მოლეკულური საცერი არის მასალა, რომელსაც აქვს ერთიანი ზომის ფორები (ძალიან პატარა ხვრელები).

მოლეკულური საცერი არის მასალა, რომელსაც აქვს ერთიანი ზომის ფორები (ძალიან პატარა ხვრელები). ეს ფორების დიამეტრი ზომით მსგავსია მცირე მოლეკულებთან და, შესაბამისად, დიდი მოლეკულები ვერ შედიან და ვერ ადსორბდებიან, ხოლო პატარა მოლეკულებს შეუძლიათ. როდესაც მოლეკულების ნარევი მიგრირებს ფოროვანი, ნახევრად მყარი ნივთიერების სტაციონარული კალაპოტის მეშვეობით, რომელსაც ეწოდება საცერი (ან მატრიცა), ყველაზე მაღალი მოლეკულური წონის კომპონენტები (რომლებიც ვერ გადადიან მოლეკულურ ფორებში) პირველ რიგში ტოვებენ კალაპოტს, მოჰყვება თანმიმდევრულად მცირე მოლეკულები. ზოგიერთი მოლეკულური საცერი გამოიყენება ზომის გამორიცხვის ქრომატოგრაფიაში, გამოყოფის ტექნიკაში, რომელიც ახარისხებს მოლეკულებს მათი ზომის მიხედვით. სხვა მოლეკულური საცრები გამოიყენება როგორც საშრობი (ზოგიერთი მაგალითია გააქტიურებული ნახშირი და სილიკა გელი).
მოლეკულური საცრის ფორების დიამეტრი იზომება ångströms (Å) ან ნანომეტრებში (ნმ). IUPAC ნოტაციის მიხედვით, მიკროფოროვან მასალებს აქვთ ფორების დიამეტრი 2 ნმ-ზე ნაკლები (20 Å), ხოლო მაკროფოროვან მასალებს აქვთ ფორების დიამეტრი 50 ნმ (500 Å) მეტი; მეზოპოროზული კატეგორია მდგომარეობს შუაში, ფორების დიამეტრით 2-დან 50 ნმ-მდე (20-500 Å).
მასალები
მოლეკულური საცრები შეიძლება იყოს მიკროფოროვანი, მეზოფორიანი ან მაკროფოროვანი მასალა.
მიკროფოროვანი მასალა (
●ცეოლიტები (ალუმინოსილიკატური მინერალები, არ უნდა აგვერიოს ალუმინის სილიკატში)
●ცეოლიტი LTA: 3–4 Å
●ფოროვანი მინა: 10 Å (1 ნმ) და ზემოთ
●აქტიური ნახშირბადი: 0–20 Å (0–2 ნმ) და ზემოთ
●თიხები
●მონტმორილონიტის ინტერმიქსები
●ჰალოიზიტი (ენდელიტი): გვხვდება ორი გავრცელებული ფორმა: ჰიდრატაციისას თიხა აჩვენებს ფენებს შორის 1 ნმ დაშორებას და დეჰიდრატაციისას (მეტა-ჰალოიზიტი) მანძილი არის 0,7 ნმ. ჰალოიზიტი ბუნებრივად გვხვდება როგორც პატარა ცილინდრები, რომელთა დიამეტრი საშუალოდ 30 ნმ-ია, სიგრძით 0,5-დან 10 მიკრომეტრამდე.
მეზოფორული მასალა (2–50 ნმ)
სილიციუმის დიოქსიდი (გამოიყენება სილიკა გელის დასამზადებლად): 24 Å (2,4 ნმ)
მაკროფოროვანი მასალა (>50 ნმ)
მაკროფოროვანი სილიციუმი, 200-1000 Å (20-100 ნმ)
აპლიკაციები[რედაქტირება]
მოლეკულური საცრები ხშირად გამოიყენება ნავთობის ინდუსტრიაში, განსაკუთრებით გაზის ნაკადების გასაშრობად. მაგალითად, თხევადი ბუნებრივი აირის (LNG) ინდუსტრიაში, გაზში წყლის შემცველობა უნდა შემცირდეს 1 ppmv-ზე ნაკლებამდე, რათა თავიდან იქნას აცილებული ყინულის ან მეთანის კლატრატით გამოწვეული ბლოკირება.
ლაბორატორიაში მოლეკულური საცრები გამოიყენება გამხსნელის გასაშრობად. "საცრები" დაამტკიცა, რომ აღემატება ტრადიციულ გაშრობის ტექნიკას, რომელიც ხშირად იყენებს აგრესიულ გამშრალ საშუალებებს.
ტერმინით ცეოლიტები, მოლეკულური საცრები გამოიყენება კატალიზური გამოყენების ფართო სპექტრისთვის. ისინი ახდენენ იზომერიზაციას, ალკილირებას და ეპოქსიდაციას და გამოიყენება ფართომასშტაბიანი სამრეწველო პროცესებში, მათ შორის ჰიდროკრეკინგისა და სითხის კატალიზური კრეკინგის ჩათვლით.
ისინი ასევე გამოიყენება სასუნთქი აპარატების ჰაერის ფილტრაციისთვის, მაგალითად, სკუბა მყვინთავების და მეხანძრეების მიერ. ასეთ აპლიკაციებში ჰაერი მიეწოდება ჰაერის კომპრესორს და გადის კარტრიჯის ფილტრში, რომელიც, აპლიკაციიდან გამომდინარე, ივსება მოლეკულური საცრით და/ან გააქტიურებული ნახშირბადით და საბოლოოდ გამოიყენება სასუნთქი ჰაერის ავზების დასატენად. ასეთ ფილტრაციას შეუძლია ნაწილაკების ამოღება. და კომპრესორის გამონაბოლქვი პროდუქტები სასუნთქი ჰაერის მიწოდებიდან.
FDA დამტკიცება.
აშშ-ს FDA-მ 2012 წლის 1 აპრილის მდგომარეობით დაამტკიცა ნატრიუმის ალუმინოსილიკატი სახარჯო ნივთებთან პირდაპირი კონტაქტისთვის 21 CFR 182.2727. ამ დამტკიცებამდე ევროკავშირი იყენებდა მოლეკულურ საცერებს ფარმაცევტული საშუალებებით და დამოუკიდებელი ტესტირება ვარაუდობდა, რომ მოლეკულური საცრები აკმაყოფილებდნენ მთავრობის ყველა მოთხოვნას. ინდუსტრიას არ სურდა დაეფინანსებინა მთავრობის დამტკიცებისთვის საჭირო ძვირადღირებული ტესტირება.
რეგენერაცია
მოლეკულური საცრების რეგენერაციის მეთოდები მოიცავს წნევის ცვლილებას (როგორც ჟანგბადის კონცენტრატორებში), გათბობას და გაწმენდას გადამზიდავი გაზით (როგორც ეთანოლის დეჰიდრატაციაში გამოყენებისას) ან გათბობას მაღალი ვაკუუმის პირობებში. რეგენერაციის ტემპერატურა მერყეობს 175 °C-დან (350 °F)-დან 315 °C-მდე (600 °F) მოლეკულური საცრის ტიპის მიხედვით. ამის საპირისპიროდ, სილიკა გელის რეგენერაცია შესაძლებელია ჩვეულებრივ ღუმელში 120 °C (250 °F) გაცხელებით ორი საათის განმავლობაში. თუმცა, სილიკა გელის ზოგიერთი სახეობა საკმარის წყალთან ზემოქმედების დროს „გაიფქვება“. ეს გამოწვეულია წყალთან შეხებისას სილიციუმის სფეროს რღვევით.

მოდელი	ფორების დიამეტრი (ანგსტრომი)	მოცულობითი სიმკვრივე (გ/მლ)	ადსორბირებული წყალი (% w/w)	ცვეთა ან აბრაზია, W(% w/w)	გამოყენება
3Å	3	0,60–0,68	19–20	0.3–0.6	გამოშრობადანნავთობის კრეკინგიგაზი და ალკენები, H2O-ის შერჩევითი ადსორბციაიზოლირებული მინა (IG)და პოლიურეთანი, გაშრობაეთანოლის საწვავიბენზინთან შერევისთვის.
4Å	4	0,60–0,65	20–21	0.3–0.6	წყლის ადსორბციანატრიუმის ალუმოსილიკატირომელიც დამტკიცებულია FDA (იხქვემოთ) გამოიყენება როგორც მოლეკულური საცერი სამედიცინო კონტეინერებში შიგთავსის სიმშრალის შესანარჩუნებლად და როგორცსაკვები დანამატიმქონეელექტრონული ნომერიE-554 (შეფუთვის საწინააღმდეგო საშუალება); სასურველია სტატიკური დეჰიდრატაციისთვის დახურულ სითხის ან აირის სისტემებში, მაგ., წამლების, ელექტრო კომპონენტების და მალფუჭებადი ქიმიკატების შეფუთვაში; წყლის გაწმენდა ბეჭდვისა და პლასტმასის სისტემებში და გაჯერებული ნახშირწყალბადების ნაკადების გაშრობა. ადსორბირებული სახეობები მოიცავს SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 და C3H6. ზოგადად განიხილება უნივერსალური საშრობი საშუალება პოლარულ და არაპოლარულ მედიაში;[12]გამოყოფაბუნებრივი აირიდაალკენები, წყლის ადსორბცია არააზოტის მგრძნობიარეშიპოლიურეთანი
5Å-DW	5	0,45–0,50	21–22	0.3–0.6	Degreasing და დაასხით წერტილი დეპრესიაავიაცია ნავთიდადიზელიდა ალკენების გამოყოფა
5Å მცირე ჟანგბადით გამდიდრებული	5	0.4–0.8	≥23		სპეციალურად შექმნილი სამედიცინო ან ჯანსაღი ჟანგბადის გენერატორისთვის[საჭიროა ციტირება]
5Å	5	0,60–0,65	20–21	0,3–0,5	ჰაერის გაშრობა და გაწმენდა;დეჰიდრატაციადადეგოგირდიზაციაბუნებრივი აირის დათხევადი ნავთობის გაზი;ჟანგბადიდაწყალბადისწარმოებას მიერწნევის რხევის ადსორბციაპროცესი
10X	8	0,50–0,60	23–24	0.3–0.6	მაღალეფექტური სორბცია, გამოიყენება გაშრობის, დეკარბურიზაციის, გაზისა და სითხეების დეგოგირდიზაციისა და გამოყოფის დროს.არომატული ნახშირწყალბადი
13X	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	ნავთობისა და ბუნებრივი აირის გაშრობა, გოგირდის გაწმენდა და გაწმენდა
13X-AS	10	0,55–0,65	23–24	0,3–0,5	დეკარბურიზაციადა გამოშრობა ჰაერის გამოყოფის ინდუსტრიაში, აზოტის გამოყოფა ჟანგბადისგან ჟანგბადის კონცენტრატორებში
Cu-13X	10	0,50–0,60	23–24	0,3–0,5	დამატკბობელი(მოცილებათიოლები)-ისსაავიაციო საწვავიდა შესაბამისითხევადი ნახშირწყალბადები

ადსორბციის შესაძლებლობები

3Å

სავარაუდო ქიმიური ფორმულა: ((K2O)2⁄3 (Na2O)1⁄3) • Al2O3• 2 SiO2 • 9/2 H2O

სილიციუმ-ალუმინის თანაფარდობა: SiO2/ Al2O3≈2

წარმოება

3A მოლეკულური საცრები წარმოიქმნება კათიონის გაცვლითკალიუმიამისთვისნატრიუმის4A მოლეკულურ საცერებში (იხ. ქვემოთ)

გამოყენება

3Å მოლეკულური საცრები არ შთანთქავს მოლეკულებს, რომელთა დიამეტრი 3 Å-ზე მეტია. ამ მოლეკულური საცრების მახასიათებლები მოიცავს სწრაფ ადსორბციის სიჩქარეს, ხშირი რეგენერაციის უნარს, კარგ გამანადგურებელ წინააღმდეგობას დადაბინძურების წინააღმდეგობა. ამ მახასიათებლებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ საცრის ეფექტურობა და სიცოცხლის ხანგრძლივობა. 3Å მოლეკულური საცრები წარმოადგენს აუცილებელ გამშრალ საშუალებას ნავთობისა და ქიმიურ მრეწველობაში ნავთობის გადამუშავების, პოლიმერიზაციისა და ქიმიური გაზის სითხის სიღრმეში გასაშრობად.

3Å მოლეკულური საცრები გამოიყენება სხვადასხვა მასალების გასაშრობად, მაგეთანოლიჰაერი,მაცივრები,ბუნებრივი აირიდაუჯერი ნახშირწყალბადები. ეს უკანასკნელი მოიცავს კრეკინგ გაზს,აცეტილენი,ეთილენი,პროპილენიდაბუტადიენი.

3Å მოლეკულური საცერი გამოიყენება ეთანოლიდან წყლის მოსაშორებლად, რომელიც მოგვიანებით შეიძლება გამოყენებულ იქნას პირდაპირ, როგორც ბიოსაწვავი ან ირიბად, სხვადასხვა პროდუქტების წარმოებისთვის, როგორიცაა ქიმიკატები, საკვები, ფარმაცევტული საშუალებები და სხვა. იმის გამო, რომ ნორმალური დისტილაციით შეუძლებელია მთელი წყლის ამოღება (არასასურველი ქვეპროდუქტი ეთანოლის წარმოებიდან) ეთანოლის პროცესის ნაკადებიდან, წარმოქმნის გამო.აზეოტროპიწონით დაახლოებით 95,6 პროცენტიანი კონცენტრაციით, მოლეკულური საცრის მარცვლები გამოიყენება ეთანოლისა და წყლის მოლეკულურ დონეზე განცალკევებისთვის წყლის მძივებში შეწოვის გზით და ეთანოლის თავისუფლად გავლის საშუალებას. მას შემდეგ, რაც მძივები სავსეა წყლით, შესაძლებელია ტემპერატურის ან წნევის მანიპულირება, რაც საშუალებას მისცემს წყალს გათავისუფლდეს მოლეკულური საცრის მარცვლებიდან.[15]

3Å მოლეკულური საცრები ინახება ოთახის ტემპერატურაზე, ფარდობითი ტენიანობით არაუმეტეს 90%. ისინი დალუქულია შემცირებული წნევის ქვეშ, ინახება წყლისგან, მჟავებისა და ტუტეებისგან.

4Å

ქიმიური ფორმულა: Na2O•Al2O3•2SiO2•9/2H2O

სილიკონ-ალუმინის თანაფარდობა: 1:1 (SiO2/ Al2O3≈2)

წარმოება

4Å საცრის წარმოება შედარებით მარტივია, რადგან არ საჭიროებს არც მაღალ წნევას და არც განსაკუთრებით მაღალ ტემპერატურას. ჩვეულებრივ წყალხსნარებშინატრიუმის სილიკატიდანატრიუმის ალუმინატიშერწყმულია 80 °C ტემპერატურაზე. გამხსნელით გაჟღენთილი პროდუქტი "გააქტიურებულია" 400 °C ტემპერატურაზე "გამოცხობით" 4A საცრები ემსახურება როგორც 3A და 5A საცრების წინამორბედს.კათიონური გაცვლადანნატრიუმისამისთვისკალიუმი(3A-სთვის) ანკალციუმი(5A-სთვის)

გამოყენება

საშრობი გამხსნელები

4Å მოლეკულური საცრები ფართოდ გამოიყენება ლაბორატორიული გამხსნელების გასაშრობად. მათ შეუძლიათ აითვისონ წყალი და სხვა მოლეკულები კრიტიკული დიამეტრით 4 Å-ზე ნაკლები, როგორიცაა NH3, H2S, SO2, CO2, C2H5OH, C2H6 და C2H4. ისინი ფართოდ გამოიყენება სითხეებისა და აირების (როგორიცაა არგონის მომზადებაში) გაშრობაში, გადამუშავებასა და გაწმენდაში.

 

პოლიესტერი აგენტის დანამატები[რედაქტირება]

ეს მოლეკულური საცრები გამოიყენება სარეცხი საშუალებების დასახმარებლად, რადგან მათ შეუძლიათ დემინერალიზებული წყლის წარმოებაკალციუმიიონური გაცვლა, ამოიღეთ და თავიდან აიცილეთ ჭუჭყის დეპონირება. ისინი ფართოდ გამოიყენება ჩანაცვლებისთვისფოსფორი. 4Å მოლეკულური საცერი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნატრიუმის ტრიპოლიფოსფატის ჩანაცვლებაში, როგორც დამხმარე სარეცხი საშუალება, რათა შეარბილოს სარეცხი საშუალებების გარემოზე ზემოქმედება. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორცსაპონიფორმირების აგენტი და შიკბილის პასტა.

მავნე ნარჩენების მკურნალობა

4Å მოლეკულურ საცერებს შეუძლიათ კანალიზაციის გაწმენდა კათიონური სახეობებისგან, როგორიცააამონიუმიიონები, Pb2+, Cu2+, Zn2+ და Cd2+. NH4+-ის მაღალი სელექციურობის გამო, ისინი წარმატებით იქნა გამოყენებული საველე ბრძოლაშიევტროფიკაციადა სხვა ეფექტები წყლის გზებზე ამონიუმის ჭარბი იონების გამო. 4Å მოლეკულური საცრები ასევე გამოიყენება სამრეწველო საქმიანობის გამო წყალში არსებული მძიმე მეტალის იონების მოსაშორებლად.

სხვა მიზნები

Theმეტალურგიული მრეწველობა: გამყოფი აგენტი, გამოყოფა, მარილწყალში კალიუმის ექსტრაქცია,რუბიდიუმი,ცეზიუმიდა ა.შ.

ნავთობქიმიური მრეწველობა,კატალიზატორი,გამშრალებელი, ადსორბენტი

სოფლის მეურნეობა:ნიადაგის კონდიციონერი

წამალი: ჩატვირთეთ ვერცხლიცეოლიტიანტიბაქტერიული აგენტი.

5Å

ქიმიური ფორმულა: 0.7CaO•0.30Na2O•Al2O3•2.0SiO2 •4.5H2O

სილიციუმ-ალუმინის თანაფარდობა: SiO2/ Al2O3≈2

წარმოება

5A მოლეკულური საცრები წარმოიქმნება კათიონის გაცვლითკალციუმიამისთვისნატრიუმის4A მოლეკულურ საცერებში (იხ. ზემოთ)

გამოყენება

ხუთი-ångström(5Å) მოლეკულური საცრები ხშირად გამოიყენებანავთობიმრეწველობა, განსაკუთრებით გაზის ნაკადების გასაწმენდად და ქიმიის ლაბორატორიაში გამოყოფისთვისნაერთებიდა საშრობი რეაქციის საწყისი მასალები. ისინი შეიცავენ ზუსტი და ერთიანი ზომის პაწაწინა ფორებს და ძირითადად გამოიყენება როგორც ადსორბენტი გაზებისა და სითხეებისთვის.

გასაშრობად გამოიყენება ხუთნაგსტრომიანი მოლეკულური საცრებიბუნებრივი აირი, შესრულებასთან ერთადდეგოგირდიზაციადადეკარბონაციაგაზის. ისინი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჟანგბადის, აზოტისა და წყალბადის ნარევების და ნავთობ-ცვილის n-ნახშირწყალბადების ნარევების გამოსაყოფად განშტოებული და პოლიციკლური ნახშირწყალბადებისგან.

ხუთი ångström მოლეკულური sieves ინახება ოთახის ტემპერატურაზე, ერთადფარდობითი ტენიანობა90%-ზე ნაკლები მუყაოს კასრებში ან მუყაოს შეფუთვაში. მოლეკულური საცრები არ უნდა იყოს პირდაპირ ჰაერთან და წყალთან, თავიდან უნდა იქნას აცილებული მჟავები და ტუტეები.

მოლეკულური საცრების მორფოლოგია

მოლეკულური საცრები ხელმისაწვდომია სხვადასხვა ფორმისა და ზომის. მაგრამ სფერულ მარცვლებს უპირატესობა აქვთ სხვა ფორმებთან შედარებით, რადგან ისინი სთავაზობენ დაბალი წნევის ვარდნას, მდგრადია ცვეთაზე, რადგან მათ არ აქვთ მკვეთრი კიდეები და აქვთ კარგი სიმტკიცე, ანუ ჩახშობის ძალა, რომელიც საჭიროა ერთეულ ფართობზე, უფრო მაღალია. ზოგიერთი მძივი მოლეკულური საცერი გვთავაზობს დაბალ სითბოს ტევადობას, შესაბამისად ამცირებს ენერგიის მოთხოვნებს რეგენერაციის დროს.

მარცვლოვანი მოლეკულური საცრების გამოყენების სხვა უპირატესობა ის არის, რომ მოცულობითი სიმკვრივე ჩვეულებრივ უფრო მაღალია, ვიდრე სხვა ფორმა, შესაბამისად, იგივე ადსორბციისთვის საჭირო მოლეკულური საცრის მოცულობა ნაკლებია. ამრიგად, ბოთლის ამოღებისას შეიძლება გამოიყენოს მძივებიანი მოლეკულური საცრები, დატვირთოს მეტი ადსორბენტი იმავე მოცულობაში და თავიდან აიცილოს ჭურჭლის ნებისმიერი ცვლილება.