کاربرد آلومینا به عنوان مولکولارسیو (غربال مولکولی) چیست؟

 بررسی کاربرد آلومینا به عنوان مولکولارسیو یا غربال مولکولی به صورت تخصصی

غربال مولکولی برای خشک کردن یا جذب گازها و مایعات استفاده می شود. غربال های مولکولی از مواد متخلخل، معمولاً یک ترکیب آلومینوسیلیکات به نام زئولیت ساخته می شوند و برای جداسازی مواد در سطح مولکولی استفاده می گردند. این غربال ها که عمدتاً به عنوان خشک کننده کاربرد دارند، اغلب در صنعت نفت نیز برای تصفیه گازها مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه با کاربردهای مولکولارسیو، آلومینا اکتیو و کربن اکتیو به عنوان غربال مولکولی آشنا می شویم.

ساختار غربال مولکولی

همانطور که می توان از غربال برای جدا کردن سنگ ها از ماسه استفاده کرد، غربال مولکولی نیز مولکول های بزرگتر را از مولکول های کوچک تر جدا می کند. به عنوان مثال، مولکول های آب دارای شعاع مولکولی 0.193 نانومتر هستند؛ در حالی که یک مولکول استون دارای شعاع 0.308 نانومتر است. ریختن محلول استون در غربال مولکولی باعث می شود مولکول های کوچک تر آب از غربال عبور کنند؛ در حالی که مولکول های بزرگ تر استون باقی مانده و در نتیجه الکل خشک می شود. وقتی دو مولکول به یک اندازه باشند، غربال های مولکولی نیز می توانند مولکول ها را بر اساس قطبیت مولکول ها جدا کنند. مولکول های قطبی بیشتر جذب می شوند که گویی مولکول های کوچک تری هستند.

برخلاف غربال هایی که سنگ ها را از ماسه جدا می کنند، غربال های مولکولی اجازه نمی دهند کوچکترین مولکول ها به سادگی از آنها عبور کنند. در عوض، این مولکول ها توسط غربال جذب می شوند. فضاهای خالی در ساختار غربال، این مولکول های کوچکتر را حفظ می نمایند. بنابراین اثربخشی یک غربال تنها به اندازه منافذ بستگی نداشته، بلکه به مقدار فضای خالی موجود در ساختار غربال بستگی دارد. در ادامه با مولکولارسیو، آلومینا اکتیو و کربن اکتیو آشنا خواهید شد.

مولکولارسیو چیست؟

مولکولارسیو که از آن با نام غربال مولکولی یاد می شود یکی از مهم ترین مواد تاثیرگذار در رطوب زدایی و جداسازی آب از انواع مایعات و گازهاست. مولکولارسیو عملکرد بالاتری از خود به نسیت سایر جاذب های رطوبت مانند سیلیکاژل و آلومینا نشان می دهد. ساختار آن به گونه ای است که حاوی تخلخل های ریز یکنواختی بوده و موجب قدرت جذب بالایی می گردد. در نتیجه، جذب غربال مولکولی با حساسیت و عملکرد بالایی انجام می شود.

تفاوت بین آلومینا اکتیو و غربال مولکولی

آلومینا اکتیو از اکسید آلومینیوم بسیار متخلخل تشکیل گردیده، در حالی که غربال مولکولی از سیلیکات های آلومینیوم فلزی کریستالی ساخته شده است.

آلومینا اکتیو برای چه مواردی استفاده می شود؟

آلومینا اکتیو برای طیف گسترده ای از کاربردهای جاذب و کاتالیزور، از جمله جذب کاتالیزور در تولید پلی اتیلن، در تولید پراکسید هیدروژن، به عنوان یک جاذب انتخابی برای بسیاری از مواد شیمیایی از جمله آرسنیک، فلوراید، در حذف گوگرد استفاده می شود.

چگونه غربال های مولکولی را فعال کنیم؟

قبل از اینکه یک دانشمند بتواند از غربال های مولکولی به عنوان عامل خشک کننده استفاده کند، باید آنها را با حذف تمام آثار آب و سایر ترکیبات فرار “اکتیو” کند. به طور معمول، این شامل حرارت دادن غربال ها در دمای 300 تا 320 درجه سانتیگراد (572 تا 608 درجه فارنهایت) برای حدود 15 ساعت است.

خشک کننده آلومینا اکتیو چیست؟

آلومینا اکتیو شکل بسیار متخلخل اکسید آلومینیوم است که معمولاً به عنوان یک ماده خشک کننده در خشک کن های هوا و گاز فشرده و به عنوان جاذب انتخابی در فرآیندهای مختلف از جمله جذب بخارات روغن، آرسنیک، سلنیوم و فلوراید استفاده می شود. برای استفاده با آب آشامیدنی تایید نشده است.

غربال های مولکولی از چه چیزی ساخته شده اند؟

غربال‌های مولکولی مانند مولکولارسیو، آلومینوسیلیکات‌های فلزی کریستالی هستند که دارای شبکه‌ای سه بعدی از سیلیس و چهار وجهی آلومینا اکتیو هستند. آب طبیعی هیدراتاسیون با حرارت دادن از این شبکه حذف می شود تا حفره های یکنواختی ایجاد شود که به طور انتخابی مولکول های یک اندازه خاص را جذب می کند.

آیا آلومینا اکتیو خطرناک است؟

آلومینا اکتیو مانند اکثر خشک کننده های تجاری برای افراد یا محیط زیست مضر نیست. در حقیقت یک جامد متخلخل است که از اکسید آلومینیوم یا Al 2 O 3 ساخته شده است. اگرچه اکسید آلومینیوم غیر سمی بوده؛ اما با قرار گرفتن در معرض بیش از حد، پوست و چشم را تحریک می کند.

آیا آلومینا اکتیو ایمن است؟

با توجه به روند بازسازی منظم آلومینا اکتیو شده، هیچ گونه آلودگی میکروبیولوژیکی ناشی از استفاده از فیلتر احتمالاً رخ نمی دهد. بنابراین، نتیجه گیری می شود که حذف فلوراید از NMWs با استفاده از فیلتراسیون از طریق آلومینا فعال، خطری برای سلامت انسان ندارد.

غربال های مولکولی چقدر طول می کشد تا کار کنند؟

الک های مولکولی را در دمای ̊250-320 به مدت حداقل 3 ساعت فعال کنید. غربال های مولکولی را به فلاسک اضافه کنید و در حلال بریزید. بگذارید بطری به مدت 12 ساعت بماند.

غربال های مولکولی چقدر آب می توانند جذب کنند؟

خشک کننده های غربال مولکولی مانند مولکولارسیو میل ترکیبی بسیار قوی و ظرفیت جذب بالایی برای آب در محیطی با غلظت کم آب دارند. در دمای 25 درجه سانتی گراد / 10 درصد RH غربال های مولکولی می توانند آب را تا حدود 14 درصد وزن خود جذب کنند.

آیا غربال های مولکولی قابل استفاده مجدد هستند؟

غربال های مولکولی مانند مولکولارسیو تا 22 درصد وزن خود را در آب جذب کرده و می توانند بارها مورد استفاده مجدد قرار گیرند.

آیا آلومینا اکتیو جاذب است؟

آلومینا اکتیو به عنوان یک جاذب، بیشتر به دلیل استفاده از آن در کاربردهای فیلتراسیون آب شناخته شده است، جایی که به عنوان یک جاذب اقتصادی برای حذف فلوراید از آب عمل می کند. همچنین قادر به حذف انواع آلودگی های دیگر از جمله آرسنیک، سرب و گوگرد است.

چگونه آلومینا اکتیو شده را احیا کنیم؟

به طور معمول، آلومینا اکتیو توسط خشک کن هوای فشرده بازسازی می شود. یک خشک کن هوای فشرده بدون گرمای هوا یا گاز داغ برای بازسازی آلومینا فعال استفاده می کند. گرما بخارات و قطرات ریز آب را که در داخل سوراخ های ریز آلومینا فعال شده خارج می سازد.

آیا کربن اکتیو جاذب است؟

کربن اکتیو یک جاذب موثر است؛ زیرا یک ماده بسیار متخلخل بوده و سطح وسیعی را فراهم می کند که آلاینده ها می توانند روی آن جذب شوند.