Qual é a diferença entre as peneiras moleculares 3A, 4A, 5A e 13X?
O que é um crivo molecular
Uma peneira molecular é um tipo de adsorvente mineral, agente de filtragem e secagem
agente que pode absorver certas moléculas, também designado por peneira de moléculas.
É um aluminossilicato cristalino sintético (zeólito), que pode suportar altas temperaturas e tem uma grande estabilidade térmica, pelo que pode ser regenerado convenientemente e ser reutilizado repetidamente.
A estrutura interna tem muitas cavidades que estão interligadas por poros, medidos em angstroms, e têm um tamanho uniforme semelhante ao das pequenas moléculas. Isto significa que as moléculas maiores não podem entrar através do material ou ser absorvidas, mas as mais pequenas podem.
As peneiras moleculares são utilizadas principalmente para adsorção, catálise, secagem, vácuo, separação e purificação e são amplamente utilizadas na indústria de petróleo e gás, indústria petroquímica, indústria de processos, indústria de construção, indústria metalúrgica, eletrónica, defesa nacional, indústria de proteção ambiental, indústria farmacêutica, agricultura, indústria ligeira, etc.
Como é que as peneiras moleculares adsorvem moléculas
Os crivos moleculares são aluminossilicatos metálicos cristalinos com uma rede de interligação tridimensional de tetraedros de sílica e alumina.
Os tetraedros de alumina têm uma carga negativa e, para manter a neutralidade eléctrica, é necessário que existam iões metálicos com carga positiva nas proximidades para neutralizar a sua carga negativa. O forte campo elétrico entre os iões metálicos carregados positivamente e a estrutura da peneira molecular carregada negativamente tem uma grande influência no desempenho de adsorção da peneira molecular.
A capacidade de adsorção da peneira molecular para substâncias polares é muito mais forte do que a das substâncias não polares. Ao mesmo tempo, devido à ação de um campo elétrico forte, os materiais que contêm ligações duplas ou ligações π grandes também têm uma capacidade de adsorção considerável através da polarização induzida. Em geral, quanto mais carga o catião transportar, quanto menor for o raio do ião, quanto mais forte for o campo elétrico gerado, maior será o efeito de indução na ligação dupla e maior será a capacidade de adsorção dessas substâncias.
Qual é a diferença entre peneira molecular e sílica gel
Quando comparado com o gel de sílica, embora seja semelhante ao gel de sílica, é mais eficaz devido à sua composição cristalina.
O crivo molecular mantém um ponto de orvalho muito baixo (-50°C para 10% em peso de água adsorvida). A baixos níveis de humidade, o crivo molecular tem uma excelente capacidade de adsorção, mas o gel de sílica tem um desempenho fraco.
À temperatura ambiente (25°C) e humidade relativa de 40%, ambos têm capacidades de retenção de humidade semelhantes. Mas a peneira molecular tem uma taxa de adsorção mais elevada quando comparada com quantidades semelhantes de sílica gel.
A temperaturas elevadas, a capacidade de adsorção do gel de sílica diminui. Uma peneira molecular, por outro lado, tem excelentes propriedades de retenção de humidade devido à sua estrutura cristalina que capta fortemente a água mesmo a temperaturas mais elevadas, até 90°C.
Quais são os tipos comuns de peneiras moleculares
Existem quatro tipos principais de peneiras moleculares: 3A, 4A, 5A e 13X. O tipo depende da fórmula química da molécula e determina o tamanho do poro da peneira molecular.
A fórmula química é a seguinte
3A: 0,45 K2O-0,55 Na2O-Al2O3-2SiO2-4,5H2O
4A: Na2O-Al2O3-2SiO2-4.5H2O
5A: 0,7 CaO-0,3 Na2O-Al2O3-2 SiO2-4,5H2O
13X: Na2O-Al2O3-(2,8±0,2) SiO2-(6~7)H2O
O tamanho dos poros do zeólito 3A, 4A e 5A é de 0,3 nm/ 0,4 nm/ 0,5 nm, enquanto o tamanho dos poros do zeólito 13X é de 10 nm. Estes poros podem adsorver moléculas mais pequenas do que eles, e poros maiores significam que a capacidade de adsorção é maior. Um único crivo molecular pode absorver 22% do seu peso em humidade quando é utilizado como dessecante.
Qual é a diferença entre as aplicações das peneiras moleculares 3A 4A 5A 13X?
A peneira molecular 13X, também conhecida como peneira molecular de sódio X, é um silicato de alumínio de metal alcalino com um certo grau de alcalinidade e pertence à classe de base sólida. É normalmente utilizada para a secagem de gás comercial, purificação de alimentação de centrais de ar (remoção simultânea de H2O e CO2) e dessulfuração de hidrocarbonetos líquidos/gás natural (remoção de H2S e mercaptanos).
são dessecantes necessários para a refinação, polimerização e secagem profunda de gases e líquidos químicos nas indústrias petrolífera e química. É utilizado para secar materiais como o etanol, o ar, os refrigerantes, o gás natural e os hidrocarbonetos insaturados. Estes últimos incluem gás de craqueamento, acetileno, etileno, propileno e butadieno.
são preferencialmente utilizados para a desidratação estática em sistemas fechados de líquidos ou gases, tais como a embalagem de produtos farmacêuticos, componentes electrónicos e produtos químicos perecíveis; remoção de água e secagem de fluxos de hidrocarbonetos saturados em sistemas de impressão e plásticos. As espécies adsorvidas incluem SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 e C3H6.
são normalmente utilizados na indústria petrolífera, nomeadamente para a purificação de fluxos de gás, e em laboratórios químicos para a separação de compostos e secagem de materiais de reação. São principalmente utilizados como adsorventes para gases e líquidos. São utilizados para a secagem de gás natural e para a dessulfuração e descarbonização de gases. São também utilizados para separar misturas de oxigénio, azoto e hidrogénio, bem como n-hidrocarbonetos de cera de petróleo de hidrocarbonetos ramificados e policíclicos.
Como é que o 3A e o 5A são feitos a partir do crivo molecular 4A?
A produção de 4A é relativamente simples e não requer nem alta pressão nem temperaturas particularmente elevadas. As soluções aquosas de silicato de sódio e aluminato de sódio são misturadas/agitadas a 80 °C durante um período de tempo e depois "activadas" por "cozedura" a 400 °C. Os peneiros 4A são utilizados como precursores dos peneiros 3A e 5A através da troca catiónica de sódio por potássio (para 3A) ou cálcio (para 5A).
