МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИТА — кристаллические алюмосиликаты, имеющие трёхмерную структуру из тетраэдров оксида кремния и оксида алюминия и характеризующиеся точным и однородным размером пор. Поры в молекулярных ситах достаточно велики, чтобы пропускать небольшие молекулы, но в то же время они задерживают более крупные молекулы, что определило их использование в качестве осушителей и адсорбентов.

Молекулярное сито - это материал с порами (очень маленькими отверстиями) одинакового размера). Эти диаметры пор аналогичны по размеру малым молекулам, и, следовательно, большие молекулы не могут проникать или адсорбироваться, в то время как молекулы меньшего размера могут. Поскольку смесь молекул мигрирует через неподвижный слой пористого полу-твердого вещества, называемого ситом (или матрицей), компоненты с наибольшей молекулярной массой (которые не могут проникнуть в молекулярные поры) покидают слой первыми, за ними следуют более мелкие молекулы. Некоторые молекулярные сита используются в хроматографии с определением размера, методе разделения, который сортирует молекулы в зависимости от их размера. Другие молекулярные сита используются в качестве осушителей (некоторые примеры включают активированный уголь и силикагель).

Диаметр пор молекулярного сита измеряется в ангстремах (Å) или нанометрах (нм). Согласно обозначению IUPAC, микропористые материалы имеют диаметр пор менее 2 нм (20 Å), а макропористые материалы имеют диаметр пор более 50 нм (500 Å); таким образом, мезопористая категория находится посередине с диаметром пор от 2 до 50 нм (20-500 Å).


ПРИМЕНЕНИЕ:

Молекулярные сита часто используются в нефтяной промышленности, особенно для сушки газовых потоков. Например, в промышленности сжиженного природного газа (СПГ) содержание воды в газе должно быть снижено до менее чем 1 ppmv, чтобы предотвратить закупорку, вызванную льдом или клатратом метана.

В лаборатории молекулярные сита используются для сушки растворителя. Доказано, что "Сита" превосходят традиционные методы сушки, в которых часто используются агрессивные осушители.

Под термином цеолиты молекулярные сита используются для широкого спектра каталитических применений. Они катализируют изомеризацию, алкилирование и эпоксидирование и используются в крупномасштабных промышленных процессах, включая гидрокрекинг и жидкостный каталитический крекинг.

Они также используются для фильтрации воздуха, подаваемого в дыхательные аппараты, например, те, которые используются аквалангистами и пожарными. В таких приложениях воздух подается воздушным компрессором и проходит через картриджный фильтр, который, в зависимости от применения, заполняется молекулярным ситом и / или активированным углем, который в конечном итоге используется для заправки дыхательных баллонов. Такая фильтрация может удалять твердые частицы и продукты выхлопа компрессора из системы подачи воздуха для дыхания.


РЕГЕНЕРАЦИЯ:

Способы регенерации молекулярных сит включают изменение давления (как в кислородных концентраторах), нагрев и продувку газом-носителем (как при дегидратации этанола) или нагрев в условиях высокого вакуума. Температуры регенерации варьируются от 175 °C (350 °F) до 315 °C (600 °F) в зависимости от типа молекулярного сита. Напротив, силикагель можно регенерировать, нагревая его в обычной печи до 120 ° C (250 ° F) в течение двух часов. Однако некоторые типы силикагеля будут "лопаться" при воздействии достаточного количества воды. Это вызвано разрушением сфер кремнезема при контакте с водой.

АДСОРБЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ

МаркаДиаметр ммДиаметр пор (Ångström)Объемная плотность (г/мл)Прочность на раздавливание N/pceДинамическая адсорбция H2O wt%Истирание или истирание, мас.%Использование
3A цилиндр1,630.66≥35,0≥20,0 Осушение газа крекинга нефти и алкенов, селективная адсорбция H2o в стеклопластике (IG) и полиуретане, сушка топливного этанола для смешивания с бензином. Молекулярное сито 3А представляет собой калиевую форму кристаллической структуры типа А. Он имеет эффективное отверстие пор около 3 ангстрем (0,3 нм). Это достаточно большое количество, чтобы пропускать влагу, но исключает такие молекулы, как ненасыщенные углеводороды, которые потенциально могут образовывать полимеры.
3,2≥70,0
4A цилиндр1,640.68≥30,0≥21,5≤0.40Адсорбция воды в алюмосиликате натрия, используется в качестве молекулярного сита в медицинских контейнерах для сохранения содержимого сухим и в качестве пищевой добавки с номером E- 554 (средство против слеживания); Предпочтительно для статического обезвоживания в закрытых жидкостных или газовых системах, например, при упаковке лекарств, электрические компоненты и скоропортящиеся химикаты; очистка от воды в системах печати и производства пластмасс и сушка насыщенных углеводородных потоков. Адсорбированные частицы включают SO2, CO2, H2s, C2h4, C2h6 и C3h6. Обычно считается универсальным сушильным агентом в полярных и неполярных средах; разделение природного газа и алкенов, адсорбция воды в не чувствительном к азоту полиуретане Разновидность алюмосиликата щелочного металла в натриевой форме кристаллической структуры типа А.Он мог бы поглощать молекулы, критический диаметр которых составляет не более 4 ангстрем. Эффективность селективной адсорбции воды выше, чем у любых других молекул. Это одна из наиболее часто используемых разновидностей молекулярных сит в промышленности.
Химическая молекулярная формула:
Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O.   (SiO2 : Al2O3 ≈2).
3,2 ≥80,0
5А цилиндр1,650.68≥35,0≥21,0≤0.40Осушение и очистка воздуха, обезвоживание и десульфурация природного газа и сжиженного нефтяного газа; получение кислорода и водорода методом адсорбции под давлением. Разновидность щелочно-металлических, кремниево-алюминиевых соединений, это кальциевая форма кристаллической структуры типа А.
Он мог бы поглощать молекулы, критический диаметр которых составляет не более 5 angstroms.it может также адсорбировать обычные алканы C3—C4, хлористый этил, бромистый этил, бутанол и т.д. Его можно использовать при обычном разделении изоуглеводородов, адсорбционном разделении с колебаниями давления и совместной адсорбции воды с диоксидом углерода.
Химическая молекулярная формула:
0,7CaO·0,3na2o·Al2O3·2SiO2·4.5H2O.   (SiO2 : Al2O3 ≈2).
3,2≥70,0
13X цилиндр1,613 ≥0.61≥30,0≥25,0≤0.40Осушение, десульфурация и очистка нефтяного и природного газа. Молекулярное сито типа 13X, также называемое молекулярным ситом типа Max или Maya, представляет собой один из типов алюмосиликатных кристаллов со средним размером пор 9 ангстрем (0,9 нм).Он обладает хорошей скоростью массообмена. И обычно используется для отделения азота от кислорода.
Химическая молекулярная формула:
Na2O·Al2O3·(2,8±0,2) SiO2·(6~7)H2O. (SiO2:Al2O3≈2,6-3,0).
3,2≥50,0
13X APG цилиндр1,613 ≥0.61≥25,0≥25,0≤0.4013X APG - это молекулярное сито специального типа для криогенных воздухоразделительных устройств различных размеров. С более высокой поглощающей способностью и позволяет избежать явления замерзания в процессе разделения воздуха.
Химическая молекулярная формула:
Na2O·Al2O3·2.45SiO2·6.0H2O. (SiO2:Al2O3≈2,6-3,0).
3,2≥45,0
Lithium Molecular Sieve0,4-0,8 0,60-0,66___≥30,0≤1Литиевое молекулярное сито представляет собой алюмосиликат литиевой формы с кристаллической структурой X-типа. Обладает высокой адсорбционной способностью N2, высокой эффективностью разделения N2 и O2, высокой чистотой кислорода и длительным сроком службы.
1,2-1,8 0,63-0,67≥8
1,4-2,4 0,61-0,65≥15