Молекулалық елек - бұл біркелкі өлшемдегі тесіктері (өте кішкентай тесіктері) бар материал.

Молекулалық елек – біркелкі өлшемдегі тесіктері (өте кішкентай тесіктері) бар материал. Бұл тесіктердің диаметрлері кіші молекулаларға ұқсас, сондықтан үлкен молекулалар кіре алмайды немесе адсорбциялана алмайды, ал кіші молекулалар кіре алады. Молекулалар қоспасы елек (немесе матрица) деп аталатын кеуекті, жартылай қатты заттың стационарлық қабаты арқылы қозғалатындықтан, ең жоғары молекулалық салмақтағы компоненттер (молекулалық тесіктерге өте алмайды) алдымен қабаттан шығады, содан кейін біртіндеп кіші молекулалар шығады. Кейбір молекулалық електер молекулаларды өлшеміне қарай сұрыптайтын бөлу әдісі болып табылатын өлшемді алып тастау хроматографиясында қолданылады. Басқа молекулалық електер құрғатқыш ретінде қолданылады (кейбір мысалдарға белсендірілген көмір және кремний гелі жатады).
Молекулалық електің кеуек диаметрі ангстремдермен (Å) немесе нанометрлермен (нм) өлшенеді. IUPAC белгілеуіне сәйкес, микрокеуекті материалдардың кеуек диаметрі 2 нм-нен (20 Å) аз, ал макрокеуекті материалдардың кеуек диаметрі 50 нм-нен (500 Å) үлкен; сондықтан мезокеуекті санат кеуек диаметрі 2 мен 50 нм (20–500 Å) аралығында ортада орналасқан.
Материалдар
Молекулалық електер микрокеуекті, мезокеуекті немесе макрокеуекті материал болуы мүмкін.
Микрокеуекті материал (
●Цеолиттер (алюминосиликат минералдары, алюминий силикатымен шатастырмау керек)
●Цеолиттің орташа тығыздығы: 3–4 Å
●Кеуекті шыны: 10 Å (1 нм) және одан жоғары
●Белсендірілген көміртек: 0–20 Å (0–2 нм) және одан жоғары
●Саздар
●Монтмориллонит қоспалары
●Галлуазит (энделлит): Екі кең таралған форма кездеседі: гидратталған кезде саз қабаттарының аралығы 1 нм, ал құрғатылған кезде (мета-галлуазит) аралығы 0,7 нм. Галлуазит табиғи түрде диаметрі орташа 30 нм, ұзындығы 0,5-тен 10 микрометрге дейінгі кішкентай цилиндрлер түрінде кездеседі.
Мезокеуекті материал (2–50 нм)
Кремний диоксиді (кремний гелі жасау үшін қолданылады): 24 Å (2,4 нм)
Макрокеуекті материал (>50 нм)
Макрокеуекті кремний диоксиді, 200–1000 Å (20–100 нм)
Қолданбалар[өңдеу]
Молекулалық електер көбінесе мұнай өнеркәсібінде, әсіресе газ ағындарын кептіру үшін қолданылады. Мысалы, сұйық табиғи газ (СТГ) өнеркәсібінде мұз немесе метан клатратынан туындаған бітелулердің алдын алу үшін газдың су құрамын 1 ppmv-ден азға дейін азайту қажет.
Зертханада еріткішті кептіру үшін молекулалық електер қолданылады. «Електер» көбінесе агрессивті құрғатқыштарды қолданатын дәстүрлі кептіру әдістерінен жоғары екені дәлелденді.
Цеолиттер терминімен молекулалық електер каталитикалық қолданбалардың кең ауқымы үшін қолданылады. Олар изомерленуді, алкилдеуді және эпоксидацияны катализдейді және гидрокрекинг пен сұйық каталитикалық крекингті қоса алғанда, ірі өнеркәсіптік процестерде қолданылады.
Олар сондай-ақ тыныс алу аппараттарына арналған ауа қорларын сүзуде қолданылады, мысалы, сүңгуірлер мен өрт сөндірушілер пайдаланатындар. Мұндай қолданбаларда ауа ауа компрессорымен беріледі және картридж сүзгісінен өтеді, ол қолданылуына байланысты молекулалық елекпен және/немесе белсендірілген көмірмен толтырылады, соңында тыныс алу ауа бактарын зарядтау үшін қолданылады. Мұндай сүзу тыныс алу ауа қорынан бөлшектер мен компрессордың шығатын өнімдерін кетіре алады.
FDA мақұлдауы.
АҚШ Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы (FDA) 2012 жылдың 1 сәуіріндегі жағдай бойынша 21 CFR 182.2727 бойынша тұтынылатын заттармен тікелей жанасуға арналған натрий алюмосиликатын мақұлдады. Осы мақұлдауға дейін Еуропалық Одақ фармацевтикалық препараттармен молекулалық електерді қолданған және тәуелсіз сынақтар молекулалық електер үкіметтің барлық талаптарына сай келетінін көрсетті, бірақ сала үкіметтің мақұлдауы үшін қажетті қымбат сынақтарды қаржыландыруға дайын болмады.
Регенерация
Молекулалық електерді қалпына келтіру әдістеріне қысымды өзгерту (оттегі концентраторларындағыдай), тасымалдаушы газбен қыздыру және үрлеу (этанолды дегидратациялау кезіндегідей) немесе жоғары вакуумда қыздыру жатады. Регенерация температурасы молекулалық елек түріне байланысты 175 °C (350 °F) пен 315 °C (600 °F) аралығында болады. Керісінше, кремний гелін кәдімгі пеште екі сағат бойы 120 °C (250 °F) дейін қыздыру арқылы қалпына келтіруге болады. Дегенмен, кремний гелінің кейбір түрлері жеткілікті суға ұшыраған кезде «жарылады». Бұл сумен жанасқан кезде кремний шарларының сынуынан болады.

Модель	Тері тесігінің диаметрі (Ангстрем)	Көлемдік тығыздық (г/мл)	Адсорбцияланған су (% w/w)	Тозу немесе абразия, W(% салмақ/салмақ)	Қолданылуы
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0,3–0,6	Құрғау-ныңмұнай крекингігаз және алкендер, H2O селективті адсорбциясыоқшауланған әйнек (IG)және полиуретанды кептіруэтанол отыныбензинмен араластыру үшін.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0,3–0,6	Судың адсорбциясынатрий алюмосиликатыFDA мақұлдаған (қараңыз)төменде) медициналық контейнерлерде молекулалық елек ретінде қолданылады, оның құрамындағы заттарды құрғақ және құрғақ ұстау үшінтағамдық қоспаболуыЭлектрондық нөмірE-554 (тұйықталуға қарсы агент); Жабық сұйық немесе газ жүйелерінде статикалық сусыздандыру үшін, мысалы, дәрі-дәрмектерді, электрлік компоненттерді және тез бұзылатын химиялық заттарды қаптауда; баспа және пластмасса жүйелерінде суды жинау және қаныққан көмірсутек ағындарын кептіру үшін қолайлы. Адсорбцияланған түрлерге SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 және C3H6 жатады. Әдетте полярлық және полярлық емес орталарда әмбебап кептіру агенті болып саналады;[12]бөлутабиғи газжәнеалкендер, азотқа сезімтал емес суда адсорбцияполиуретан
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0,3–0,6	Майсыздандыру және құю нүктесінің төмендеуіавиация керосинжәнедизельжәне алкендерді бөлу
5Å шағын оттегімен байытылған	5	0,4–0,8	≥23		Медициналық немесе денсаулыққа пайдалы оттегі генераторы үшін арнайы жасалған[дәйексөз қажет]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	Ауаны тазарту және кептіру;сусызданужәнекүкіртсіздендірутабиғи газдың жәнесұйық мұнай газы;оттегіжәнесутегіөндірісіқысымның ауытқу адсорбциясыпроцесс
10X	8	0,50–0,60	23–24	0,3–0,6	Газ бен сұйықтықтарды кептіруде, көміртегінсіздендіруде, күкіртсіздендіруде және бөлуде қолданылатын жоғары тиімді сорбцияхош иісті көмірсутек
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Мұнай газы мен табиғи газды кептіру, күкіртсіздендіру және тазарту
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	Көмірсутектерді жоюжәне ауа бөлу өнеркәсібіндегі кептіру, оттегі концентраторларындағы оттегіден азотты бөлу
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	Тәттілендіргіш(алып тастаутиолдар) туралыавиациялық отынжәне тиістісұйық көмірсутектер

Адсорбциялық мүмкіндіктер

3Å

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

Кремний-глинозем қатынасы: SiO2/ Al2O3≈2

Өндіріс

3A молекулалық електері катион алмасу арқылы өндіріледікалийүшіннатрий4A молекулалық електерінде (төменде қараңыз)

Қолданылуы

3Å молекулалық електер диаметрі 3 Å-ден үлкен молекулаларды адсорбцияламайды. Бұл молекулалық електердің сипаттамаларына жылдам адсорбция жылдамдығы, жиі регенерациялау қабілеті, жақсы ұсақтауға төзімділік және т.б. жатады.ластануға төзімділікБұл мүмкіндіктер електің тиімділігін де, қызмет ету мерзімін де жақсарта алады. 3Å молекулалық електер мұнай және химия өнеркәсібінде мұнайды өңдеу, полимерлеу және химиялық газ-сұйықтық тереңдігінде кептіру үшін қажетті құрғатқыш болып табылады.

3Å молекулалық електері әртүрлі материалдарды кептіру үшін қолданылады, мысалыэтанол, ауа,салқындатқыш заттар,табиғи газжәнеқанықпаған көмірсутектерСоңғыларына крекинг газы жатады,ацетилен,этилен,пропиленжәнебутадиен.

3Å молекулалық елегі этанолдан суды алу үшін қолданылады, оны кейінірек тікелей биоотын ретінде немесе жанама түрде химиялық заттар, тағамдар, фармацевтика және т.б. сияқты әртүрлі өнімдерді өндіру үшін пайдалануға болады. Қалыпты айдау этанол өндірісінің жағымсыз қосымша өнімі болып табылатын барлық суды этанол процесінің ағындарынан шығара алмайтындықтан, этанол өндірісінің жағымсыз өнімі болып табылады.азеотропСалмағы бойынша шамамен 95,6 пайыз концентрацияда молекулалық елек түйіршіктері этанол мен суды молекулалық деңгейде бөлу үшін суды түйіршіктерге адсорбциялау және этанолдың еркін өтуіне мүмкіндік беру арқылы қолданылады. Түйіршіктер суға толған кезде, температураны немесе қысымды басқаруға болады, бұл судың молекулалық елек түйіршіктерінен босатылуына мүмкіндік береді.[15]

3Å молекулалық електер бөлме температурасында, салыстырмалы ылғалдылығы 90%-дан аспайтын жағдайда сақталады. Олар судан, қышқылдардан және сілтілерден алыс ұсталып, төмен қысыммен тығыздалады.

4Å

Химиялық формуласы: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

Кремний-алюминий қатынасы: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

Өндіріс

4Å елегін өндіру салыстырмалы түрде қарапайым, себебі ол жоғары қысымды да, ерекше жоғары температураны да қажет етпейді. Әдетте сулы ерітінділернатрий силикатыжәненатрий алюминаты80 °C температурада біріктіріледі. Еріткішпен сіңдірілген өнім 400 °C температурада «пісіру» арқылы «белсендендіруге» ұшырайды. 4A електері 3A және 5A електерінің алғышарты ретінде қызмет етеді.катион алмасуы-ныңнатрийүшінкалий(3A үшін) немесекальций(5А үшін)

Қолданылуы

Кептіргіш еріткіштер

4Å молекулалық електер зертханалық еріткіштерді кептіру үшін кеңінен қолданылады. Олар суды және NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 және C2H4 сияқты маңызды диаметрі 4 Å-ден аз басқа молекулаларды сіңіре алады. Олар сұйықтықтар мен газдарды кептіруде, тазартуда және тазартуда (мысалы, аргон дайындауда) кеңінен қолданылады.

 

Полиэстер агентінің қоспалары [өңдеу]

Бұл молекулалық електер жуғыш заттарға көмектесу үшін қолданылады, себебі олар деминералданған суды өндіре аладыкальцийион алмасуын қамтамасыз етеді, кірдің жиналуын жояды және алдын алады. Олар кеңінен ауыстыру үшін қолданыладыфосфор4Å молекулалық елегі жуғыш заттың қоршаған ортаға әсерін азайту үшін натрий триполифосфатын жуғыш заттың қосымша құралы ретінде ауыстыруда маңызды рөл атқарады. Оны сонымен қатар ... ретінде пайдалануға болады.сабынтүзуші агент жәнетіс пастасы.

Зиянды қалдықтарды өңдеу

4Å молекулалық електері сияқты катиондық түрлердің ағынды суларын тазарта аладыаммонийиондары, Pb2+, Cu2+, Zn2+ және Cd2+. NH4+ үшін жоғары селективтілікке байланысты олар далалық жағдайларда күресу үшін сәтті қолданылды.эвтрофикацияжәне су жолдарындағы шамадан тыс аммоний иондарынан туындаған басқа да әсерлер. Өнеркәсіптік қызметке байланысты суда болатын ауыр металл иондарын кетіру үшін 4Å молекулалық електер де қолданылған.

Басқа мақсаттар

Theметаллургия өнеркәсібібөлгіш агент, бөлу, тұзды калийді алу,рубидий,цезийжәне т.б.

Мұнай-химия өнеркәсібі,катализатор,құрғатқыш, адсорбент

Ауыл шаруашылығы:топырақты жұмсартқыш

Медицина: күміс жүктеңізцеолитбактерияға қарсы агент.

5Å

Химиялық формуласы: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

Кремний-глинозем қатынасы: SiO2/ Al2O3≈2

Өндіріс

5A молекулалық електері катион алмасу арқылы өндіріледікальцийүшіннатрий4A молекулалық електерінде (жоғарыдан қараңыз)

Қолданылуы

Бес-ангстрем(5Å) молекулалық електер көбінесе мыналарда қолданыладымұнайөнеркәсіпте, әсіресе газ ағындарын тазарту үшін және бөлу үшін химия зертханасындақосылыстаржәне кептіру реакциясының бастапқы материалдары. Олардың құрамында дәл және біркелкі өлшемдегі ұсақ тесіктер бар және негізінен газдар мен сұйықтықтарға адсорбент ретінде қолданылады.

Бес ангстремдік молекулалық електер кептіру үшін қолданыладытабиғи газорындаумен қатар,күкіртсіздендіружәнедекарбонациягаздың. Оларды сондай-ақ оттегі, азот және сутегі қоспаларын, сондай-ақ май-балауыз n-көмірсутектерін тармақталған және полициклді көмірсутектерден бөлу үшін пайдалануға болады.

Бес ангстремдік молекулалық електер бөлме температурасында сақталады,салыстырмалы ылғалдылықкартон бөшкелерде немесе картон қаптамада 90%-дан аз болуы керек. Молекулалық електерді ауа мен суға тікелей тигізбеу керек, қышқылдар мен сілтілерден аулақ болу керек.

Молекулалық електердің морфологиясы

Молекулалық електер әртүрлі пішінде және өлшемде қолжетімді. Бірақ сфералық моншақтар басқа пішіндерге қарағанда артықшылығы бар, себебі олар қысымның төмендеуін төмендетеді, өткір жиектері жоқ болғандықтан тозуға төзімді және жақсы беріктікке ие, яғни бірлік ауданға қажетті ұсақтау күші жоғары. Кейбір моншақты молекулалық електер төмен жылу сыйымдылығын ұсынады, сондықтан регенерация кезінде энергия қажеттілігі төмендейді.

Моншақ тәрізді молекулалық електерді қолданудың тағы бір артықшылығы - көлемдік тығыздық әдетте басқа пішіндерге қарағанда жоғары болады, сондықтан бірдей адсорбция талабы үшін қажетті молекулалық елек көлемі аз болады. Осылайша, бөтелкелерді тазарту кезінде моншақ тәрізді молекулалық електерді пайдалануға, бірдей көлемде көбірек адсорбент салуға және кез келген ыдыс модификацияларынан аулақ болуға болады.