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

Молекуларно сито је материјал са порама (врло малим рупама) уједначене величине. Пречници ових пора су сличних величина малим молекулима, и стога велики молекули не могу да уђу или се адсорбују, док мањи молекули могу. Како се смеша молекула креће кроз стационарни слој порозне, получврсте супстанце која се назива сито (или матрица), компоненте највеће молекулске тежине (које нису у стању да прођу у молекуларне поре) прве напуштају слој, а затим следе мањи молекули. Нека молекуларна сита се користе у хроматографији искључивања 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 ангстремима (Å) или нанометрима (nm). Према IUPAC нотацији, микропорозни материјали имају пречник пора мањи од 2 nm (20 Å), а макропорозни материјали имају пречник пора већи од 50 nm (500 Å); мезопорозна категорија се стога налази у средини са пречником пора између 2 и 50 nm (20–500 Å).
Материјали
Молекуларна сита могу бити микропорозни, мезопорозни или макропорозни материјал.
Микропорозни материјал (
●Зеолити (алуминосиликатни минерали, не треба их мешати са алуминијум силикатом)
●LTA зеолита: 3–4 Å
●Порозно стакло: 10 Å (1 nm) и више
●Активни угаљ: 0–20 Å (0–2 nm) и више
●Глине
●Мешавине монтморилонита
●Халоазит (енделит): Постоје два уобичајена облика, када је хидратисана, глина показује размак између слојева од 1 nm, а када је дехидрирана (мета-халоазит) размак је 0,7 nm. Халоазит се природно јавља у облику малих цилиндара просечног пречника 30 nm са дужином између 0,5 и 10 микрометара.
Мезопорозни материјал (2–50 nm)
Силицијум диоксид (користи се за израду силицијум гела): 24 Å (2,4 nm)
Макропорозни материјал (>50 nm)
Макропорозна силицијум диоксид, 200–1000 Å (20–100 nm)
Примене[уреди]
Молекуларна сита се често користе у нафтној индустрији, посебно за сушење гасних токова. На пример, у индустрији течног природног гаса (ТПГ), садржај воде у гасу мора се смањити на мање од 1 ppmv како би се спречиле блокаде изазване ледом или метан клатратом.
У лабораторији се молекуларна сита користе за сушење растварача. „Сита“ су се показала супериорнијим од традиционалних техника сушења, које често користе агресивна средства за сушење.
Под термином зеолити, молекуларна сита се користе за широк спектар каталитичких примена. Она катализују изомеризацију, алкилацију и епоксидацију и користе се у великим индустријским процесима, укључујући хидрокрекинг и флуид-каталитички крекинг.
Такође се користе у филтрацији ваздуха за апарате за дисање, на пример оне које користе рониоци и ватрогасци. У таквим применама, ваздух се доводи помоћу ваздушног компресора и пропушта се кроз кертриџ филтер који је, у зависности од примене, напуњен молекуларним ситом и/или активним угљем, а на крају се користи за пуњење резервоара за ваздух за дисање. Таква филтрација може уклонити честице и издувне гасове компресора из довода ваздуха за дисање.
Одобрење ФДА.
Америчка агенција за храну и лекове (FDA) је од 1. априла 2012. године одобрила натријум алуминосиликат за директан контакт са потрошним материјалима у складу са 21 CFR 182.2727. Пре овог одобрења, Европска унија је користила молекуларна сита са фармацеутским производима, а независна испитивања сугерисала су да молекуларна сита испуњавају све владине захтеве, али индустрија није била вољна да финансира скупа испитивања потребна за владино одобрење.
Регенерација
Методе за регенерацију молекуларних сита укључују промену притиска (као у концентраторима кисеоника), загревање и прочишћавање гасом носачем (као када се користи у дехидрацији етанола) или загревање под високим вакуумом. Температуре регенерације крећу се од 175 °C до 315 °C у зависности од типа молекуларног сита. Насупрот томе, силика гел се може регенерисати загревањем у обичној рерни на 120 °C током два сата. Међутим, неке врсте силика гела ће „пући“ када су изложене довољној количини воде. То је узроковано ломљењем силика сфера при контакту са водом.

Модел	Пречник поре (Ангстрем)	Густина у насипу (г/мл)	Адсорбована вода (% w/w)	Хабање или абразија, W(% w/w)	Употреба
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Исушивањеодкрековање нафтегас и алкени, селективна адсорпција H2O уизоловано стакло (IG)и полиуретан, сушењеетанол горивоза мешање са бензином.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Адсорпција воде унатријум алуминосиликатшто је одобрено од стране ФДА (видетииспод) користи се као молекуларно сито у медицинским контејнерима како би садржај остао сув и каоадитив за хрануимајућиЕ-бројЕ-554 (средство против згрудњавања); Пожељно за статичку дехидратацију у затвореним течним или гасним системима, нпр. у паковању лекова, електричних компоненти и кварљивих хемикалија; уклањање воде у системима за штампање и пластику и сушење засићених угљоводоничних токова. Адсорбоване врсте укључују SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 и C3H6. Генерално се сматра универзалним средством за сушење у поларним и неполарним медијима;[12]раздвајањеприродни гасиалкени, адсорпција воде у неосетљивим на азотполиуретан
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Одмашћивање и снижавање тачке стињањаавијација керозинидизел, и раздвајање алкена
5Å мали обогаћени кисеоником	5	0,4–0,8	≥23		Специјално дизајниран за медицински или здравствени генератор кисеоникапотребан је цитат]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Сушење и пречишћавање ваздуха;дехидрацијаидесулфуризацијаприродног гаса итечни нафтни гас;кисеоникиводоникпроизводња од странеадсорпција са осцилацијом притискапроцес
10 пута	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Високо ефикасна сорпција, користи се у десикацији, декарбуризацији, десумпоровању гаса и течности и одвајањуароматични угљоводоник
13 пута	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Десикација, десулфуризација и пречишћавање нафтног гаса и природног гаса
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Декарбуризацијаи десикација у индустрији сепарације ваздуха, одвајање азота од кисеоника у концентраторима кисеоника
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Заслађивање(уклањањетиоли) одавионско горивои одговарајућетечни угљоводоници

Адсорпционе могућности

3Å

Приближна хемијска формула: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3 • 2 SiO2 • 9/2 H2O

Однос силицијум диоксида и алуминијума: SiO2/ Al2O3≈2

Продукција

Молекуларна сита 3А се производе катјонском изменомкалијумзанатријуму молекуларним ситима од 4А (видети доле)

Употреба

Молекуларна сита од 3 Å не адсорбују молекуле чији је пречник већи од 3 Å. Карактеристике ових молекуларних сита укључују велику брзину адсорпције, способност честе регенерације, добру отпорност на гњечење иотпорност на загађењеОве карактеристике могу побољшати и ефикасност и век трајања сита. Молекуларна сита од 3 Å су неопходан десикант у нафтној и хемијској индустрији за рафинирање нафте, полимеризацију и дубинско сушење хемијских гас-течних система.

Молекуларна сита од 3 Å се користе за сушење различитих материјала, као што суетанол, ваздух,расхладна средства,природни гасинезасићени угљоводонициПотоњи укључују гас за крековање,ацетилен,етилен,пропиленибутадиен.

Молекуларно сито од 3 Å се користи за уклањање воде из етанола, који се касније може директно користити као биогориво или индиректно за производњу разних производа као што су хемикалије, храна, фармацеутски производи и друго. Пошто нормална дестилација не може уклонити сву воду (нежељени нуспроизвод из производње етанола) из токова процеса етанола због формирања...азеотропПри концентрацији од око 95,6 процената по тежини, молекуларне ситасте перлице се користе за одвајање етанола и воде на молекуларном нивоу адсорбовањем воде у перлице и омогућавањем етанолу да слободно пролази. Када се перлице напуне водом, температура или притисак се могу манипулисати, омогућавајући да се вода ослободи из молекуларних ситастих перлица.[15]

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

4Å

Хемијска формула: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Однос силицијума и алуминијума: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Продукција

Производња сита од 4 Å је релативно једноставна јер не захтева ни високе притиске ни посебно високе температуре. Типично је да водени растворинатријум силикатинатријум алуминатсе комбинују на 80 °C. Производ импрегниран растварачем се „активира“ „печенјем“ на 400 °C. Сита 4А служе као прекурсор за сита 3А и 5А крозкатјонска разменаоднатријумзакалијум(за 3А) иликалцијум(за 5А)

Употреба

Растварачи за сушење

Молекуларна сита величине 4 Å се широко користе за сушење лабораторијских растварача. Она могу да апсорбују воду и друге молекуле са критичним пречником мањим од 4 Å, као што су NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 и C2H4. Широко се користе у сушењу, рафинисању и пречишћавању течности и гасова (као што је припрема аргона).

 

Адитиви за полиестерске агентеизмени]

Ова молекуларна сита се користе као помоћ детерџентима јер могу да произведу деминерализовану воду крозкалцијумјонску измену, уклањају и спречавају таложење прљавштине. Широко се користе за заменуфосфорМолекуларно сито од 4 Å игра главну улогу у замени натријум-триполифосфата као помоћног средства за детерџент како би се ублажио утицај детерџента на животну средину. Такође се може користити као...сапунсредство за формирање и упаста за зубе.

Третман штетног отпада

Молекуларна сита од 4 Å могу пречистити отпадне воде од катјонских врста као што суамонијумјони, Pb2+, Cu2+, Zn2+ и Cd2+. Због високе селективности за NH4+ успешно су примењени на терену за борбу противеутрофикацијаи друге ефекте у воденим токовима због прекомерних амонијум јона. Молекуларна сита од 4 Å су такође коришћена за уклањање јона тешких метала присутних у води услед индустријских активности.

Друге сврхе

Theметалуршка индустрија: средство за одвајање, одвајање, екстракција калијума у ​​сланој води,рубидијум,цезијумитд.

Петрохемијска индустрија,катализатор,средство за сушење, адсорбент

Пољопривреда:појачивач земљишта

Лек: оптерећење сребромзеолитантибактеријско средство.

5Å

Хемијска формула: 0,7CaO•0,30Na2O•Al2O3•2,0SiO2•4,5H2O

Однос силицијум диоксида и алуминијума: SiO2/ Al2O3≈2

Продукција

Молекуларна сита 5А се производе катјонском изменомкалцијумзанатријуму молекуларним ситима од 4А (видети горе)

Употреба

Пет-АнгстремМолекуларна сита (5Å) се често користе унафтаиндустрији, посебно за пречишћавање гасних токова и у хемијској лабораторији за одвајањеједињењаи полазни материјали за реакцију сушења. Садрже ситне поре прецизне и уједначене величине и углавном се користе као адсорбент за гасове и течности.

Молекуларна сита од пет Ångstrom се користе за сушењеприродни гас, заједно са наступомдесулфуризацијаидекарбонизацијагаса. Такође се могу користити за одвајање смеша кисеоника, азота и водоника, и н-угљоводоника на бази уља и воска од разгранатих и полицикличних угљоводоника.

Молекуларна сита од пет Ångstrom-а се чувају на собној температури, сарелативна влажностмање од 90% у картонским бурадима или картонској амбалажи. Молекуларна сита не смеју бити директно изложена ваздуху и води, треба избегавати киселине и алкалије.

Морфологија молекуларних сита

Молекуларна сита су доступна у различитим облицима и величинама. Али сферне 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 гњечења потребна по јединици површине је већа. Одређена молекуларна сита са перлама нуде мањи топлотни капацитет, па самим тим и ниже потребе за енергијом током регенерације.

Друга предност коришћења молекуларних сита са перлицама је што је њихова густина обично већа него код других облика, па је за исте потребе за адсорпцијом потребна мања запремина молекуларног сита. Стога, приликом отклањања уских грла, могу се користити молекуларна сита са перлицама, унети више адсорбента у исту запремину и избећи било какве модификације посуде.