуларна сита. „Сита“ су се показала супериорном у односу на традиционалне технике сушења, које често користе агресивна средства за сушење.
Под појмом зеолити, молекуларна сита се користе за широк спектар каталитичких примена. Они катализују изомеризацију, алкилацију и епоксидацију и користе се у индустријским процесима великих размера, укључујући хидрокрекирање и каталитичко крекирање течностима.
Користе се и за филтрирање довода ваздуха за апарате за дисање, на пример оне које користе рониоци и ватрогасци. У таквим применама, ваздух се напаја ваздушним компресором и пролази кроз патронски филтер који се, у зависности од примене, пуни молекуларним ситом и/или активним угљем, да би се коначно користио за пуњење резервоара за ваздух за дисање. Таква филтрација може уклонити честице и издувни производи компресора из довода ваздуха за дисање.
Одобрење ФДА.
Америчка ФДА је од 1. априла 2012. одобрила натријум-алуминосиликат за директан контакт са потрошним материјалима под 21 ЦФР 182.2727. Пре овог одобрења Европска унија је користила молекуларна сита са фармацеутским производима и независно тестирање је сугерисало да молекуларна сита испуњавају све владине захтеве, али индустрија није била вољна да финансира скупо тестирање потребно за одобрење владе.
Регенерација
Методе за регенерацију молекуларних сита укључују промену притиска (као у концентраторима кисеоника), загревање и прочишћавање помоћу гаса носача (као када се користи у дехидратацији етанола) или загревање под високим вакуумом. Температуре регенерације се крећу од 175 °Ц (350 °Ф) до 315 °Ц (600 °Ф) у зависности од типа молекуларног сита. Насупрот томе, силика гел се може регенерисати загревањем у обичној рерни на 120 °Ц (250 °Ф) током два сата. Међутим, неке врсте силика гела ће "искочити" када су изложене довољно воде. Ово је узроковано ломљењем силицијумских сфера при контакту са водом.

Модел	Пречник пора (Ангстром)	Запреминска густина (г/мл)	Адсорбована вода (% в/в)	Истрошеност или абразија, В(% в/в)	Употреба
3А	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Исушивањеофкрекинг нафтегас и алкени, селективна адсорпција Х2О уизоловано стакло (ИГ)и полиуретана, сушење одетанол горивоза мешање са бензином.
4А	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Адсорпција воде унатријум алуминосиликаткоји је одобрен од стране ФДА (видииспод) користи се као молекуларно сито у медицинским посудама за одржавање садржаја сувим и каоадитив за хрануимајућиЕ-бројЕ-554 (средство против згрушавања); Пожељно за статичку дехидратацију у затвореним течним или гасним системима, нпр. у паковању лекова, електричних компоненти и кварљивих хемикалија; уклањање воде у штампарским и пластичним системима и сушење засићених токова угљоводоника. Адсорбоване врсте укључују СО2, ЦО2, Х2С, Ц2Х4, Ц2Х6 и Ц3Х6. Генерално се сматра универзалним средством за сушење у поларним и неполарним медијима;[12]одвајање одприродни гасиалкени, адсорпција воде у неосетљивим на азотполиуретан
5А-ДВ	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Одмашћивање и депресија тачке течењаавијације керозинидизел, и одвајање алкена
5А мали обогаћен кисеоником	5	0,4–0,8	≥23		Специјално дизајниран за медицински или здрав генератор кисеоника[потребан цитат]
5А	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Исушивање и пречишћавање ваздуха;дехидрацијаиодсумпоравањеприродног гаса итечни нафтни гас;кисеоникиводоникпроизводња поадсорпција промене притискапроцес
10Кс	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Високо ефикасна сорпција, користи се за исушивање, декарбонизацију, одсумпоравање гаса и течности и одвајањеароматични угљоводоник
13Кс	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Десикација, одсумпоравање и пречишћавање нафтног и природног гаса
13Кс-АС	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Декарбонизацијаи исушивање у индустрији сепарације ваздуха, одвајање азота од кисеоника у концентраторима кисеоника
Цу-13Кс	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Заслађивање(уклањањетиоли) офавио горивои одговарајућитечни угљоводоници

Способности адсорпције

3А

Приближна хемијска формула: ((К2О)2⁄3 (На2О)1⁄3) • Ал2О3• 2 СиО2 • 9/2 Х2О

Однос силицијум-алуминијум: СиО2/ Ал2О3≈2

Производња

3А молекуларна сита се производе катјоном изменомкалијумзанатријуму 4А молекуларним ситима (види доле)

Употреба

Молекуларна сита од 3А не адсорбују молекуле чији су пречници већи од 3А. Карактеристике ових молекуларних сита укључују брзу брзину адсорпције, честу способност регенерације, добру отпорност на дробљење иотпорност на загађење. Ове карактеристике могу побољшати и ефикасност и животни век сита. Молекуларна сита од 3А су неопходна средства за сушење у нафтној и хемијској индустрији за пречишћавање нафте, полимеризацију и хемијско дубинско сушење гас-течност.

3А молекуларна сита се користе за сушење низа материјала, као нпретанол, ваздух,расхладних средстава,природни гасинезасићени угљоводоници. Ово последње укључује гас за крекирање,ацетилен,етилен,пропиленибутадиен.

3А молекуларно сито се користи за уклањање воде из етанола, који се касније може користити директно као биогориво или индиректно за производњу различитих производа као што су хемикалије, храна, фармацеутски производи и још много тога. Пошто нормална дестилација не може да уклони сву воду (непожељни нуспроизвод производње етанола) из токова процеса етанола због формирањаазеотроппри концентрацији од око 95,6 посто по тежини, перле молекуларног сита се користе за одвајање етанола и воде на молекуларном нивоу тако што се вода адсорбује у куглице и дозвољава да етанол слободно пролази. Када су перле пуне воде, температуром или притиском се може манипулисати, омогућавајући да се вода ослободи из перли молекуларног сита.[15]

Молекуларна сита од 3А се чувају на собној температури, са релативном влажношћу не већом од 90%. Заптивени су под сниженим притиском, држећи се даље од воде, киселина и алкалија.

4А

Хемијска формула: На2О•Ал2О3•2СиО2•9/2Х2О

Однос силицијум-алуминијум: 1:1 (СиО2/ Ал2О3≈2)

Производња

Производња сита од 4А је релативно једноставна јер не захтева ни високе притиске ни посебно високе температуре. Обично водени растворинатријум силикатинатријум алуминатсе комбинују на 80 °Ц. Производ импрегниран растварачем се „активира“ „печењем“ на 400 °Ц. 4А сита служе као претходник 3А и 5А сита крозкатјонска разменаофнатријумзакалијум(за 3А) иликалцијум(за 5А)

Употреба

Растварачи за сушење

4А молекуларна сита се широко користе за сушење лабораторијских растварача. Они могу да апсорбују воду и друге молекуле са критичним пречником мањим од 4 А, као што су НХ3, Х2С, СО2, ЦО2, Ц2Х5ОХ, Ц2Х6 и Ц2Х4. Они се широко користе у сушењу, рафинацији и пречишћавању течности и гасова (као што је припрема аргона).

 

Адитиви за полиестерски агенс[едит]

Ова молекуларна сита се користе као помоћ детерџентима јер могу произвести деминерализовану водукалцијумјонска размена, уклонити и спречити таложење прљавштине. Они се широко користе за заменуфосфор. Молекуларно сито од 4А игра главну улогу у замени натријум триполифосфата као помоћног детерџента како би се ублажио утицај детерџента на животну средину. Такође се може користити као асапунсредство за формирање и упаста за зубе.

Третман штетног отпада

4А молекуларна сита могу да пречисте канализацију од катјонских врста као што суамонијумјони, Пб2+, Цу2+, Зн2+ и Цд2+. Због високе селективности за НХ4+ успешно се примењују на терену у борбиеутрофикацијуи други ефекти у воденим токовима због вишка амонијум јона. 4А молекуларна сита су такође коришћена за уклањање јона тешких метала присутних у води услед индустријских активности.

Друге сврхе

Тхеметалуршке индустрије: агенс за одвајање, одвајање, екстракција сланог калијума,рубидијум,цезијум, итд.

петрохемијска индустрија,катализатор,десикант, адсорбент

пољопривреда:регенератор земљишта

Лек: оптерећење сребромзеолитаантибактеријско средство.

5А

Хемијска формула: 0,7ЦаО•0,30На2О•Ал2О3•2,0СиО2 •4,5Х2О

Однос силицијум-алуминијум: СиО2/ Ал2О3≈2

Производња

5А молекуларна сита се производе катјоном изменомкалцијумзанатријуму 4А молекуларним ситима (види горе)

Употреба

пет-ангстром(5А) молекуларна сита се често користе упетролеуминдустрији, посебно за пречишћавање гасних токова и у хемијској лабораторији за сепарацијуједињењаи почетни материјали реакције сушења. Садрже ситне поре прецизне и уједначене величине и углавном се користе као адсорбент за гасове и течности.

За сушење се користе молекуларна сита од пет ангстромаприродни гас, уз извођењеодсумпоравањеидекарбонизацијагаса. Такође се могу користити за одвајање смеша кисеоника, азота и водоника, као и н-угљоводоника уље-восак од разгранатих и полицикличних угљоводоника.

Петоангстром молекуларна сита се чувају на собној температури, са арелативна влажностмање од 90% у картонским бурадима или картонској амбалажи. Молекуларна сита не би требало да буду директно изложена ваздуху и води, треба избегавати киселине и алкалије.

Морфологија молекуларних сита

Молекуларна сита су доступна у различитим облицима и величинама. Али сферичне перле имају предност у односу на друге облике јер нуде мањи пад притиска, отпорне су на хабање јер немају оштре ивице и имају добру чврстоћу, тј. сила ломљења потребна по јединици површине је већа. Одређена молекуларна сита са зрнцима нуде нижи топлотни капацитет, чиме се смањују потребе за енергијом током регенерације.

Друга предност употребе молекуларних сита са зрнцима је насипна густина обично већа од других облика, тако да је за исти захтев адсорпције потребна запремина молекуларног сита мања. Дакле, док се врши уклањање уских грла, може се користити молекуларна сита са зрнцима, убацити више адсорбента у истој запремини и избећи било какве модификације посуда.