В чем разница между молекулярными ситами 3A, 4A, 5A и 13X?
Что такое молекулярное сито
Молекулярное сито - это тип минерального адсорбента, фильтрующего вещества и осушителя.
вещество, способное поглощать определенные молекулы, которое также называют мольным ситом.
Это синтетический кристаллический алюмосиликат (цеолит), выдерживающий высокие температуры и обладающий высокой термостабильностью, что позволяет удобно регенерировать его и многократно использовать.
Внутренняя структура имеет множество полостей, соединенных между собой порами, размер которых измеряется в ангстремах, и которые имеют однородный размер, близкий к размеру малых молекул. Это означает, что крупные молекулы не могут проникнуть в материал и поглотиться, а мелкие - могут.
Молекулярные сита в основном используются для адсорбции, катализа, сушки, вакуумирования, разделения и очистки и широко применяются в нефтегазовой, нефтехимической, перерабатывающей, строительной, металлургической, электронной, оборонной, природоохранной, фармацевтической, сельскохозяйственной, легкой и др. отраслях промышленности.
Как молекулярные сита адсорбируют молекулы
Молекулярные сита представляют собой кристаллические алюмосиликаты металлов, имеющие трехмерную сеть взаимосвязей из тетраэдров кремнезема и глинозема.
Тетраэдры глинозема имеют отрицательный заряд, поэтому для поддержания электрической нейтральности необходимо, чтобы рядом находились положительно заряженные ионы металла, противодействующие его отрицательному заряду. Сильное электрическое поле между положительно заряженными ионами металла и отрицательно заряженным каркасом молекулярного сита оказывает большое влияние на адсорбционные характеристики молекулярного сита.
Адсорбционная способность молекулярных сит для полярных веществ значительно выше, чем для неполярных. В то же время под действием сильного электрического поля материалы, содержащие двойные связи или большие π-связи, также обладают значительной адсорбционной способностью за счет индуцированной поляризации. В общем случае, чем больше заряд катиона, чем меньше радиус иона, чем сильнее создаваемое электрическое поле, тем больше индукционный эффект на двойную связь и тем больше адсорбционная способность таких веществ.
В чем разница между молекулярным ситом и силикагелем
По сравнению с силикагелем, хотя он и похож на силикагель, но более эффективен благодаря своему кристаллическому составу.
Молекулярное сито поддерживает очень низкую точку росы (-50°C для 10% по массе адсорбированной воды). При низких уровнях влажности молекулярное сито обладает отличной адсорбционной способностью, в то время как силикагель работает плохо.
При комнатной температуре (25°С) и относительной влажности 40% оба материала обладают одинаковой влагоудерживающей способностью. Однако молекулярные сита имеют более высокую скорость адсорбции по сравнению с аналогичными количествами силикагеля.
При повышенных температурах адсорбционная способность силикагеля снижается. Молекулярное сито, напротив, обладает превосходными влагоудерживающими свойствами благодаря своей кристаллической структуре, которая прочно удерживает воду даже при высоких температурах до 90°C.
Какие существуют распространенные типы молекулярных сит
Существует четыре основных типа молекулярных сит: 3A, 4A, 5A и 13X. Тип зависит от химической формулы молекулы и определяет размер пор молекулярного сита.
Химическая формула выглядит следующим образом:
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
Размер пор цеолитов 3А, 4А и 5А составляет 0,3 нм/ 0,4 нм/ 0,5 нм, а размер пор цеолита 13Х - 10 нм. Эти поры могут адсорбировать молекулы меньшего размера, чем они сами, а более крупные поры означают большую адсорбционную емкость. Одно молекулярное сито может поглотить 22% своего веса влаги при использовании его в качестве влагопоглотителя.
В чем разница между применением молекулярных сит 3A 4A 5A 13X?
Молекулярное сито 13X, известное также как молекулярное сито натрия X, представляет собой силикат алюминия щелочного металла с определенной степенью щелочности и относится к классу твердых оснований. Оно широко используется для осушки промышленных газов, очистки сырья для авиационных установок (одновременное удаление H2O и CO2) и сероочистки жидких углеводородов/природного газа (удаление H2S и меркаптанов).
являются необходимыми влагопоглотителями при нефтепереработке, полимеризации, глубокой осушке химических газов и жидкостей в нефтяной и химической промышленности. Он используется для осушки таких материалов, как этанол, воздух, хладагенты, природный газ и ненасыщенные углеводороды. К последним относятся крекинг-газ, ацетилен, этилен, пропилен и бутадиен.
предпочтительно используются для статического обезвоживания в закрытых жидких или газовых системах, например, при упаковке фармацевтических препаратов, электронных компонентов и скоропортящихся химикатов; для удаления воды и осушки насыщенных углеводородных потоков в полиграфических и пластмассовых системах. Адсорбируемые вещества включают SO2, CO2, H2S, C2H4, C2H6 и C3H6.
широко используются в нефтяной промышленности, в частности, для очистки газовых потоков, а также в химических лабораториях для разделения соединений и сушки исходных материалов реакций. В основном они используются в качестве адсорбентов для газов и жидкостей. Их используют для осушки природного газа, а также для сероочистки и декарбонизации газов. Они также используются для разделения смесей кислорода, азота и водорода, а также н-углеводородов нефтяного парафина от разветвленных и полициклических углеводородов.
Как из молекулярного сита 4А изготавливают сита 3А и 5А?
Получение 4А относительно просто и не требует ни высокого давления, ни особо высоких температур. Водные растворы силиката натрия и алюмината натрия смешиваются/перемешиваются при 80 °C в течение определенного времени, а затем "активируются" путем "обжига" при 400 °C. Сита 4А используются в качестве прекурсоров для сит 3А и 5А путем катионного обмена натрия на калий (для 3А) или кальций (для 5А).
