¿Qué diferencias hay entre la alúmina activada y el tamiz molecular?
La alúmina activada y los tamices moleculares son adsorbentes de uso común en la producción industrial y desempeñan papeles insustituibles. Sin embargo, hay una cuestión que siempre nos ha intrigado: ¿cuál es la diferencia entre la alúmina activada y los tamices moleculares? ¿Cuáles son sus diferentes funciones? Hoy analizaremos sus diferencias específicas desde el punto de vista de la estructura, el rendimiento de adsorción y la aplicación.
Diferencias en la estructura de la alúmina activada y los tamices moleculares
Tanto la alúmina activada como los tamices moleculares son materiales sólidos de gran porosidad y dispersión, y tienen una gran superficie específica. Sin embargo, la diferencia entre la alúmina activada y los tamices moleculares puede observarse en la distribución de sus estructuras porosas. La distribución de la estructura de los poros de la alúmina activada es relativamente desordenada, y la relación de distribución del tamaño de los poros suele ser: microporos, mesoporos y macroporos. La distribución de los poros de la alúmina activada es irregular.
Pero los tamices moleculares son diferentes. Hay muchos poros de tamaño uniforme y ordenados en la estructura del tamiz molecular. Los tamices moleculares con diferentes tamaños de poro se obtienen a partir de las diferentes proporciones moleculares de sílice y alúmina. Sus modelos incluyen: Tamiz molecular 3A, Tamiz molecular 4A, Tamiz molecular 5A, Tamiz molecular 13X, etc. Por lo tanto, podemos entender básicamente las diferencias entre la alúmina activada y los tamices moleculares a partir de la distribución de sus estructuras de poros.
Diferencias en el rendimiento de adsorción entre la alúmina activada y los tamices moleculares
La alúmina activada tiene una distribución desigual del tamaño de los poros y una selectividad deficiente, pero posee una mayor resistencia mecánica que los tamices moleculares, una mayor superficie específica y una polaridad de adsorción especial para el agua. Por lo tanto, en la producción industrial diaria, la alúmina activada se utiliza a menudo como desecante, y también se puede utilizar como portador de catalizador para hacer que el catalizador tenga las características de resistencia a la presión y resistencia a altas temperaturas.
La alúmina activada tiene una gran actividad debido a su estructura porosa, su elevada superficie específica y su estado de transición inestable. Tras la saturación de adsorción, puede calentarse a unos 175-315°C para eliminar el agua, y puede recuperarse varias veces. Además de utilizarse como desecante, también puede absorber oxígeno, hidrógeno, dióxido de carbono, gas natural y vapor de aceite lubricante.
El rendimiento de adsorción y separación de los tamices moleculares depende del tamaño y el volumen de los poros. Los poros uniformemente distribuidos de los tamices moleculares hacen que sus propiedades de adsorción selectiva sean mucho mejores que las de la alúmina activada. La adsorción de los tamices moleculares es un proceso de cambio físico. La razón principal de la adsorción de los tamices moleculares es una "fuerza superficial" producida por la gravedad de las moléculas en la superficie sólida. Cuando el fluido fluye, algunas moléculas del fluido chocan con la superficie del tamiz molecular debido al movimiento irregular, lo que provoca una disminución de la concentración de las moléculas en la superficie del tamiz molecular, reduciendo así el número de dichas moléculas en el fluido y logrando el propósito de separación y eliminación. De hecho, en términos generales, podemos entender que los tamices moleculares son como un tamiz para las moléculas de gas y líquido, determinando si son absorbidas en función de su tamaño. Tras la saturación, tanto los tamices moleculares como la alúmina activada pueden calentarse para su regeneración. La adsorción y la regeneración pueden utilizarse varias veces hasta que el rendimiento de adsorción y la actividad disminuyan hasta un determinado rango.
Diferencias de aplicación entre la alúmina activada y los tamices moleculares
La alúmina activada puede denominarse desecante industrial. Más de 80% de los equipos de secado por aire a presión utilizados habitualmente en la industria son de alúmina activada, que generalmente puede alcanzar los -40°C. Los tamices moleculares sólo se utilizan cuando la profundidad de secado es mayor. Los gases que pueden secarse utilizando desecantes de alúmina activada son principalmente acetileno, gas de craqueo, gas de coquería, hidrógeno, oxígeno, aire, etano, cloruro de hidrógeno, propano, amoníaco, etileno, sulfuro de hidrógeno, propileno, argón, metano, dióxido de azufre, dióxido de carbono, gas natural, helio, nitrógeno, cloro, etc.
Los tamices moleculares tienen fuertes propiedades hidrófilas. En la producción industrial, a veces es necesario controlar el contenido de humedad de los gases a un nivel muy bajo. En este momento, la profundidad de secado de la alúmina activada no puede cumplir los requisitos, pero los tamices moleculares pueden adsorber a niveles de humedad muy bajos, y la profundidad de secado de los tamices moleculares puede alcanzar los -70°C. En este punto, surge un problema. La profundidad de secado de los tamices moleculares es muy elevada. ¿Por qué no utilizar tamices moleculares? No podemos entender que el coste del primer tamiz molecular sea demasiado elevado. Si no tenemos unos requisitos tan elevados, a veces será causa de despilfarro. La segunda es la diferencia en las condiciones de adsorción entre ambos. Cuando el contenido de humedad del gas es alto, la tasa de absorción de agua de la alúmina activada es mucho mayor que la de los tamices moleculares. En las mismas condiciones, no hay alúmina activada en el tamiz molecular, lo que obviamente se debe a la estructura molecular. Sin embargo, cuando el contenido de humedad es muy bajo, la tasa de absorción de agua del tamiz molecular es mayor que la de la alúmina activada. De hecho, a veces podemos combinar alúmina activada y tamices moleculares para su uso, lo que puede dar rienda suelta a sus respectivas ventajas, hacer un uso razonable de ellos y conseguir el doble de resultado con la mitad de esfuerzo.
