Was sind die Unterschiede zwischen aktivierter Tonerde und Molekularsieb?
Aktiviertes Aluminiumoxid und Molekularsiebe sind in der industriellen Produktion weit verbreitete Adsorptionsmittel, die eine unersetzliche Rolle spielen. Eine Frage hat uns jedoch schon immer beschäftigt: Was ist der Unterschied zwischen aktivierter Tonerde und Molekularsieben? Was sind ihre unterschiedlichen Funktionen? Heute werden wir ihre spezifischen Unterschiede unter den Aspekten Struktur, Adsorptionsleistung und Anwendung analysieren.
Unterschiede in der Struktur von aktivierter Tonerde und Molekularsieben
Aktivierte Tonerde und Molekularsiebe sind beides feste Materialien mit hoher Porosität und hoher Dispersion und haben eine große spezifische Oberfläche. Der Unterschied zwischen aktiviertem Aluminiumoxid und Molekularsieben lässt sich jedoch an der Verteilung ihrer Porenstrukturen ablesen. Die Porenstrukturverteilung von aktiviertem Aluminiumoxid ist relativ ungeordnet, und das Verhältnis der Porengrößenverteilung ist im Allgemeinen: Mikroporen, Mesoporen und Makroporen. Die Porenverteilung der aktivierten Tonerde ist ungleichmäßig.
Aber Molekularsiebe sind anders. In der Molekularsiebstruktur gibt es viele gleichmäßig große und geordnete Poren. Molekularsiebe mit unterschiedlichen Porengrößen erhält man aufgrund des unterschiedlichen Molekularverhältnisses von Siliziumdioxid und Aluminiumoxid. Zu den Modellen gehören: 3A-Molekularsieb, 4A-Molekularsieb, 5A-Molekularsieb, 13X-Molekularsieb und so weiter. Daher können wir die Unterschiede zwischen aktiviertem Aluminiumoxid und Molekularsieben grundsätzlich anhand der Verteilung ihrer Porenstrukturen verstehen.
Unterschiede in der Adsorptionsleistung zwischen aktivierter Tonerde und Molekularsieben
Aktiviertes Aluminiumoxid weist eine ungleichmäßige Porengrößenverteilung und eine geringe Selektivität auf, hat aber eine höhere mechanische Festigkeit als Molekularsiebe, eine größere spezifische Oberfläche und eine besondere Adsorptionspolarität für Wasser. Daher wird aktivierte Tonerde in der täglichen industriellen Produktion häufig als Trockenmittel verwendet und kann auch als Katalysatorträger eingesetzt werden, um dem Katalysator die Eigenschaften der Druck- und Hochtemperaturbeständigkeit zu verleihen.
Aktiviertes Aluminiumoxid hat aufgrund seiner porösen Struktur, seiner hohen spezifischen Oberfläche und seines instabilen Übergangszustands eine hohe Aktivität. Nach der Adsorptionssättigung kann es bei etwa 175-315 °C erhitzt werden, um Wasser zu entfernen, und kann mehrfach wiedergewonnen werden. Es wird nicht nur als Trockenmittel verwendet, sondern kann auch Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Erdgas und Dampf aus Schmieröl absorbieren.
Die Adsorptions- und Trennleistung von Molekularsieben hängt von der Porengröße und dem Porenvolumen ab. Die gleichmäßig verteilten Poren der Molekularsiebe machen ihre selektiven Adsorptionseigenschaften viel besser als die von aktiviertem Aluminiumoxid. Die Adsorption von Molekularsieben ist ein physikalischer Veränderungsprozess. Der Hauptgrund für die Adsorption von Molekularsieben ist eine "Oberflächenkraft", die durch die Schwerkraft der Moleküle auf der festen Oberfläche entsteht. Wenn die Flüssigkeit vorbeiströmt, stoßen einige Moleküle in der Flüssigkeit aufgrund der unregelmäßigen Bewegung mit der Oberfläche des Molekularsiebs zusammen, was zu einer Verringerung der Konzentration der Moleküle auf der Molekularsieboberfläche führt, wodurch die Anzahl dieser Moleküle in der Flüssigkeit verringert und der Zweck der Trennung und Entfernung erreicht wird. Ganz allgemein kann man sagen, dass Molekularsiebe wie ein Sieb für Gas- und Flüssigkeitsmoleküle wirken und je nach Größe entscheiden, ob sie absorbiert werden. Nach der Sättigung können sowohl Molekularsiebe als auch aktiviertes Aluminiumoxid zur Regeneration erhitzt werden. Adsorption und Regeneration können mehrfach durchgeführt werden, bis die Adsorptionsleistung und die Aktivität auf einen bestimmten Bereich abfallen.
Unterschiede in der Anwendung zwischen aktiviertem Aluminiumoxid und Molekularsieben
Aktivierte Tonerde kann als industrielles Trocknungsmittel bezeichnet werden. Über 80% der in der Industrie üblicherweise verwendeten Lufttrocknungsgeräte bestehen aus aktiviertem Aluminiumoxid, das im Allgemeinen eine Temperatur von -40°C erreichen kann. Molekularsiebe werden nur verwendet, wenn die Trocknungstiefe größer ist. Zu den Gasen, die mit aktivierten Aluminiumoxid-Trockenmitteln getrocknet werden können, gehören vor allem Acetylen, Spaltgas, Kokereigas, Wasserstoff, Sauerstoff, Luft, Ethan, Chlorwasserstoff, Propan, Ammoniak, Ethylen, Schwefelwasserstoff, Propylen, Argon, Methan, Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Erdgas, Helium, Stickstoff, Chlor und so weiter.
Molekularsiebe haben stark hydrophile Eigenschaften. In der industriellen Produktion ist es manchmal notwendig, den Feuchtigkeitsgehalt von Gasen auf einem sehr niedrigen Niveau zu halten. Zu diesem Zeitpunkt kann die Trocknungstiefe von aktiviertem Aluminiumoxid die Anforderungen nicht erfüllen, aber Molekularsiebe können bei sehr niedrigem Feuchtigkeitsgehalt adsorbieren, und die Trocknungstiefe von Molekularsieben kann -70°C erreichen. An dieser Stelle ergibt sich ein Problem. Die Trocknungstiefe von Molekularsieben ist sehr hoch. Warum nicht einfach Molekularsiebe verwenden? Wir können nicht verstehen, dass die Kosten für das erste Molekularsieb zu hoch sind. Wenn wir nicht so hohe Anforderungen haben, kann es zu Verschwendung kommen. Der zweite Grund ist der Unterschied in den Adsorptionsbedingungen zwischen den beiden. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Gases hoch ist, ist die Wasserabsorptionsrate von aktiviertem Aluminiumoxid viel höher als die von Molekularsieben. Unter den gleichen Bedingungen gibt es kein aktiviertes Aluminiumoxid im Molekularsieb, was offensichtlich auf die Molekularstruktur zurückzuführen ist. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt jedoch sehr niedrig ist, ist die Wasserabsorptionsrate des Molekularsiebs höher als die von aktiviertem Aluminiumoxid. Tatsächlich können wir manchmal aktivierte Tonerde und Molekularsiebe kombinieren, um ihre jeweiligen Vorteile voll auszuspielen, sie sinnvoll zu nutzen und mit halbem Aufwand das doppelte Ergebnis zu erzielen.
